关键词： 井身结构 钻井液体系 钻井工艺 提速提效
1、井身结构优化
（1）地层岩性特点
本区地层特点是上第三系地层成岩性差，泥岩较软，易造浆、坍塌卡钻；下第三系发育有含膏泥岩层段，缩径、卡钻；白垩系顶部砂砾岩较发育，易憋跳钻，地层软硬交替易造成井斜，白垩系底部大段砂岩发育易发生渗透性漏失；侏罗系地层存在异常高压，易出现井涌、井喷；西山窑组有煤层，煤层易垮塌、煤层上下碳质泥岩掉块严重、存在卡钻及井漏等风险，且煤层段井眼“大肚子”、影响起下钻及后期电测等。
（2）建议井身结构
根据本地区地层特点，考虑地层压力、岩性特点、钻井工艺提速等方面因素，建议将本区块井身结构划分为三开或四开结构：
导开采用660.4mm的钻头，钻深100m，下入508mm导管，封固地表流沙层；一开采用444.5mm钻头，钻深2300m，下入339.7mm表层套管，封固新近系和古近系不稳定地层；二开采用311.2mm钻头，钻深4250m，下入244.5mm技术套管，封固白垩系和侏罗系齐古组中部低压地层，三开采用215.9mm钻头，钻深至完钻，下入177.8mm尾管，封固侏罗系下部地层，若三开钻遇复杂较多，则在三工河组高压层之前下入下Ф177.8mm套管，采用Ф149.2mm钻头至完钻井深，裸眼或下Ф127mm尾管完井。
2、钻井液体系优化
2012年至今，胜利油田分公司油气勘探管理中心先后在该区块部署了D7井等一批预探井和评价井，从钻探过程分析，这批井头屯河组钻井液密度都在1.50g/cm3左右，钻进过程中，普遍存在井壁坍塌掉块、电测遇阻卡等现象。寻找适合该区块地层特点的钻井液体系和钻井液密度，对解放提速工具的使用，提高钻井速度和提高井身质量起着至关重要的作用[1]。
（1）施工存在问题
准噶尔盆地中部四区块从钻井液施工角度可分为三段：①新近系至呼图壁组上部：地层为剥蚀沉积，欠压实、地温较低，成岩性差，以水化造浆为主，并且钻速较快，钻井液中钻屑浓度高，易形成虚厚泥饼，起下钻困难，影响钻井时效；②清水河组至头屯河组上部：地层开始坍塌，钻井液体系转型的关键段；③头屯河中下部：为特别敏感的破碎性地层，易坍塌掉块，井壁稳定性差，坍塌严重时会造成提速工具无法正常入井，从而影响提速提效。
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（2）钻井液优化方案
针对存在问题，采用复合盐强抑制封堵钻井液体系[4、5]，应用效果显示该体系能有效抑制该区中下部地层泥岩水化剥蚀造成的一系列井壁失稳问题：D702井三开井眼扩大率低于10%，为该区块最低值，且钻进过程中未发生钻井故障；同时，由于钻井液侵入地层滤液与地层流体配伍，减少了对地层的污染，保护油气层，为后续产能释放提供保障。
3、钻井工艺优化
（1）矿场实践
自2014年起，随着本区勘探进度的加快和对该区块地层认识的不断加深，在保证井下安全的情况下，现场不断尝试新的提速钻具组合方式并取得一定认识：①D7等2口井中下部地层钻进期间，因地层掉块普遍使用“牙轮+普通钻具”或“PDC+普通钻具”的组合方式，限制了钻井速度提高；②D701等3口井在中部及下部地层钻进中采用“PDC+螺杆的钻具”组合方式，二开钻进至头屯河组时由于地层砾石增多，造成钻具憋跳严重，钻头磨损严重，钻时变慢；③D702等3口井在中下部地层采用KSD1653DGR和KS1953DGR两种型号的钻头，现场对比发现，采用单排部齿19mm大复合片的KS1953DGR钻头配合螺杆的使用效果明显优于采用双排部齿16mm复合片的钻头，机械钻速提高80%。
（2）钻井工艺方案优选
基于现场钻头使用情况，全井钻头试用推荐如下[2、3]：上部地层新近系和古近系采用钢齿牙轮钻头P2钻穿，白垩系地层地层采用KS1953PDC钻头配合螺杆进行钻进，进入侏罗系采用KS1953DGRPDC钻头配合螺杆或使用强度更高、耐磨性能更强的进口史密斯MI519PDC钻头配合螺杆进行钻进。
五、结论
1、本地区建议采用三开结构并预留一级小套管，导开100米，封固地表流沙层；一开封固新近系和古近系上部软泥岩井段；二开封固白垩系和齐古组，分割不同的两套地层压力系统；三开钻进过程中如发生井壁失稳等井下复杂时可再下入一层技套，采用小井眼钻进完成钻探任务；
2、建议本地区在钻井液的选择上，二开以后采用强抑制封堵钻井液体系或采用复合盐强抑制钻井液体系，但要优化封堵材料的选择；
3、钻进提速工具的选择上建议：二开井段采用KS1953PDC钻头配合螺杆进行钻进，三开采用KS1953DGRPDC钻头配合螺杆或使用强度更高、耐磨性能更强的进口史密斯MI519PDC钻头配合螺杆进行钻进。
参考文献
1．管志川，李春山，周广陈，刘瑞文．深井和超深井钻井井身结构设计方法.石油大学学报（自然科学版），2001年06期
2．李士斌，艾池，宁海川等．PDC钻头的优先方法[J]．大庆石油学院学报，1999，23（3）：86-88．
3．田富林．钻头选型方法研究与应用[D]，四川南充：西南石油学院，2003．
4．陈庭根，管志川，刘希圣．钻井工程理论与技术[M]．东营：石油大学出版社，2000：146-154．
5．刘希圣．钻井工艺原理（上）[M]．北京：石油工业出版社，1988．
高原：工程师，2007年毕业于中国石油大学（华东）石油工程专业，获工学学士，现从事油田钻井工程研究工作。
通讯地址：山东省东营市东营区济南路129号鲁明科研所（257000）
论文作者:高原,
论文发表刊物:《科学与技术》2020年1期
论文发表时间:2020/4/29
标签：地层论文; 钻头论文; 准噶尔盆地论文; 井壁论文; 钻井液论文; 螺杆论文; 侏罗系论文; 《科学与技术》2020年1期论文;