科技信息 工程技术 塔里木盆地塔田地区上部地层优快钻并技术 渤海钻井公司国际钻井事业部科威特项目部 梁老卫 ［摘要］塔中地区上部地层起下钻阻卡严重，严重阻碍了钻井速度。对塔中７１井钻井现场施工技术进行了研究，确定了合理的技术 措施，安全、快速、优质、高效地完成了上部地层的施工任务，总结出了一套适合该地区上部地层特点的优快钻井技术措施。 ［关键词］塔中地区 上部地层 阻卡 １．前言 起塔中１号断裂坡折带Ｊ二部署的一口重点探井，该井位于且末县 随着塔里木石油勘探开发的不断拓展和深入，开发井普遍采用简 化井身结构，长裸眼井段达５０００多米。如何加快钻井速度，解决长裸眼 境内，塔克拉玛干沙漠腹地，井型为直井，设计井深５６５０ｍ，实钻井深 ５１８０ｍ，钻井周期５７天１２小时，比设计钻井周期提前２ｌ天，下面就塔 井段井壁稳定，解决上部地层起下钻阻卡严重的问题日益重要的摆在 我们面前，塔中地区钻井的主要目的层为志留系和奥陶系，井深在 ４０００－５６５０米，而进入目的层后须发现和保护油气层、制约了钻井速 度，因此要提高塔中地区的钻井速度，就必须在４０００米以前下功夫，由 于地层需要，塔中地区的探井４０００米以前多为１２ １／４”的大尺寸井眼， 因此要提高塔中地区的钻井速度，重点是提高上部大井眼井段的钻进速 度。而影响上部大井眼钻井速度的因素有两个：①是上部软地层大井眼 井段起下钻挂卡严重，占用大量的起下钻时间，②是起下钻过程中ＰＤＣ 钻头易泥包，增加换钻头起下钻次数，严重影响机械钻速。通过对塔中 地区地层岩性的不断认识，钻井技术的不断完善以及钻井液现场处理 维护水平的提高，为解决塔里木地区钻井生产中遇到的技术难题创造 了条件。 ２．塔中地区上部地层阻卡现象 ①起下钻阻卡十分严重，即使增加短起下次数，也无法完全解决阻 卡问题。有时短起下时间比钻进时间还长，甚至在短起下时常常发生卡 钻事故。 ②起下钻遇阻卡多，卡点不固定，阻卡１【卜＿４０吨不等，通过上下活 动钻具，可通过卡点，处理不当会发生卡钻。 ③起出的钻具在接头上、扶正器上、钻头上带有干硬的夹有钻屑的 泥饼。 ④短起下次数多，起下钻遇阻卡多发生在新井眼，老井眼极少发生 起下钻遇阻卡。 ⑤每次下钻到底循环泥浆时，有大量的泥巴和岩屑返出。 ３．塔中地区地层和岩性 塔中地区上部地层一般是新生界的第四系和第三系的库车组、康 村组、吉迪克组等地层，有的井还要钻遇中生界白垩系地层。上部地层 的成岩性较差，欠压实，胶结性差，渗透性强；岩性以极易分散的粉砂 岩、泥质粉砂岩为主，还有部分的泥岩、砂质泥岩，泥岩中的粘土矿物绝 大部分为伊利石和绿泥石以及少量的高岭石，几乎没有蒙脱石，属于不 易水化膨胀的泥岩，但会吸水软化和分散，具有很强的粘附力。 ４．塔中地区上部地层阻卡原因分析 １２ １／４”井眼中起下钻阻卡大多数都是原因是泥岩膨胀或机械钻 速高、钻屑浓度过高；因为此井段所钻的粘土矿物大多是由不易发生渗 透水化，膨胀率低的伊利石、绿泥石、所组成，不易发生缩径；这段地层 的压力系数为１—０．９５，而所钻井的泥浆密度均大于１．１５所以不大可能 发生泥岩塑性变形。然而塔中地区钻进１２ １／４”井眼，此井段岩性为粉 砂岩、砂岩发育、渗透性能极好，泥浆极易往地层失水在井壁形成厚泥 饼，造成绝大部分井在新钻开的砂岩层段的井径小于钻头直径，这种厚 泥饼的形成除了地层本身因素外，还因为泥岩与粉砂岩遇水易分散自至 泥浆中，这种高固相劣质钻屑所形成的泥浆，极易在渗透性好的砂岩、 粉砂岩井段形成虚厚泥饼。而目前钻井过程中所采用的泥浆塑性粘度 高（２０—２５），即使泵量高达５０升／秒情况下，在钻铤外环空亦难以形成 紊流。