ZSX1井深井钻井技术

肉置：‘于　２Ｑ１１年第１期一　Ｚ　Ｓ　Ｘ　１井深井钻井技术　付林　王媛媛　（江苏油田分公司石油工程技术研究院）　摘要ｚｓｘ１井是中国石化股份有限公司在江苏省江都市小纪镇昊堡村金鑫组高邮凹陷昊堡断裂带宋家垛构造布置的一口预探、　定向井。重点对并眼轨迹控制技术、泥膏层安全钻井技术、钻头选型、固井技术进行总结，该井的钻探经验对江苏油田深并钻井具有　一定的借鉴意义：　关键词深井并眼轨迹泥膏层安全快速钻井固井　ＺＳＸ１井是一口区域探井，钻探目的为钻探ｚｓｌ断块浦ＶＩ组及古生　界含油气情况，兼探三垛组含油气情况。设计井深４７６５．１８ｍ，实钻井　深４９０５　５８ｍ，钻井周期１５２天１３．５小时，建井周期１７９天７　５小时，井身　质量优质，取心收获率１００％，圆满完成钻探任务。　１钻井施工难点　由于是区域探井，区块参考资料少，施工过程中不确定因素多，　风险较大，面临既要提高钻速又要确保安全钻井的技术难题。结合钻　井地质工程设计和综合邻井资料分析，ＺＳＸ１井施工存在以下钻井技　术难点：①该井有３个靶点，井斜将近４０。，大井眼定向轨迹控制难　度高；②深井施工时间长，定向井钻具受力复杂，在浦口组有近　２００ｍ的含膏泥岩，井壁易缩径，易出现钻具事故，而且给下套管和　测井作业带来难度；③中古生界地层硬度级别高，研磨性强，可钻性　差，机械钻速低，对钻头损坏性强，钻头选型难度大；④深井固井难　度大，固井质量难以保证。由于地层高温高压、井眼不规则、封固段　长、套管不居中等因素，导致固井水泥浆顶替效率低，循环阻力大易　漏，加大了固井施工难度。　２井眼轨迹控制　２１直井段防斜技术　（１）一开井段（ｏ－１２８ｏ．ＯＯｍ）。采用塔式钻具组合钻进，其组　合为：由４４４．５ｍｍ３Ａ钻头＋　２０３　１３９Ａｌｑ钻铤６根＋　１７８　ｍＩｎ钻铤６根＋４）　１５９　ｍｉｌｌ螺旋钻铤１２根＋　１２７　ｍｍ钻杆。钻压５０～１５０ＫＮ、转速　７Ｏ～８０转／分、排量４５—５５１／Ｓ、泵压４～１６ＭＰａ。　塔式钻具，其高强度、低钻速能有效的控制井斜。一开井段最大　井斜２　２。。　（２）二开直井段（１２８０．Ｏ０～２４９０　７０ｍ）。采用钟摆钻具组合钻进，　其组合为：　３１ｌｍｍ钻头＋　２０３ｍｍ钻铤２根＋　３１０稳定器＋　ｌ７８ｒａｍ钻铤６根＋　１５９ｍｍ螺旋钻铤９根＋（ｂ　１２７ｍｍ钻杆。　钟摆钻具组合既能防斜又能纠斜。先用２０～３０ｋＮ钻压、６０—　７０ｒ／ｍｉｎ转速钻进２０ｍ，再用１００～１２０ｋＮ钻压钻进３０ｍ，如果井斜降低　趋势明显，继续用１００～１２０ｋＮ钻压钻进。如果井斜降低不明显，再　用２０～３０１０４钻压吊打重复以上措施　二开井段最大井斜４．４５。。　２．２斜井段轨迹控制技术　（１）定向技术。开始选用中３１１ＰＤＣ＋Ｉ．２５。单弯螺杆钻具组合　进行定向增斜，为便于控制工具面，选择７刀翼，ｉ３ｍｍ复合片ＰＤＣ钻　头。定向钻进时托压严重、工具面不稳定，考虑到单弯螺杆上西　３ｔ）ｇｍｍ稳定器与　３１１ｍｍ井眼之间的间隙小，易造成托压，后换成　３１ＩＰＤＣ＋直螺杆＋２ｏ弯接头，并增￣Ｊｌ１２Ｑ３ｍｍ钻铤数量以增强钻具刚　性，平衡较大的反扭矩，完成定向施工。　表１　中３１１　１井眼复合钻进机械钻速统计　（２）复合钻进技术。二开中３ｌ】．１井段施工中，使用了“转盘　＋螺杆＋ＰＤＣ钻头”钻进模式。