大牛地气田水平井优快钻井技术

大牛地气田水平井优快钻井技术

大牛地气田位于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡东北部，主要含气层位为二叠系山西组和下石盒子组、石炭系太原组。本工区钻井施工主要有以下特点：钻遇地层多，地层变化大，地层非均质性强，地层研磨性强，地层可钻性差。根据以上特点及对临井资料的对比分析，通过优选钻头，制订合理的技术措施，做好防斜工作，提了高机械钻速，取得了很好的成果。

标签：大牛地气田；水平井；优快钻井

1 大牛地气田的地层特点及钻探难度

1.1 地层简介

大牛地气田位于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡东北部，伊陕斜坡为一西倾的平缓大单斜，整体呈东北高，西南低，平均坡降为10m/km，平均倾角不到1°，区内构造、断裂不发育，只发育一些东北向和近东西向宽缓的鼻状隆起。

1.2 钻探难度

该地区主要目的层为二叠系石盒子组、山西组和石炭系太原组。在钻井施工中发现，这一地区地层极为复杂，岩性变化大，地层非均质性强、研磨性强、可钻性差，给钻井施工带来一定的难度。

2 提高机械钻速的技术措施

通过借鉴国内外提高机械钻速的经验，结合本工区实际情况，从钻头优选、技术措施制定、防斜几个方面进行了分析研究，采取了相应提高机械钻速的方法。

2.1 钻头优选

①一开钻头优选：此段地层比较松散，胶结性能差，可钻性好，但易井斜，故一开井段选用小钻压下机械钻速高的PDC钻头。

②二开上部钻头优选：从安定组至延长组井段，由于该段地层胶结疏松，地层抗压幅度变化大，夹层多，软硬交替，故宜选用大复合片，短圆弧、深内锥的PDC钻头。如GD1605TQ型PDC钻头在DPH-44使用过程中进尺912m平均机械钻速20.42m/h。

③二开中部钻头优选：延长组至和尚沟组属于河流相沉积，胶结疏松、可钻性较好，有多套夹层。刘家沟地层埋藏深，成岩性较好，泥岩塑性值较大，可钻性差，而在此段地层钻进时机械钻速较低。通过对二开中上部现场使用后的钻头破坏情况进行分析发现，该井段使用的PDC钻头主要损坏特征为冠部PDC复合

片碎裂、掉片。根据损坏特征分析，认为PDC钻头的损坏有以下原因：a.地层中存在砾石；b.地层硬夹层较多。

针对以上原因，对上部地层所使用的PDC钻头重新进行了优选，通过对复合片、水利结构、冠部形状的综合对比分析，我们选用了M1655FC、GD1605TQ 型PDC钻头，无论是进尺、还是机械钻速都有较大的提高，尤其是M1655FC钻头，实现了单只钻头进尺达2145m，实现了从二开到目的层验收一趟钻完成，提高了机械钻速。

④二开下部：从石千峰组至马家沟组。此段地层地质年代古老，埋藏较深，岩性变化大，地层研磨性强，可钻性差。据此我们有选出耐磨性较强的GD1605TX 型PDC钻头，使用效果较好。

通过对钻头的优选，提高了单只钻头的进尺，减少了起下钻时间，提高了平均机械钻速。

2.2 技术措施

在优选钻头的同时，还必须根据现场的实际情况采取相应技术措施，这样既可以控制好井身质量，又可以预防复杂情况的发生，同时也是提高机械钻速的有力手段。

①一开井段：钻头为311mm的PDC钻头，由于井眼尺寸较大，大钻压时容易导致钻具弯曲而造成一开井斜超标，在钻柱中加大尺寸钻铤增加钻柱刚性，采取低钻压（10-30KN），高钻速（80-100r/min），大排量（30-32l/s）的技术措施，既可以很好的控制一开井斜又可以提高机械钻速，在完钻后间歇性的双泵大排量洗井。

②二开上部井段：此段地层夹层多，易井斜采取如下技术措施：采用螺杆加扶正器的钻具组合及时纠斜，钻进过程中的工程参数为：钻压20-100kN，钻速60-80r/min，排量30-32l/s。

③二开下部井段：地层埋藏较深，均质性较好，地层的研磨性较强，在钻进过程中应根据不同的岩性采取相应的技术措施。从石千峰组到本溪组采取钻压：40-120KN，钻速：50-70r/min，排量：30-32l/s的技术措施，马家沟组采取钻压：80-140KN，转速：50-60r/min，排量：30-32l/s的技术措施，此段所用的钻具组合同二开上部。

2.3 防斜

通过分析发现，大牛地气田的表层井斜的原因是由于钻具的不对称切屑引起的，延安组底部-延长组井段是地层的“软硬交错”引起的。针对于此，我们分别采用不同的技术措施，对于一开，前文已经强调过，这里就不赘述。对于二开井段，我们主要采取以下技术措施：①采用带有螺杆加扶正器的钟摆钻具组合；②

控制好二开初始阶段的井斜，在扶正器未出套管前均采用10-30kN的小钻压钻进；③及时测斜。坚持每30m测斜一次，及时掌握井下井斜的情况及变化趋势；

④如果2000m以內井段井斜超过2°并且还有增大趋势及时定向纠斜，吊打后测斜有效果后才能正常钻进。

通过采取以上技术措施，有效地控制了全井的井斜，保证了井身质量，确保了正常进尺时间，提高了机械钻速。

3 应用情况

2012年以来，通过开展大牛地气田提高机械钻速研究以后在大牛地气田进行了应用，2013年所钻2口井，平均机械钻速为6.55m/h，2014年所钻水平井平均机械钻速为7.46 m/h，平均机械钻速提高了13.89%，具有较好的推广前景。

参考文献：

[1]李德红.鄂北工区钻头型号及钻井参数的优化[J].探矿工程（岩土钻掘工程），2005（8）：50-54.

[2]李百盛，孙光明.用于含砾石且软硬交错地层的新型PDC钻头设计[J].石油机械，2004（9）：32-34.