关键词：三开制；长裸眼；复杂地层；钻井提速
1 前言
1.1 背景意义
彭州海相钻井以雷口坡为主要目的层，目的层埋深普遍超过6000米，钻井施工难度大，施工风险高。前期已钻井均为四开制直井，经统计已施工的川西海相12口井共发生各类井下事故43井次，近3年完成的6口井平均完钻井深6278m，平均钻井周期303.2d，平均机械钻速2.25m/h，与前期的羊深1井相比，井深基本持平，机械钻速提高6.63%。提速效果仍不理想。而三开制井深结构与四开制相比，施工难度更高，风险更大。主要表现在二开裸眼段长，穿越多套地层层位，同时二开还需定向施工，施工过程中存在井漏、井喷、掉块卡钻等一系列施工风险。因此急需开钻川西海相三开制海相井长裸眼复杂地层钻井先导性试验研究。
1.2 研究内容
针对二开须家河组以下地层研磨性强、可钻性差这一难点，配合钻头厂商进行钻头攻关，着力加快二开钻井进度。
分析邻井不同层段机械钻速情况，优化井眼轨迹，定向段使用长寿命钻头配合超深井段水力振荡器或水力震荡弯螺杆、抗高温高压旋转导向工具等进行定向钻井施工，提高造斜段施工进度。
2 川西海相开发井施工方案
2.1川西海相井井身结构设计
导眼：封隔上部易漏层及浅层水，安装井口，为一开钻井提供井控条件。
一开：封隔须五段以浅低压易漏、不稳定地层，为二开钻井提供井控条件。
二开：钻至雷四段顶部（进雷顶斜深5m左右），下入193.7mm套管悬挂固井，待三开完钻后再回接至井口。
三开：钻至设计井深。
2.2 川西海相开发井施工难点
通过对彭州X-2D井地质特征预测，结合邻井实钻、实测资料，施工该井主要存在以下难点：
（1）上部陆相地层防斜打直是本井施工难点之一。
川西陆相地层以砂泥岩交互层为主，软硬交错，易井斜，特别是二开沙溪庙井段，由于地层倾角大，常规钟摆组合很难控制井斜。
（2）二开裸眼段长，地层研磨性强，机械钻速慢，提速、事故复杂预防是川西海相开发井施工的难点之一。
（3）二开悬挂尾管3000m左右，井段长。同时二开多为沙泥岩互层，施工过程中易形成不规则井眼，不利于套管的顺利下入。
（4）二开施工高低压并存，防漏、防压差卡钻是本井施工的又一难点。
根据本井设计，三开须二段压力系数为1.40-1.60,须家河上部压力系数为1.70-1.90。施工过程中为确保上部压稳，钻井液密度高，进入须二段高密度钻井液易造成井漏、压差卡钻等复杂。
2.3 川西海相开发井二开井段施工提速方案
（一）须四段-须三段（3051-4499m）
1、地层特点
地层岩性以砂泥岩为主，砂质含量高（含石英），地层研磨性强、硬度高，可钻性变差，压入硬度大于1000MPa，可钻性极值6以上。部分地层冲击性较强，钻头产生严重的震动破坏，要求提高钻头稳定性，优选长寿命抗冲击钻头，钻具组合上加入减震工具。
2、钻头选型
优选高效PDC钻头，提高钻头攻击性及钻头抗冲击能力，优选抗冲击复合片、采用双排齿，提高钻头寿命。推荐使用KM1363DR、KS1362FGRTY、EM1316E等钻头。
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3、钻井工艺
推荐PDC+射流冲击器+大功率螺杆钻井方式，选用大功率螺杆提高破岩效率，采用射流冲击器提高破岩效率，提高施工进度。
（二）须二段-小塘子组直井段（4499-5300m）
1、地层特点
地层岩性以砂岩为主，石英含量高，硬度大，地层可钻性差，研磨性极强，压入硬度大于2000MPa，可钻性极值8以上。
2、钻头选型
优选高效PDC钻头，尽量提高单只钻头进尺。推荐使用KPM1642RT、EM1316E、TS1375B等钻头。
