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摘 要：红岗区块是吉林油田增储上产的重点区块，快速钻井技术是该地区优质高效开发的重要措施之一。经过一段时间的研究，施工中采用比设计造斜率略高的螺杆钻具造斜，适当开动转盘提高携屑效率，及时破坏岩屑床，提高井眼轨迹控制精度和钻井速度。通过优化井身剖面设计和轨迹跟踪，直井段MWD跟踪，解决井眼轨迹控制难度大的问题。通过优选钻井液配方，解决快速钻进下钻井液携岩及润滑问题。通过技术攻关，缩短红岗区块钻井周期。
关键词：快速钻井 造斜率 轨迹控制 钻井液配方 钻井周期
中图分类号：TE345 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）008-085-02
1 前言
红岗区块是吉林油田增储上产的重点区块，要实现该地区优质高效开发，快速钻井技术是重要措施之一。我项目部初到该地区开发，由于对地质条件的复杂性认识不充分，导致钻井周期过长。经过一段时间的研究，摸索出一套适合该地区钻井提速的钻具组合和施工方案。
2 红岗地区地质概况及已完钻井难点
（1）水平井目的层为泉头组，岩性主要为灰绿色泥岩、棕或棕褐色油砂岩、含油砂岩，由上至下砂岩粒度变粗，底部为灰色钙质胶结砂岩等。钻遇第四系、第三系的泰康组、大安组，白垩系上统的明水组、四方台组，白垩系下统的嫩江组、姚家组、青山口组及泉头组。
（2）已完钻井难点：直井段容易斜（600～900m）；地层松软，工具实际造斜率难以确定；地层孔隙度高，较软，容易井漏坍塌，钻井液要充分考虑井壁稳定、携砂、润滑和油层保护等多项问题；油层浅，注水注气邻井多，时常有井涌现象，曾经多次发生过井喷失控事故。
3 主要施工技术要求
（1）井眼轨迹控制。根据井身轨迹设计和造斜点位置的地层岩性特点，参考邻井资料，研究出一套既能满足轨迹设计要求又能提高机械钻速的施工方案。
（2）优化钻井液性能，加强钻井安全施工工艺。根据红岗油田的地层特点和甲方提供的设计，在满足设计水基钻井液体系的同时，在二开水平段针对地层岩性及进尺情况，对钻井液性能进行改进，研究能够解决上部井段井壁稳定、下部井段润滑防卡和防漏的钻井液性能。
（3）完井提速。钻井过程中钻具的合理使用与管理，钻头、钻具组合的合理选用，井眼曲率大，完井下套管过程中分段循环，降低循环阻力，并及时清除下套管过程中除下的泥饼，提高固井顶替效率。
（4）杜绝井喷发生，坚持溢流关井原则。
4 主要攻关技术
在进行地质开发方案论证和井位部署的同时，针对钻井施工的地质情况、地层情况以及完成井钻井情况进行了大量的前期资料收集和整理工作，通过分析、归纳，初步确定了红岗区块钻井工程总体设计原则，使钻井施工设计符合开发要求和地层特点。
4.1 主要技术措施
（1）合理控制井眼轨迹。采用比设计造斜率略高的螺杆钻具进行造斜，选择比理论值高10%～20%的螺杆，以便适当开动转盘提高携屑效率，及时破坏岩屑床，坚持短起下制度，降低摩阻，并可在油层垂深提前的情况下，提高造斜率。实钻过程中若实钻造斜率高于井身设计造斜率，可以通过复合钻进的方法将造斜率降下来；但是若实钻造斜率低于井身设计造斜率，则不能保证将实钻造斜率增上去。因此，实钻造斜率采用先高后低的原则，以保证最后的着陆控制。
（2）直井段控制。该区块二开直井段200～2000m左右，采用项目部的海蓝LWD无线随钻定向仪器。其优点为：随钻实时监测，及时控制井身轨迹；较好地实现了直井段轨迹控制，使直井段波动幅度控制在设计范围内；合理加大钻压，节省测斜等生产时间，可大大提高机械钻速。井身轨迹平滑直接对下步施工提供了有力保障，对预防各种井下复杂情况将打下良好的基础。
