湖北省潜江市中石化江汉石油工程有限公司钻井二公司 湖北省潜江市 433123
摘要：塔里木盆地顺北区块位于新疆沙雅县境内,构造位置位于顺托果勒低隆北缘。通过前期顺北二叠系、桑塔木侵入体施工资料，结合相关合作方，研选新型钻头，对顺北特殊地层提速难题进行攻克，初步形成特殊地层提速技术。
关键词：顺北 二叠系 侵入体 提速
顺北油气田勘探面积2.8万平方公里，从上到下钻遇新生界到奥陶系多套地层，非常规地层主要有两点,一是二叠系层位厚；二是奥陶系桑塔木组火成岩侵入体。地层岩性复杂，故障复杂多发，随埋藏深度的增加，岩性越来越致密，硬度高，研磨性强，导致机械钻速很低，特殊地层安全快速钻进已成为顺北区块提速提效的关键。
1 顺北区块特殊地层分析
1.1二叠系岩性分析
二叠系岩性主要由火山岩段和碎屑岩段组成，厚度在400-500m之间。其中火山岩段岩性为灰黑色、灰绿色玄武岩、英安岩、凝灰岩夹灰色、灰绿色砂岩和棕褐色泥岩。碎屑岩段岩性为灰色、灰绿色、紫红色砂岩、粉砂岩、泥岩不等厚互层夹凝灰岩，二叠系极易垮、漏失，地层孔隙压力1.1-1.15g/cm3。
二叠系整体可钻性较差，特别是玄武岩井段，容易损坏钻头，造成钻进效率低下，需通过钻头选型及施工方案的调整来有效解决二叠系施工周期长的问题。
1.2侵入岩（辉绿岩）形成机理与产状
火成岩是由岩浆直接凝固而成。酸度和碱度是火成岩分类的重要化学成分依据，酸度即指SiO2含量。根据SiO2重量百分数，通常将火成岩分为四大类：超基性（SiO2<45%），基性（SiO245～52%），中性（SiO252～65%），酸性（SiO2>65%）。辉绿岩主要由辉石和基性长石（与辉长岩成分相当的浅成岩类）组成，含少量橄榄石、黑云母、石英、磷灰石、磁铁矿、钛铁矿等。基性斜长石常蚀变为钠长石、黝帘石、绿帘石和高岭石；辉石常蚀变为绿泥石、角闪石和碳酸盐类矿物。因绿泥石的颜色而整体常呈灰绿色。它为深源玄武质岩浆向地壳浅部侵入结晶形成，常呈岩脉、岩墙、岩床或充填于玄武岩火山口中的岩株状产出。按次要矿物的不同，可分为橄榄辉绿岩、石英辉绿岩等。辉绿岩是矿物成分相当于辉长岩的基性浅成岩。显晶质，细-中粒，暗灰-灰黑色，常具辉绿结构或次辉绿结构。即由辉石和斜长石组成，其不同点是呈细粒结构或呈辉绿结构。所谓辉绿结构，是由自形-半自形的长条形斜长石（肉眼观察时呈细针状）构成网格状骨架，在骨架空隙中充填着大致等粒的辉石颗粒。辉绿岩是一种分布很广的基性侵入岩；常呈岩墙、岩脉、岩床或岩盘产出，它既可以单独产出，也可以同辉长岩、基性喷出岩共生。
顺北区块奥陶系辉绿岩侵入体钻井过程中存在岩石硬脆、可钻性差，易发生井斜、井漏和卡钻等技术难点，已成为顺北区块钻井提速提效的的瓶颈层段。
2 顺北区块特殊地层钻头使用效果
2.1前期钻头在5井区北部二叠系使用效果
分析钻头使用情况，得出二叠系层段施工难点主要有：
（1）火成岩发育且厚度大，英安岩、玄武岩，可钻性差、易掉块。
（2）常规PDC钻头易崩齿、进尺短，牙轮钻头起下钻次数多，机速低。
（3）对比4口井钻头使用效果，钻头磨损严重。低排量下提速工具冲击功率低，在高硬度地层中，保护钻头能力差。
2.2顺北区块侵入体情况统计
3 顺北区块特殊地层提效推荐方案
3.1非标井身结构二叠系提速应用情况
针对非标结构井二叠系提速瓶颈，研选高抗冲PDC
3.2顺北5区南部二叠系提速应用情况
根据火成岩研磨性强的特点，顺北5区南部优选PDC钻头钻进，为了施工安全且确保施工期间发生漏失后原钻具可以堵漏，简化钻具组合，大大缩减了起下钻频次，提高了机械钻速，节约了钻井周期。
三口井进入二叠系后均选用该PDC钻头，主抓重点作业环节，精心编制施工方案，提前做好技术交底，1-2趟钻完成二叠系井段进尺任务。
3.3顺北5区北部二叠系提速应用情况
针对Ⅴ断裂带北部二叠系提速，采用新型高抗冲PDC钻头配合等壁厚螺杆施工，提速效果明显。
3.4侵入体提速应用情况
针对顺北钻遇侵入体影响钻井时效的问题，加强对钻井液性能的优化，探索钻井液密度与地层稳定的平衡点。辉绿岩裂缝发育，需使用封堵材料强化支撑井壁，同时提高钻井排量，间断使用稠浆洗井，钻穿侵入体，通过短起下作业检验井壁稳定性。针对新结构井侵入体等提速瓶颈，先后进行多轮方案沟通和确认，形成新结构井全井钻头钻具一体化解决方案。
辉绿岩井段研选高抗冲PDC攻克。3口井均为2趟钻完成整个三开井段进尺，均实现PDC钻穿辉绿岩层段，平均单只钻头进尺提高174.6%，机速提高63.81%。
4 建议与认识
（1）继续加强横向沟通，与服务厂家等进行科研攻关合作，对特殊地层开展针对性的新工具、新技术研究，实现安全提速；搜集和研究国内外的先进技术、工具和仪器，加强选型，结合实际并推广应用，为提速提效做好技术保障；
（2）加强各区块特殊地层实钻资料的搜集、整理和研究，进行提炼总结，丰富各区块安全钻井技术理论，同时实践应用，形成一套完善的安全钻井技术。
论文作者:胡顺雷,李润刚
论文发表刊物:《科学与技术》2019年第10期
论文发表时间:2019/9/30
标签：钻头论文; 地层论文; 辉绿岩论文; 北区论文; 火成岩论文; 进尺论文; 玄武岩论文; 《科学与技术》2019年第10期论文;