3、钻井工艺
推荐PDC+射流冲击器+大功率螺杆钻井方式，选用大功率螺杆和射流冲击器同时提高破岩效率。
（三）小塘子组-雷口坡顶定向段（5300-5916m）
1、地层特点
小塘子组：地层岩性以砂岩为主，石英含量高，硬度大，地层可钻性差，研磨性极强，压入硬度大于2000MPa，可钻性极值8以上。马鞍塘组：页岩致密难吃入，马鞍塘一段灰岩裂缝发育，易碎易卡。高钻井液密度滑动钻进托压、粘卡风险大，定向效率低。
2、钻头选型
优选高抗研磨性定向钻头，提高定向效率。推荐使用KPM1642DRT（混合钻头）、EM1316E、T1675B等钻头。
3、钻井工艺
推荐高抗研磨性定向钻头+单弯螺杆+水力振荡器钻井方式，选用水力振荡器能够显著降低滑动钻进摩阻，改善托压现象，提高定向效率。推荐在45°井斜后使用清砂接头，提高携岩效率，减少岩屑床沉积，降低摩阻扭矩；若存在大的掉块，可实施有效的碾压，破碎成小颗粒，降低卡钻机率。
3 彭州X-2D井施工情况
本井使用φ444.5mm钻头开始钻进至导眼中完井深200.5米，365.1mm导管至井深198.5m；采用φ333.4mm钻头开始一开钻进至中完井深3051m，下入282.6/273.1mm套管至3049m；二开采用φ241.3mm钻头钻至中完井深5886m，二开钻井设计周期144天，实钻96.21天，节约47.79天。采用Φ165.1mm钻头三开钻进至完钻井深6573.77m，套管顺利回接到位。
4 取得的成绩
（1）在直井段施工过程中采用PDC+0.75°单弯螺杆+扶正器的钟摆组合进行防斜, 一开施工最大井斜2.41°/2716m.二开直井段施工期间井斜也控制在2°以内。
（2）根据各层段地层岩性，优选钻头，各层段钻速取得突破。一开φ333.4mm钻头单只钻头进尺1212m，机械钻速13.15m/h，创彭州海相单只钻头进尺最高，机械钻速最快记录。须五段机械钻速3.65m/h；须四段机械钻速2.92m/h；须三段机械钻速2.17m/h；须二段机械钻速2.27m/h；小塘子组机械钻速2.07m/h；马二段机械钻速2.38m/h；马一段机械钻速7m/h。创造了须五-马一段该区块各层段机械钻速最快记录。
（3）彭州X-2D井二开优化井眼轨迹方案将造斜点由原设计5300m调整为5000m，同时经过轨迹优化，全力造斜段造斜率由原设计16°/100m降低为11.58°/100m。造斜率的降低，有效的降低了增斜段滑动钻进进尺。使用水力振荡螺杆，提高了滑动钻井效果，避免了滑动施工过程中脱压、粘卡情况的发生。该井二开定向造斜段用时41天，设计56天，节约周期15天。定向造斜段实钻机械钻速：2.22m/h，设计1.2m/h，机械钻速提高85%。
（4）彭州X-2D井在复杂层段小塘子、马鞍塘组施工过程中，发生井下溢流两次，井漏2次，通过认真制定处理过程中的技术措施，并落实到位，确保了复杂处理的安全快速。同时加强施工过程中的事故预防管理，强化对钻井液性能维护，全井施工无事故，为该项目的顺利完成奠定了基础。
（5）成功完成第一口彭州海相大斜度三开制结构井，创彭州海相井施工进度最快、全井机械钻速最高两项记录。全井钻井周期198.34天，纯钻时间1851h，全井机械钻速3.55m/h。创造了川西海相井钻井周期最短、全井平均机械钻速最高两项记录。
论文作者:汪卫东
论文发表刊物:《科学与技术》2019年18期
论文发表时间:2020/4/28
标签：钻头论文; 海相论文; 地层论文; 彭州论文; 机械论文; 开钻论文; 螺杆论文; 《科学与技术》2019年18期论文;