（3）提高水平段油层钻遇率技术。利用水平井技术开采油藏已受到广泛关注，但如何提高水平井油层钻遇率还是一个难题。为此，项目组进行了攻关研究，并提出提高水平井油层钻遇率的技术措施：首先，在弄清构造、沉积相、储层物性、油层显示特征的基础上，依据设计的坐标位置、海拔高度、靶点位置以及水平段的各项参数，结合邻井资料和井场实际情况，优化现场实际水平井设计参数。其次，在实际施工时要及时跟踪分析随钻测井资料及水平段的倾角、方位，配合地质导向人员随时调整井眼轨迹。储层仍采用LWD+伽马曲线跟踪，能够准确判断出岩性变化，从而有效指导水平段施工，为现场地质人员卡准层位提供依据，有效保证了水平段的钻遇率和水平段钻进的一次成功。
（4）加强与定向井公司和地质导向的沟通协调。要求定向井公司上井前要把仪器检修好，井上要配2套仪器，同时要提高服务质量，根据现场实际施工情况合理进行定向施工，减少时间损失。在水平段施工过程中，要与地质导向人员及时沟通，尽量减少大范围的井身轨迹调整，并一起制定合理的井身轨迹。
（5）现场设备人员管理。井队要对泥浆泵提前检修，要求两台泥浆泵好用，大井眼要求开双泵大排量打钻，小井眼要求换大尺寸缸套，增加排量泵压达到快速钻进要求；扶刹把人员的操作对提高机械钻速也会起到关键作用，因此要注意力集中、勤加压、保证工具面的同时加大钻压范围；此外，现场要有监督人员。
4.2 优化钻井液性能，加强钻井安全施工工艺
在满足设计钻井液体系的同时，在二开水平段针对地层岩性及进尺情况，对钻井液性能进行了改进。加入适量的改进剂，达到井眼净化、润滑防卡和油层保护的目的。
安全钻进技术要点：上部针对该区块注水井比较多、地层易垮塌的特点，经反复调研和论证，首先提高钻井液密度，在钻到800m前要将钻井液密度从1.18～1.25g/cm3提到1.30～1.35g/cm3，以防止溢流井涌的出现。为加强井壁的稳定性，加入足量的磺化沥青、超细钙、乳化石蜡等封堵材料，有效封堵垮塌层，严格控制低滤失量，降低滤液对地层的影响，防止地层垮塌，既保证了钻进时不井漏，又提高了钻进速度，平衡地层压力、保护油层；钻井液密度的选择非常重要，要充分利用好固控设备，下钻到底，小排量循环钻井液，循环2周后再开到正常钻进排量；要有效地利用离心机充分净化钻井液，优化钻井液性能，这是水平段确保安全施工的重点措施之一。 4.3 加强钻具使用管理，防止钻具事故
（1）对到井钻具进行认真检查，排列整齐，准确丈量各种尺寸，入井钻具保证丝扣干净、水眼畅通，对所有下井工具、接头，绘制草图、记录清楚。
（2）每次起钻完要对入井的钻铤、工具、接头等进行检查，钻具下井时，均匀涂好丝扣油，按规定的扭矩进行紧扣。
（3）每次起钻时要进行错扣起钻，坚持每支钻头倒换一次钻具，对加重钻杆、无磁钻铤、各种接头及球扶进行探伤，并做好记录。
（4）钻具在井下工作时，班班要有专人观察记录悬重、泵压情况，发现异常立即起钻检查，严防发生钻具落井事故。
（5）项目专人住井，及时协调专业化公司。坚持每天在现场及时组织召开由钻井液、技服、录井、导向以及监督等相关人员参加的碰头会，及时协调解决施工中存在的问题，商讨下步施工措施。对于重点工序（如下完井套管、测井以及固井等），在施工前及时组织相关方在现场召开协作会，商定施工技术措施，确保安全优质高效施工。
4.4 优选钻头、钻具组合及合理选择钻井参数
（1）优选钻头原则：经济、工具面易控制、机械钻速高、单支进尺高。
（2）优化钻具组合原则：工具造斜能力要略大于设计的造斜率，钻柱摩阻最小，挠度与所钻井眼曲率匹配，满足强度要求，保证钻头承受足够的钻压，满足仪器需求，利于减少滑动钻进、增加复合钻进，满足钻井液的需求，保护技术套管，减少井下震动。