机械钻速明显提高，取得良好效果，统　计结果见表ｌ，复合钻进井段为２４９０—３２６８ｍ，平均机械钻速为　３　２４ｍ／ｈ，钻井参数：钻压５０～１５０ＫＮ、转速７０～８０ｒ／ａｒｉｎ，排量４０～　４６１／Ｓ、泵压】３～１７ＭＰａ。　主要技术措施有以下儿点：①选择合理的ＰＤＣ钻头类型，在充分　考虑地层原因，以及钻头的吃入性和抗磨性的基础上，选择了江汉生　产的ＦＬＩ３６８ＢＴ五刀翼７水眼ＰＤｃ钻头。多喷嘴设计和高效的水力流畅　设计技术对钻头排屑槽充分的清洗，防止了钻头在钻进过程中泥包，　该钻头是粘性较强地层钻进理想的钻头选型之一。②下钻过程中，控　制下钻速度。一是避免ＰＤＣ、螺杆钻具因撞到套管鞋、沙桥、井壁台　阶而损坏；二是钻井液不能迅速流进钻柱内，减慢下钻速度或停止下　钻以充灌钻井液。③下钻到底前开泵循环至正常排量冲洗井底，以　１０～２０ｋＮ的钻压在井底造型０．５ｍ以上。开始钻进时，控制钻进速度　不要太快（不大于０．２ｍ／ｒａｉｎ），因为螺杆钻具内部的各种配合都很紧。　２．３增斜井及稳斜段控制技术　由于本井二靶在增斜井段，为了便于下部施工，调整钻具组合，　下入３根增斜钻具组合，确保了增斜率（增斜率为７．７。／ｌＯＯｍ），顺　利命中二靶。三开后下入常规稳斜钻具钻进，每钻进５０—７０ｍ测斜一　次，井斜下降后及时换增斜钻具组合钻进，井斜达到要求后换微增斜　钻具钻进，基本达到稳斜目的。确保了井眼轨迹平稳，顺利中三靶。　中靶后采用简化钻具组合钻进，顺利完钻。　本井三个靶，实钻靶心距均小于２／３靶区半径，中靶质量优质（见　表２），全井最大全角变化率４．７５。／３０ｍ，二开井段井径扩大率为　０．３５％，井身质量优质。　｝　　Ｉ　ｆ　ｌＪ　耙０（　距　一　１６９￣１　ｆ　３１４　７８　ｌ　２４０ｊ３　［３￣００　ｌ　ＢＨ　ｊ　５０　：　３１　９　ｃｌ　Ｉ　３１４　７８　Ｉ　３１５　３５　１６５　５２　ｌ　１９７　８６　ｌ　１００　＝　４２７０　Ｊ　３１　４　７８｛３１１　３７　９２５　６１　ｌ　８８０　７２　Ｉ　１　４０　表２靶点数据厦中靶情况　３泥膏层的安全钻井技术　在中生界白垩系浦三段，其岩性为含膏泥岩夹膏质粉砂岩。该地　层极易水化，缩径，造成钻井事故，是深井钻井的难点。在井深　２７２０米钻遇膏泥层。　３．１钻井液方面　进入赤山组和浦四段岩面交接钻遇泥膏岩，之前适当提高泥浆的　ＰＨ值，增加磺化物材料的加量，提高泥浆的防钙能力。钻遇钙侵，　及时以纯碱、钠盐进行处理，充分循环，确保钻井液适合井下要求。　３．２工程方面　①加强新钻井眼的划眼２１２作，每钻膏泥层４至５米，上提钻具划眼　一遍；②加强短起下钻工作，基本做到每钻进７ｏ＿１ｏ０米进行一次短起　下钻。③加强钻具检查，定期探伤，同时要定期倒换钻具，防止钻具　疲劳损坏，及时消除钻具隐患。确保打一段，巩固一段，下得去，起　得来，实现安全钻井。　４钻头使用情况　４　１钻头使用情况说明（表３）　站　草Ｒ钻头　尺寸　拈岳使用情况　ｔ高进足　ｆ…　４４４　５　ＭＰ２Ｇ型牙转帖＊４十　ＨＪ５１７Ｇ型　轮帖女３十；ＧＹ摹州　格拈头￡＾；　ＦＬＩ３８６Ｂ１＂拈击１十：８４１￣Ｍ２２６粘　１十　ＰＤＣ粘　５十（ＩＩ．￥Ｒ；Ｉ６５、ＦＩ．１６５５）．１２十　栳拈　（ｄ　螂　曼掣　墨　＿砧　；　～　…　表３钻头使用情况　４．２钻头使用情况分析　二开使用的ＦＬ１３６８ＢＴ型号的ＰＤＣ钻头，单只进尺高达７６４．３５ｍ，　相对于牙轮钻头，使用寿命较长，机械钻速较高，缩短钻井周期。