從川西鉆具組合的演變看川西鉆井發(fā)展趨勢

1、<p>　　從川西鉆具組合的演變看川西鉆井發(fā)展趨勢</p><p>　　[摘 要]自2009年以來，川西地區(qū)掀起大規(guī)模提速會戰(zhàn)，大幅壓縮鉆井周期。勝利鉆井、四川鉆井、中原鉆井、廣西鉆井、重慶鉆井五個鉆井公司間的激烈競爭，投入了大量的人力的物力，在近 5 年的時間里，川西鉆井技術(shù)迅速發(fā)展，并演變成一種成熟的川西鉆井模式。川西多為中淺井，施工節(jié)奏快，同類型井的井身結(jié)構(gòu)相似，口井間的對比性好，非常有利于對比鉆

2、具組合的演變。近幾年里，川西地區(qū)的鉆具組合不斷變化和優(yōu)化，五家鉆井公司的激烈競爭和相互學(xué)習(xí)推動了鉆具組合的發(fā)展和衍變：螺桿鉆具逐漸取代了常規(guī)鉆具，加重鉆桿逐漸在斜井段取代了普通鉆鋌，四刀翼鉆頭的逐漸普及等，都是川西鉆井技術(shù)向前發(fā)展的一個縮影。 </p><p>　　[關(guān)鍵詞]川西地區(qū)；競爭；鉆具組合；演變；發(fā)展 </p><p>　　中圖分類號：TE242.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1

3、009-914X（2016）05-0391-02 </p><p>　　1 川西地域特性的簡介 </p><p>　　川西地區(qū)主要指成都-德陽-綿陽區(qū)塊，主要包括新場沙溪廟組、孝泉沙溪廟組、中 江沙溪廟組、馬井蓬萊鎮(zhèn)組。川西地區(qū)構(gòu)造主要特性及難點簡介如下： </p><p>　　1.1 新場沙溪廟組 </p><p>　?。?）第四系：注意防

4、地表（下）水污染 </p><p>　?。?）劍門關(guān)組：底部礫巖層，主要是防漏。 </p><p>　?。?）蓬萊鎮(zhèn)組：蓬萊鎮(zhèn)組地層出現(xiàn)復(fù)雜情況較少。但由于該層 JP14、JP16、JP23等氣層開采多年，大部分地區(qū)已經(jīng)降為低壓氣層，需要注意防壓差漏失和卡鉆。 </p><p>　?。?）遂寧組：遂寧組地層以泥巖為主，井壁容易失穩(wěn)，注意防卡，同時要注意鉆遇裂縫性氣層

5、時防噴。 </p><p>　?。?）沙溪廟組：本區(qū)主力產(chǎn)層，注意防噴。同時由于 JS22、JS24 砂組主力產(chǎn)區(qū)多 年開采，局部地區(qū)地層壓力下降，需要注意防壓差漏失和卡鉆。 </p><p>　?。?）該區(qū)塊已完鉆井較多，施工方應(yīng)注意鄰井間的防碰問題，尤其在正式設(shè)計中 若使用的是初測井口坐標(biāo)，則施工方在施工前應(yīng)根據(jù)復(fù)測井口坐標(biāo)重新進(jìn)行防碰計算， 以免出現(xiàn)防碰問題上的誤差。 </p&

6、gt;<p>　　1.2 孝泉沙溪廟組 </p><p>　?。?）第四系：注意防地表（下）水污染 </p><p>　　（2）劍門關(guān)組：底部礫巖層，主要是防漏。 </p><p>　　（3）蓬萊鎮(zhèn)組：蓬萊鎮(zhèn)組地層出現(xiàn)復(fù)雜情況較少?？v向發(fā)育多套氣層，注意防噴。 </p><p>　?。?）遂寧組：遂寧組地層以泥巖為主，井壁容易失

7、穩(wěn)，主要是防地層垮塌引起卡鉆事故；同時孝泉地區(qū)遂寧組發(fā)育高壓裂縫性氣藏，注意防噴、防漏。 </p><p>　?。?）沙溪廟組：鉆井發(fā)生復(fù)雜情況相對較少，在主要含氣井段注意防噴、防卡。 </p><p>　?。?）該區(qū)塊已完鉆井較多，施工方應(yīng)注意鄰井間的防碰問題，尤其在正式設(shè)計中若使用的是初測井口坐標(biāo)，則施工方在施工前應(yīng)根據(jù)復(fù)測井口坐標(biāo)重新進(jìn)行防碰計算， 以免出現(xiàn)防碰問題上的誤差。 <