（3）控制钻井参数：直井段防斜打直，保证井身质量，水平段钻进过程中尽量多开转盘，通过钻压来控制井斜的增减，从而达到调整垂深的目的，并可以减少钻进摩阻，破坏岩屑床，清洁井眼，提高机械钻速；加强短起下，保证岩屑携带，减少摩阻和避免井下复杂情况。
4.5 强化井控管理
（1）在揭开油气层前对全套井控装置进行全面检查，确保灵活好用。
（2）钻井队各班组在揭开油气层前后均要进行一次不同工况下的防喷演习，要强调质量，认真讲评，存在的问题及时整改。
（3）钻进过程中，如发现钻速突然加快、放空、井漏、气侵及油气水显示异常等情况，要立即停钻进行循环观察，确认无异常情况后再决定下步措施。
（4）揭开油气层后，每次起钻前要认真短起下测后效，确定油气上窜速度在安全标准以内方可起钻。
（5）每次起钻时要严格控制好速度，匀速上提，及时灌满泥浆，避免抽吸现象，坚持坐岗观察制度。
（6）与综合录井、地质要密切配合，适时掌握层位及气测的变化情况；同时要做好地层压力的检测监测工作，及时调整泥浆性能，保证井控安全。
（7）住井值班人员要认真填写值班记录，并对本班的井控工作进行检查，发现问题及时整改。
（8）全井落实坐岗观察，及时发现溢流、抽吸、井涌或井漏现象，果断采取措施进行处理。若抽吸，应将钻具下至抽吸井段以下50～100m，充分循环调整泥浆再起钻，防止抽吸井喷；若发现溢流（溢流量不超过1～2m3），应立即按“四七”动作进行关井。
5 施工效果
通过邻井钻头使用分析及对比，优选PDC钻头，在1146～2720m优选了5刀翼P5A12-1型号的PDC钻头，单支钻头进尺1574m，机械钻速9.81m/h，有效缩短了钻井周期。
6 结论
红岗油区钻井施工通过钻头优选、直井段MWD跟踪、浅油层水平井轨迹控制等，缩短了施工周期。通过对钻井液性能的优化，达到了稳定井壁、润滑防卡、油层保护、提高钻速的目的。随着吉林油区开采动用程度的不断加大，红岗油区将成为日后首要布井目标，红岗区块钻井提速技术的研究对吉林油区日后稳产、上产起着积极影响。
关键词：快速钻井 造斜率 轨迹控制 钻井液配方 钻井周期
中图分类号：TE345 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）008-085-02
1 前言
红岗区块是吉林油田增储上产的重点区块，要实现该地区优质高效开发，快速钻井技术是重要措施之一。我项目部初到该地区开发，由于对地质条件的复杂性认识不充分，导致钻井周期过长。经过一段时间的研究，摸索出一套适合该地区钻井提速的钻具组合和施工方案。
2 红岗地区地质概况及已完钻井难点
（1）水平井目的层为泉头组，岩性主要为灰绿色泥岩、棕或棕褐色油砂岩、含油砂岩，由上至下砂岩粒度变粗，底部为灰色钙质胶结砂岩等。钻遇第四系、第三系的泰康组、大安组，白垩系上统的明水组、四方台组，白垩系下统的嫩江组、姚家组、青山口组及泉头组。
（2）已完钻井难点：直井段容易斜（600～900m）；地层松软，工具实际造斜率难以确定；地层孔隙度高，较软，容易井漏坍塌，钻井液要充分考虑井壁稳定、携砂、润滑和油层保护等多项问题；油层浅，注水注气邻井多，时常有井涌现象，曾经多次发生过井喷失控事故。
3 主要施工技术要求
（1）井眼轨迹控制。根据井身轨迹设计和造斜点位置的地层岩性特点，参考邻井资料，研究出一套既能满足轨迹设计要求又能提高机械钻速的施工方案。
（2）优化钻井液性能，加强钻井安全施工工艺。根据红岗油田的地层特点和甲方提供的设计，在满足设计水基钻井液体系的同时，在二开水平段针对地层岩性及进尺情况，对钻井液性能进行改进，研究能够解决上部井段井壁稳定、下部井段润滑防卡和防漏的钻井液性能。