三　开使用了瑞德公司生产的ＲＳＲ５１６５２￣刀翼ＰＤＣ钻头，在井段３３７３￣　１　２３　ｌｌ工种技２０１　１年第１期　技术创新　３８６０　７４ｍ，进尺４８７．７４ｍ，机械钻速达到５．６４ｍ／ｈ，在井段４１４９．ｉ３—　４４２４　８５ｍ．进尺２７５．７２ｍ，机械钻速达到１．６５ｍ／ｈ。单只进尺高达　７６３．４６ｍ，相对于牙轮钻头，该钻头有明显的优势。　５深井固井技术　５　１　３３９　７ｍｍ表层套管固井　６８ｍ　，用Ｕ，￣３８ｍｉｎ，平均密度１．８９ｇ／ｃｍ　；中１８０ｍｍ缸套泥浆泵替泥浆　排量４５Ｖｓ．起压后逐步降低排量，最后改用单泵替泥浆，排置３０Ｙｓ，　最高泵压１１ＭＰａ，共替泥浆１２３．５ｍ　，用时５５ｒａｉｎ，碰压压力１５ＭＰａ。固　井后对套管进行试压，试压１２ＭＰａ，３０分钟压力不降，试压合格。　２８小时后，测声幅固井质量合格。　６认识及建议　难点：一开上部井眼地层软硬交错，易坍塌，井径极不规则，井　径扩大率高，顶替效率差，套管尺寸大，　３３９．７ｍｍ套管下深　１２７８．００ｍ，水泥用量大，施工时问长，常规固井混浆段长，质量难以　保证。　技术措施：采用内插法固井，多下钻铤，保证插头密封质量。防　止套管内窜槽，解决顶替量过大、替浆量记录难、顶替时间长等问　题。　施工情况：下入　３３９．７ｍｍ套管１２７８．００ｍ后，注入密度为１．８５一　１．９ｏ　ｍ冰泥浆７５　ｍ　，顶替１１．８　ｎｌ　泥浆，水泥浆返至地面候凝。　５．２中２４４．５ｍｍ技术套管固井　（１）　３１１ｒａｍ大井眼深井定向时，　１９７ｍｍ单弯反扭矩大，上　难点：①该层　２４４．５ｍｍ套管下深３２６４．３３ｍ，要求水泥返高至　１１００ｍ，封固段长，水泥浆顶底温差高，既要保证水泥浆在经过井底　高温时有足够的稠化时间，又要保证水泥浆在顶替到井跟上部地层　后，在低温下不至于长时间不凝，给水泥浆的配方设计带来了很大困　难。②套管居中困难，在拉力和自重作用下，大斜度井段（最大井斜　达到４３．ＩＯ。）套管与上下井壁大面积接触，套管严重偏心，窄边泥　浆很难被水泥浆顶替干净，影响封固质量。③井径大、井眼环空容积　部钻杆长柔性较大，工具面难以稳定，可适当增￣２０３ｍｍ钻铤数量以　增强钻具刚性，可以保持相对稳定的工具面。大井斜、长稳斜段定向　井，稳斜井段施工过程中井斜易降，增斜时适当提高最大井斜，为稳　斜施工留有余地。深井定向施工前，控制好失水量，保证泥饼质量，　加入润滑剂，提高泥浆的润滑性。　（２）深井钻遇长井段泥膏层日寸，一方面要落实好钻井液和钻井　技术措施，一方面还要为下一步钻探打好基础，技术套管应将复杂层　段全封为妥。　（３）深井施工中，做好钻头的选型工作，在满足地质录井的前　提下，应尽可能多的使用ＰＤＣ钻头。在不影响井身轨迹的情况下，尽　可能多采用复合钻进技术，可以大幅度提高机械钻速。　（４）　３３９．７ｎｕｎ表层套管采用插入式固井工艺防止水泥浆在套　管内窜槽，提高封固质量的方法是行之有效的。技术套管封固段未超　过２５００ｍ可不采用分级注水泥工艺，保证施工过程流畅，施工前准备　充分，同样可以固好井。　大，封固段长，为降低流动阻力，防止固井时漏失及过高压力影响施　工安全，必须降低顶替排量，故难以实现紊流顶替，顶替效率降低。　技术措施：①采用常规法固井。下套管前用原钻具通井，双泵充　分循环泥浆，并作好短起下钻，确认井下无阻卡、无垮塌，方可起钻　（５）对深井、超深井钻井，钻具安全管理尤为重要。