8、;/p><p>　　1.3 中江沙溪廟組 </p><p>　?。?）第四系：注意地表水（下）污染，防漏。 </p><p>　?。?）白堊系劍門關(guān)組：地層屬常壓，注意防塌、防漏。 </p><p>　?。?）侏羅系上統(tǒng)蓬萊鎮(zhèn)組：泥質(zhì)巖較發(fā)育，注意防塌、防噴、防漏。 </p><p>　?。?）侏羅系上統(tǒng)遂寧組-中統(tǒng)上沙溪

9、廟組：井壁失穩(wěn)是本井段可能發(fā)生的主要工程故障，目的層注意防塌、防井噴、防卡鉆。中江地區(qū)淺-中深層蓬萊鎮(zhèn)組、遂寧組、沙 溪廟在鉆井過程中發(fā)生井壁失穩(wěn)是一個普遍現(xiàn)象。 </p><p>　　（5）中江地區(qū)巖石強度較大、非均質(zhì)性強；且砂巖強度明顯高于泥巖。縱向上： 巖石強度隨深度增加呈增大趨勢。平面上：巖石強度存在一定差異性，構(gòu)造北部川江 566-江沙 5 井區(qū)處于強度相對低值區(qū)，江沙 9、江沙 8-H-中江 13-中

10、江 10 井一帶處于強 度相對高值區(qū)，巖石強度分布與實鉆地層垮塌狀況存在一定對應(yīng)性。 </p><p>　?。?）地層孔隙壓力縱向上：主體呈常壓-高壓-異常高壓遞增特征，蓬萊鎮(zhèn)組以淺 主體為常壓型-微高壓型，地壓系數(shù) 1.00～1.46；遂寧組地層孔隙壓力主體表現(xiàn)為高壓型， 地壓系數(shù) 1.25～1.74；沙溪廟組地層表現(xiàn)為高壓-異常高壓型，地壓系數(shù)最高可達(dá) 1.91； 平面上：分布存在一定差異性，構(gòu)造自北向南存在

11、由高-低-增高-低-增高的微起伏 變化趨勢。 </p><p>　?。?）中江地區(qū)各井各層位縱橫向上地應(yīng)力方位發(fā)生一定偏轉(zhuǎn)，但主體而言，該區(qū) 最小水平主應(yīng)力方位近南北向，最大水平主應(yīng)力方位近東西向。 </p><p>　?。?）地層坍塌壓力縱向上：隨地層加深遞增； </p><p>　　1.4 馬井蓬萊鎮(zhèn)組 </p><p>　　（1）井漏

12、從統(tǒng)計資料分析，縱向上漏失層段多，主要發(fā)生在表層第三系、第四系及其兩層系交界處，白堊系 K2g、K2j 及該系各組地層的交界處，K1c 與 J3p4 的交界處，及蓬萊鎮(zhèn) 組；平面上，漏失井主要分布在構(gòu)造西南翼及構(gòu)造高點附近，且該區(qū)多為漏失量大，速 度快的嚴(yán)重井漏。馬井表層、中淺層井漏多為滲透性和裂縫性井漏，蓬萊鎮(zhèn)多為誘導(dǎo)性 漏失（馬井構(gòu)造高部位蓬萊鎮(zhèn)組漏失較為嚴(yán)重）。 </p><p>　?。?）卡鉆 第四系、第

13、三系為未成巖砂礫巖或成巖性較差的砂巖；白堊系底部礫石；灌口組含石膏層及夾關(guān)組至蓬萊鎮(zhèn)組疏松滲透性好的砂巖；各層段中的泥巖，都容易形成卡鉆。 </p><p>　?。?）井涌、井噴 蓬萊鎮(zhèn)組是該構(gòu)造主產(chǎn)氣層，蓬萊鎮(zhèn)組地層壓力復(fù)雜，壓力梯度懸殊很大（地壓梯度為 1.14～1.86MPa/100m），易發(fā)生井噴、井涌。 </p><p>　?。?）井壁垮塌 表層含未膠結(jié)礫石和河床流沙，極易形成垮

14、塌，白堊系地層也易產(chǎn)生掉塊，發(fā)生垮塌。 </p><p>　?。?）該區(qū)塊已完鉆井較多，施工方應(yīng)注意鄰井間的防碰問題，尤其在正式設(shè)計中 若使用的是初測井口坐標(biāo)，則施工方在施工前應(yīng)根據(jù)復(fù)測井口坐標(biāo)重新進(jìn)行防碰計算， 以免出現(xiàn)防碰問題上的誤差。 </p><p><b>　　1.5 小結(jié) </b></p><p>　　分析如上川西地層的特性后，會發(fā)