由于环空泥浆处于层流状态下不能很快冲刷井壁上的砂泥饼反 而更利于钻屑粘附在井壁上形成厚的砂泥饼，这种厚的砂泥饼，摩擦系 数大，起钻时泥饼堆积，极易造成离开井底一段距离新井跟处发生挂卡 与卡钻，但经过多次起下钻的老井眼，则因泥浆失水在砂岩处形成内泥 饼，降低了地层渗透率，减少了继续往地层中的失水量，原有的砂泥饼 则被反复起下钻被刮挤变薄，起下钻阻卡现象逐渐消失。 ５．为了解决塔中地区上部地层阻卡问题，现场采取的措施 塔中７１井是塔里木油田分公司在塔里木盆地隆起塔中低凸 一３１４一 中７１井的实钻情况将塔中地区上部地层的优快钻井技术做一个简要 地阐述。 ①泥浆类型上采用聚合物磺化沥青泥浆体系。 聚合物泥浆具有强包被特性，能有效地抑制钻屑分散，使得钻屑保 持较大颗粒被携带至地面，通过固控设备将其清除，并可减少钻屑被分 散成细颗粒而粘附至井壁的可能性。此种泥浆亦具有优异的剪切稀释 特性，钻杆内有效粘度低，减少压降，从而增加钻头的水马力，利于井底 清洗与机械钻速的提高，在环空低剪切速率下，此浆具有较高的有效粘 度，利于钻屑的携带。聚合物泥浆本身还具有良好的润滑性能。加人磺 化沥青既可以进一步改善泥饼润滑性能，又能大大改善泥饼质量，利于 封堵砂层，降低砂岩渗透率，降低泥饼厚度。 ②在泥浆配方上建议选用具有强抑制与包被特性的大分子聚丙烯 酸盐共聚物。用以达到有效地抑制钻屑分散，控制泥浆中固相含量。大、 中、小分子聚丙烯酸盐以合适比例与加量相匹配，中分子要选用既能控 制失水，又能抑制钻屑分散的品种，小分子降粘剂加入量以确保泥浆中 据有足够量大分子聚丙烯酸盐，又不至于造成泥浆粘切过高为原则。为 了改善泥饼质量，需经常补充优质搬土浆与磺化沥青、润滑剂；尽量少 加分散型的降粘剂，以减少对钻屑分散作用。 ③在泥浆性能上建议在白垩系之前，尽可能地降低泥浆密度至 １．１５以下，降低压差，用以减少钻具与井壁之间的摩擦力。进入白垩系， 可采用加重剂将泥浆密度逐渐提高到１．１５，防止泥岩坍塌。塑性粘度在 确保钻屑携带条件下尽可能地降低，２０００米以前可降至１０ｍｐａ．ｓ以下， ２０００米后可降至１５ ｍｐａ．ｓ以下，与适宜泵量相匹配，使钻铤环空泥浆处 于紊流，有效冲刷井壁上的砂泥饼。为了更好地携带钻屑，动切力与塑 性粘度之间的比值最好为０．５～０．３７５：１，亦可以利于综合录井仪的数据 来调整泵量、塑性粘度与动切力。泥浆失水量控制在８ｍｌ以下，进入吉 迪克组可降至５ｍｌ。保持优质搬土含量在３Ｏ～４ＪＤ克／升。ＰＨ值尽量控制 在７～８。泥饼摩擦系数降至０．１以下。 ④在固控上必须用好包括有离心机在内的四级净化装备，清除钻 屑，控制固相含量，尤其是在２０００米以前，地层多为较软的砂泥岩，由 于钻具转速高，将钻屑打的很碎，泥岩与粉砂岩遇水易分散至泥浆中， 必须用离心机将这些有害固相除去。依据实际机械钻速，在保证钻屑携 带的条件下，优选泵量、水力参数、钻头类型、喷嘴、泥浆流变参数等，不 断提高机械钻速。但对于个别机械钻速高于最佳井眼最净化效果许可 机械钻速的井段，需控制钻速。 ⑤工程上简化井下钻具结构，由于塔中地区地层较平稳，没有很大 的地层倾角，二开后可采用单扶“小钟摆”钻具，虽然“小钟摆”钻具没有 双扶“大钟摆”钻具的防斜效果好，但“小钟摆”钻具具有一定的防斜和 纠斜作用，对于塔中地区，只要调整好钻井参数，可以保证井身质量。塔 中７１井，二开后采用单扶“小钟摆”钻具，钻进时打吊结合，处理好软硬 交界面，井深５０１５米时电测，最大井斜１．２１度。 由于以上措施的合理使用，在塔中７ｌ井施工中，虽然在上部井段 起下钻存在阻卡现象，但只是几个点阻卡，活动后就能通过，大大缩小 了起下钻时间，为塔中７１井的快速施工，提供了有利条件。 参考文献 ［１］楼日新．复杂地层潜孔锤跟管钻进技术研究［Ｄ］．成都理工大学， ２００７年． ［２］易先忠，钟守炎，水运震．井下动力钻具的现状与发展［Ｊ］石油 机械，１９９５年１１期．