（3）完井提速。钻井过程中钻具的合理使用与管理，钻头、钻具组合的合理选用，井眼曲率大，完井下套管过程中分段循环，降低循环阻力，并及时清除下套管过程中除下的泥饼，提高固井顶替效率。
（4）杜绝井喷发生，坚持溢流关井原则。
4 主要攻关技术
在进行地质开发方案论证和井位部署的同时，针对钻井施工的地质情况、地层情况以及完成井钻井情况进行了大量的前期资料收集和整理工作，通过分析、归纳，初步确定了红岗区块钻井工程总体设计原则，使钻井施工设计符合开发要求和地层特点。
4.1 主要技术措施
（1）合理控制井眼轨迹。采用比设计造斜率略高的螺杆钻具进行造斜，选择比理论值高10%～20%的螺杆，以便适当开动转盘提高携屑效率，及时破坏岩屑床，坚持短起下制度，降低摩阻，并可在油层垂深提前的情况下，提高造斜率。实钻过程中若实钻造斜率高于井身设计造斜率，可以通过复合钻进的方法将造斜率降下来；但是若实钻造斜率低于井身设计造斜率，则不能保证将实钻造斜率增上去。因此，实钻造斜率采用先高后低的原则，以保证最后的着陆控制。
（2）直井段控制。该区块二开直井段200～2000m左右，采用项目部的海蓝LWD无线随钻定向仪器。其优点为：随钻实时监测，及时控制井身轨迹；较好地实现了直井段轨迹控制，使直井段波动幅度控制在设计范围内；合理加大钻压，节省测斜等生产时间，可大大提高机械钻速。井身轨迹平滑直接对下步施工提供了有力保障，对预防各种井下复杂情况将打下良好的基础。
（3）提高水平段油层钻遇率技术。利用水平井技术开采油藏已受到广泛关注，但如何提高水平井油层钻遇率还是一个难题。为此，项目组进行了攻关研究，并提出提高水平井油层钻遇率的技术措施：首先，在弄清构造、沉积相、储层物性、油层显示特征的基础上，依据设计的坐标位置、海拔高度、靶点位置以及水平段的各项参数，结合邻井资料和井场实际情况，优化现场实际水平井设计参数。其次，在实际施工时要及时跟踪分析随钻测井资料及水平段的倾角、方位，配合地质导向人员随时调整井眼轨迹。储层仍采用LWD+伽马曲线跟踪，能够准确判断出岩性变化，从而有效指导水平段施工，为现场地质人员卡准层位提供依据，有效保证了水平段的钻遇率和水平段钻进的一次成功。
（4）加强与定向井公司和地质导向的沟通协调。要求定向井公司上井前要把仪器检修好，井上要配2套仪器，同时要提高服务质量，根据现场实际施工情况合理进行定向施工，减少时间损失。在水平段施工过程中，要与地质导向人员及时沟通，尽量减少大范围的井身轨迹调整，并一起制定合理的井身轨迹。
（5）现场设备人员管理。井队要对泥浆泵提前检修，要求两台泥浆泵好用，大井眼要求开双泵大排量打钻，小井眼要求换大尺寸缸套，增加排量泵压达到快速钻进要求；扶刹把人员的操作对提高机械钻速也会起到关键作用，因此要注意力集中、勤加压、保证工具面的同时加大钻压范围；此外，现场要有监督人员。
4.2 优化钻井液性能，加强钻井安全施工工艺
在满足设计钻井液体系的同时，在二开水平段针对地层岩性及进尺情况，对钻井液性能进行了改进。加入适量的改进剂，达到井眼净化、润滑防卡和油层保护的目的。
安全钻进技术要点：上部针对该区块注水井比较多、地层易垮塌的特点，经反复调研和论证，首先提高钻井液密度，在钻到800m前要将钻井液密度从1.18～1.25g/cm3提到1.30～1.35g/cm3，以防止溢流井涌的出现。为加强井壁的稳定性，加入足量的磺化沥青、超细钙、乳化石蜡等封堵材料，有效封堵垮塌层，严格控制低滤失量，降低滤液对地层的影响，防止地层垮塌，既保证了钻进时不井漏，又提高了钻进速度，平衡地层压力、保护油层；钻井液密度的选择非常重要，要充分利用好固控设备，下钻到底，小排量循环钻井液，循环2周后再开到正常钻进排量；要有效地利用离心机充分净化钻井液，优化钻井液性能，这是水平段确保安全施工的重点措施之一。 4.3 加强钻具使用管理，防止钻具事故