15、現(xiàn)川西地層有著構(gòu)造復(fù)雜、地層不穩(wěn)定、壓力高、易塌、易漏、易噴、易卡鉆的通性，有著同區(qū)塊布井密集，要做好井斜控制工作的限制，在組合演變的過程中，這些特性是選擇最優(yōu)組合的第一參考對象，如：在馬井地區(qū)施工，鉆穿易漏地層時，首要考慮的是如何簡化鉆具組合，易于堵漏；在中江區(qū)塊施工，首要做的如何在保證井身軌跡的基礎(chǔ)上提高機(jī)械鉆速，盡量減少周期性掉塊，使井眼通暢。 　　2 川西區(qū)鉆具組合的演變 </p><p>　　鉆具組合

16、是鉆井工程中重要的一部分，是鉆井提速關(guān)鍵的一環(huán)，在川西區(qū)塊鉆井公司激烈的競爭中，鉆具組合也在不斷變化，推陳出新，優(yōu)勝劣汰，在安全的前提下，不斷發(fā)展鉆速最快的鉆具組合。川西區(qū)塊的口井，主要井身結(jié)構(gòu)為如表1： </p><p>　　2.1 導(dǎo)管段鉆具組合演變 </p><p>　　導(dǎo)管段段長較少，但由于接近地表，上部地層松疏，且夾雜著礫石層，易出現(xiàn)井漏等復(fù)雜情況，其鉆具組合主如下表： <

17、/p><p>　　第一種組合是最普通的，也是一直沿用的組合，其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，出現(xiàn)井漏等復(fù)雜情況能及時處理，缺點是機(jī)械鉆速低，防斜打直效果差。為達(dá)到提高機(jī)械鉆速效果，后又開始使用了第二種直螺桿鉆具，該組合的優(yōu)點是既能很好的防斜打直，又較大提高了機(jī)械鉆速，在表層相對穩(wěn)定時，第二種組合優(yōu)勢十分明顯。 </p><p>　　2.2 一開段鉆具組合演變 </p><p>　　一

18、開段井深一般在 300m-600米左右，鉆穿的幾個地層主要是易塌、易漏的地層，最開始主要沿用常規(guī)塔式鉆具和常規(guī)鐘擺鉆具組合，在激烈競爭下，提速要求越來越高，螺桿鉆具逐漸取代常規(guī)鉆具組合，成為主要采用的鉆具組合。一開段主要使用的鉆具組合如下表： </p><p>　?。?）第一種塔式鉆具組合是最常規(guī)的組合，也是一直沿用的組合，其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，能通過塔式鉆具來達(dá)到防斜的效果，并在遇到復(fù)雜情況時能較好的處理，塔式鉆具

19、的缺點是往往由于鉆進(jìn)參數(shù)和地層傾角的影響導(dǎo)致井斜，無法挽救，只能起鉆更換鐘擺鉆具組合或鐘擺螺桿鉆具組合進(jìn)行糾斜，且不能較好的搭配 PDC鉆頭，機(jī)械鉆速較慢。 </p><p>　　（2）第二種 27米鐘擺鉆具組合也是沿用的常規(guī)組合，其優(yōu)點是在鉆壓較小是能夠糾斜，缺點是無法防斜，且為了控制井斜，只能加較小的鉆壓，機(jī)械鉆速較慢。在地層傾角較大的地層，無法起到較好的作用。 </p><p>　　

20、（3）第三種直螺桿鉆具是大提速后，逐漸投入使用的鉆具組合，滿足提速提效的要求，其優(yōu)點是能很好的達(dá)到防斜打直工作，且只需較小的鉆壓，依靠螺桿的高轉(zhuǎn)速就能達(dá)到很高的機(jī)械鉆速，且螺桿內(nèi)徑較大，能夠處理中度、輕度的復(fù)雜情況，在地層傾角較大的地層，有很大的優(yōu)勢。缺點是需購置直螺桿，但根據(jù)實際情況分析：一根φ244.5mm直螺桿可使用5-6口井，且能大幅提高施工速度，并不拖口井經(jīng)營后腿，相反能提高經(jīng)濟(jì)效益。 </p><p>

21、;　　（4）第四種組合是在結(jié)合鐘擺鉆具及直螺桿鉆具的優(yōu)點上演化的一種特殊組合，主要用在地層傾角較大，且地層可鉆性較差地層，或代替常規(guī)鐘擺鉆具組合進(jìn)行糾斜作業(yè)，是最適合防斜打直的組合，也能提高口井糾斜作業(yè)的機(jī)械鉆速，為施工節(jié)省時間。 </p><p>　　1.3 二開段鉆具組合演變 </p><p>　　川西二開井段是口井提速及安全施工的最重要的井段，如何組配更優(yōu)化的鉆具結(jié)構(gòu)，在滿足安全施工