一方面要　按相关规定做好钻具的现场管理；另一方面施工方要加强钻具质量的　把关以井下钻具使用中的检测。　参考文献　【１】袁峰．ＡＤ１１井超深井钻井技术西部探矿工程，２００８，７　【２】李伟延元坝１井超深井钻井技术研究与应用．石油天然气学报．　２００９，６　下套管。②采用套管钳下套管，保证套管的上扣质量，扭矩达到　ＡＰＩ标准要求，并作好记录。③套管下完后充分循环，维护钻井液性　能．达到固井施工要求。④外加剂和水泥干混均匀，混拌倒罐不少于　２０：．确保浆体性能达到没计要求。⑤使用２台水泥车同时注灰及双气　源供气。确保施工连续。⑥固井施工中严格控制顶替排量，防止压力　过高，影响施工安全　施工情况：下入　２４４．５ｍｍ套管３００根（Ｐｌｌ０＊Ｉ１．９９＋Ｎ８０　ｕ．９９＋　Ｎ８０＊ｌ１．ｏ　，套管下深３２６４．３３ｍ。用４５１／ｓ￣量循环泥浆。施工前泥　浆性能：密度１．３０ｇ／ｃｍ　，漏斗粘度５４ｓ。注前置液６ｍ　，注水泥浆　………………………………【３】李晓峰塔河油田ｓ１１４超深井盐膏层钻井技术．石油钻探技术，　２００６，７　作者简介付林（１９８３一），助理工程师，本科，现在江苏油田石　油工程技术研究院从事钻井工艺技术研究及钻井监督工作。　（收稿日期：２０１０－１１－１６）　…………………………　（接１０３页）定性和可操作性。　３人机界面　到触摸屏中。　４结语　圉瞄彝■■　翻■篁—鐾匿　纛篇翟蠢曼拳墨囊璺童　墨隳器墨麴囊矗—＝　曩＝！嘲　圈　图４系统主要操作界面　圈５运行参数界面　该系统通过现场安装和调试，在控制效果上远远超过使用人工操　作，能很好的满足绿色环保节能的要求，很好的解决供热补平衡的现　象，且该系统操作方便，控制精度高，能很好的抗工业中的各种干　扰，稳定性远超一般的单片机控制系统，且编程灵活能很好的适应各　种供热系统。系统为触摸屏操作，界面友好直观，所有操作均有操作　提示，简单易懂。操作时依照屏幕提示操作即可。　参考文献　［１］阳宪惠现场总线技术及应用【Ｍ】北京：清华大学出版社。１１９９９　［２］ＡＧ　Ｓｔｅｐ７　Ｖ５　３编程手册［ｚ］Ｓｉｅｍｅｎｓ，２００７　图６手动控制界面　【３】ＷｉｎＣＣ手册［ｚ】Ｓｉｅｍｅｎｓ，２００７　系统使用的人机界面是西门子触摸屏，使用专门的编程软件　ｗｉｎｃｅ　ｌｆｅｘｉｂｌｅ编写操作界面　，系统主要操作界面如图４所示，各部件　的启动状态和模拟量采集状态如图５所示，手动控制界面如图６所示。　当所有的人机界面绘制好后，通过网线接口就可以很好的将程序下载　［４１吴伟，邬冠华，喻金科基于ＲＳ一４８５的ＰＬＣ与多台变频器通信的　实现及应用　自动化仪表．２００５，（０９）：１９—２２　作者简介章翔峰（Ｉ９８４一），硕士研究生。研究方向：杌电一体　化．微机机电控制。　（收稿日期：２０１０—１１－０５）　电子工业出版社　（接１１６页）单的单片机应用系统。这只是单片机广泛应用于各行业　的一例，由于单片机的运算功能差，往往需要借助计算机系统，因此　单片机和Ｐｃ机进行远程的通信更具有意义。　参考文献　【１】徐爱钧，彭秀华单片机高级语￣－－Ｃ５１Ｗｉｎｄｏｗｓ环境编程与应用　【２】余永权ＡＴＭＥＬ８９系列Ｆｌａｓｈ单片机原理与应用．电子工业出版社　【３】孙廷才，王杰，孙中健．工业控制计算机组成原理清华大学出版社　作者简介周峰（１９７９一），苏州工业职业技术学院教师，从事电　子、电路的教学和研究。　（收稿日期：２０１０—０９—３０）