（1）对到井钻具进行认真检查，排列整齐，准确丈量各种尺寸，入井钻具保证丝扣干净、水眼畅通，对所有下井工具、接头，绘制草图、记录清楚。
（2）每次起钻完要对入井的钻铤、工具、接头等进行检查，钻具下井时，均匀涂好丝扣油，按规定的扭矩进行紧扣。
（3）每次起钻时要进行错扣起钻，坚持每支钻头倒换一次钻具，对加重钻杆、无磁钻铤、各种接头及球扶进行探伤，并做好记录。
（4）钻具在井下工作时，班班要有专人观察记录悬重、泵压情况，发现异常立即起钻检查，严防发生钻具落井事故。
（5）项目专人住井，及时协调专业化公司。坚持每天在现场及时组织召开由钻井液、技服、录井、导向以及监督等相关人员参加的碰头会，及时协调解决施工中存在的问题，商讨下步施工措施。对于重点工序（如下完井套管、测井以及固井等），在施工前及时组织相关方在现场召开协作会，商定施工技术措施，确保安全优质高效施工。
4.4 优选钻头、钻具组合及合理选择钻井参数
（1）优选钻头原则：经济、工具面易控制、机械钻速高、单支进尺高。
（2）优化钻具组合原则：工具造斜能力要略大于设计的造斜率，钻柱摩阻最小，挠度与所钻井眼曲率匹配，满足强度要求，保证钻头承受足够的钻压，满足仪器需求，利于减少滑动钻进、增加复合钻进，满足钻井液的需求，保护技术套管，减少井下震动。
（3）控制钻井参数：直井段防斜打直，保证井身质量，水平段钻进过程中尽量多开转盘，通过钻压来控制井斜的增减，从而达到调整垂深的目的，并可以减少钻进摩阻，破坏岩屑床，清洁井眼，提高机械钻速；加强短起下，保证岩屑携带，减少摩阻和避免井下复杂情况。
4.5 强化井控管理
（1）在揭开油气层前对全套井控装置进行全面检查，确保灵活好用。
（2）钻井队各班组在揭开油气层前后均要进行一次不同工况下的防喷演习，要强调质量，认真讲评，存在的问题及时整改。
（3）钻进过程中，如发现钻速突然加快、放空、井漏、气侵及油气水显示异常等情况，要立即停钻进行循环观察，确认无异常情况后再决定下步措施。
（4）揭开油气层后，每次起钻前要认真短起下测后效，确定油气上窜速度在安全标准以内方可起钻。
（5）每次起钻时要严格控制好速度，匀速上提，及时灌满泥浆，避免抽吸现象，坚持坐岗观察制度。
（6）与综合录井、地质要密切配合，适时掌握层位及气测的变化情况；同时要做好地层压力的检测监测工作，及时调整泥浆性能，保证井控安全。
（7）住井值班人员要认真填写值班记录，并对本班的井控工作进行检查，发现问题及时整改。
（8）全井落实坐岗观察，及时发现溢流、抽吸、井涌或井漏现象，果断采取措施进行处理。若抽吸，应将钻具下至抽吸井段以下50～100m，充分循环调整泥浆再起钻，防止抽吸井喷；若发现溢流（溢流量不超过1～2m3），应立即按“四七”动作进行关井。
5 施工效果
通过邻井钻头使用分析及对比，优选PDC钻头，在1146～2720m优选了5刀翼P5A12-1型号的PDC钻头，单支钻头进尺1574m，机械钻速9.81m/h，有效缩短了钻井周期。
6 结论
红岗油区钻井施工通过钻头优选、直井段MWD跟踪、浅油层水平井轨迹控制等，缩短了施工周期。通过对钻井液性能的优化，达到了稳定井壁、润滑防卡、油层保护、提高钻速的目的。随着吉林油区开采动用程度的不断加大，红岗油区将成为日后首要布井目标，红岗区块钻井提速技术的研究对吉林油区日后稳产、上产起着积极影响。