22、的前提下最大限度的提高機(jī)械鉆速，是川西鉆具組合不斷演變的首要推動力，主要使用的鉆具組合如下表： </p><p>　?。?）二開直井段主要沿用 18米鐘擺經(jīng)典鉆具組合，優(yōu)點是鉆具結(jié)構(gòu)簡單，經(jīng)濟(jì)實惠，缺點是鉆速較慢，在后期的鉆井大提速中，直螺桿鉆具由于其良好的防斜打直和較快的機(jī)械鉆速逐漸占主導(dǎo)地位。 </p><p>　　（2）二開造斜段的鉆具組合基本無變化，只能在鉆頭的選型上下功夫。 &l

23、t;/p><p>　?。?）在二開穩(wěn)斜段最開始使用的較多的是常規(guī)螺桿鉆具組合，其優(yōu)點是隨時能矯正井斜，缺點是滑動鉆進(jìn)時井斜增長過快，需不斷定向鉆進(jìn)以矯正井斜，影響機(jī)械鉆速和井身軌跡的平滑。在逐漸的探索中，逐漸普及了螺桿尾扶鉆具，在彎度較小的螺桿后加一個小扶正器，復(fù)合鉆進(jìn)時能達(dá)到穩(wěn)斜效果，基本能一會復(fù)合鉆進(jìn)，達(dá)到了提高機(jī)械鉆速和優(yōu)化軌跡的效果。在積累了一些同區(qū)塊口井施工的經(jīng)驗后，在接近完鉆的穩(wěn)斜段下入常規(guī)短鉆鋌扶正器是

24、機(jī)械鉆速最快的組合，但其要求比較高，如果短鉆鋌長度不合適就得起鉆更換鉆具組合，所以該組合的使用在謹(jǐn)慎和大量經(jīng)驗和探索的基礎(chǔ)之上。 </p><p><b>　　2.4 小結(jié) </b></p><p>　　由于川西地層較復(fù)雜，為了簡化鉆具組合，避免卡鉆，加重鉆桿在斜井段及穩(wěn)斜段施工過程中逐漸代替了普通鉆鋌，這是川西地區(qū)施工過程中鉆具組合的重大演變和共識。在鉆頭選擇方面，

25、盡可能的使用 PDC鉆頭，機(jī)械大大增加，且在選型上首先是五刀翼 PDC鉆頭取代了 16mm五刀翼 PDC鉆頭，然后是 4刀翼 19mm刀片 PDC鉆頭逐漸取代了五刀翼 PDC鉆頭，只在地層硬度大、研磨性強、地層傾角較大的地層才采用五刀翼鉆頭，其原因是 4刀翼鉆頭機(jī)械鉆速最快，也反應(yīng)出了鉆頭選型上的優(yōu)勝劣汰，好的鉆頭選型配合上合理的鉆具組合才能達(dá)到最優(yōu)的效果。 </p><p><b>　　3 結(jié)論 &l

26、t;/b></p><p>　　（1）在提速的號召和激烈的外部市場競爭下，螺桿鉆具組合以其高機(jī)械鉆速的優(yōu)勢逐漸取代常規(guī)鉆具組合。 </p><p>　?。?）在川西地層復(fù)雜的大環(huán)境下，為確保井下安全，加重鉆桿在造斜段和穩(wěn)斜段逐漸取代了普通鉆鋌，來達(dá)到給鉆頭加壓的目的。 </p><p>　?。?）經(jīng)典常規(guī)鉆具組合依舊在特定的井況下發(fā)揮著作用，且與螺桿鉆具結(jié)合衍

27、變出的系列鉆具組合在一些情況下使用會收到了較好的效果。 </p><p>　?。?）造斜段的鉆具組合在近幾年的鉆井技術(shù)發(fā)展中毫無進(jìn)展，其原因是受制于定向儀器發(fā)展的制約，在以后的鉆井發(fā)展中，如何設(shè)計新的造斜方式和定向儀器來提高造斜段的施工效率，將是鉆井技術(shù)重要的環(huán)節(jié)。 </p><p>　　（5）在川西地區(qū)，鉆頭的選型和鉆具組合一樣經(jīng)歷了優(yōu)勝劣汰，其主要的推動力是提高機(jī)械鉆速，確保井下安全和

28、提高口井盈利。經(jīng)過幾年的大提速，川西地區(qū)鉆具組合逐漸成熟，形成一種固定模式，在短時間內(nèi)要進(jìn)一步提高機(jī)械鉆速，只能在工具的選擇上下功夫，如：使用新式中空螺桿。 </p><p><b>　　4 結(jié)語 </b></p><p>　　筆者工作以來見證了川西鉆井施工的大提速，其中鉆具組合的優(yōu)化及演變是鉆井技術(shù)發(fā)展及提速的關(guān)鍵，在總結(jié)了多口井資料的基礎(chǔ)上結(jié)合工作經(jīng)驗，對川西區(qū)塊