WS1-4井钻井实践与认识

2022-09-11

松辽盆地北部深层构造整体上呈现断凹断隆相间的区域构造格局, 安达地区处于松辽盆地东南断陷区徐家围子断陷北部。为进一步探索营城组火山岩含气性, 在松辽盆地东南断陷区徐家围子断陷安达凹陷构造上部署了WS1-4井。该井设计井深3377.00, 完钻层位营城组三段火山岩。

1 钻井技术难点分析

WS1-4井钻遇的地层自上而下主要有明水组、四方台组、嫩江组、青山口组、泉头组、登娄库组、营城组。钻井过程中存在的主要问题有:

1.1 四方台组以上疏松地层易漏、易塌。

1.2 嫩江组和青山口组泥岩段长, 易发生井眼缩径和泥包卡钻。

1.3 嫩一段地层倾角为1.9°且地层软硬交错、登二段地层倾角为5.6°, 钻至相应层位时易斜。

1.4 营城组火山岩内部断层发育, 脆性火山岩因破碎易落碎块, 疏松的凝灰质岩, 遇水易膨胀, 易发生井塌、卡钻等复杂事故。

1.5 营城组火山岩厚度较大、硬度高、可钻性级值高、研磨性强、钻速慢, 易发生断钻具、掉牙轮等井下事故。

1.6 邻井营城组地层钻进多次发生气侵, 起下钻后效严重, 采用近平衡钻井进入目的层, 井控要求高。

2 优化设计技术

2.1 井身结构优化设计

井身结构设计的好坏, 直接关系到钻井施工的成败。因此根据WS1-4井的地质特点, 对该井的井身结构进行优化设计, 拟采用三层套管的井身结构。一开采用Φ444.5mm钻头施工至井深191.00m, 下入Φ339.7mm表层套管, 封固明水组二段上部易漏易塌地层, 防止上部地层井漏、井塌;便于安装井口装置。二开采用Φ311.2mm钻头施工至井深1852.00m, 下入Φ244.5mm技术套管, 封隔易塌及不同压力层系, 悬挂生产套管。三开采用Φ215.9mm钻头完钻, 下入Φ139.7mm套管封固目的层。

2.2 钻具组合优化设计

钻具组合优化设计是保证井身质量、实现安全、快速钻井的基础。根据该井的地层特点及邻井的钻探施工情况, 在确保井下安全和井身质量、提高钻井速度的原则下, WS1-4井各次开钻拟采用的钻具组合如下所示。

一开为塔式钻具组合:Φ444.5mm钻头+Φ228.6mm钻铤×27.0m+Φ203.2mm钻铤×27.0m+Φ177.8mm钻铤54.0m+Φ158.8mm钻铤×27.0m+Φ127.0mm钻杆。

二开为钟摆钻具组合:Φ311.2mm钻头+Φ228.6mm钻铤×18.0m+Φ308.0mm稳定器×1.5m+Φ228.6mm钻铤9.0m+Φ308.0mm稳定器×1.5m+Φ228.6mm钻铤×18.0m+Φ203.2mm钻铤×54.0m+Φ177.8mm钻铤×54.0m+Φ158.8mm钻铤×27.0m+Φ127.0mm加重钻杆×139.5m+Φ127.0mm钻杆。

三开为满眼钻具组合:Φ215.9mm钻头+Φ214.0mm稳定器×1.5m+Φ158.8mm钻铤×1.5m+Φ214.0mm稳定器×1.5m+Φ158.8mm双向减震器×5.2m+Φ158.8mm钻铤×9.0m+Φ214.0mm稳定器×1.5m+Φ158.8mm钻铤×243.0m+Φ158.8mm投入止回阀×0.4m+Φ127.0mm加重钻杆×139.5m+Φ127.0mm钻杆。

3 施工技术

3.1 钻头优化

自第三系至泉四段地层岩性比较稳定, 整个二开井段适合PDC钻头钻进。Φ311.2mm井眼继续改进钻头设计, 优选T1951DB+CK506钻头, 实现PDC钻头二开完钻, 其中T1951DB钻头外径为Φ315.00mm, 实现扩大上部井眼, 减少起下钻阻卡的作用。

3.2 钻井提速技术

3.2.1 直螺杆复合钻进提速

在大庆油田的深部地层施工中, 应用高效PDC钻头加涡轮钻具进行复合钻井施工, 可以显著的提高机械钻速和单只PDC钻头的进行, 提高钻井施工效率。因此, 在该井段的施工中, 优选高效PDC钻头进行涡轮钻井试验, 提高了机械钻速, 缩短了钻井周期。

3.2.2 液动旋冲工具提速技术

大庆营城组火山岩地层具有岩性复杂、研磨性强、可钻性差等特点, 因此常规的PDC钻头再该成为施工卡滑, 难以吃入地层。因此通过科研攻关, 研制出了液动旋冲工具和与之配合的U613M钻头和DSRE613M钻头, 液动旋冲工具是利用流体动力学和能量转换原理, 借助部分钻井液驱动产生一定频率的扭转冲击, 并直接作用在钻头上, 给钻头施加了一个额外的高频扭矩辅助破岩, 解决了钻头的卡滑问题, 提高了研磨性地层的钻井速度和钻头使用寿命。