肯基亚克油田H8088井Ø311.2 mm井段提速关键技术

章增光，胡 超，董志刚

(1西部钻探工程有限公司国际工程公司 2川庆钻探工程有限公司钻采工程技术研究院 3川庆钻探工程有限公司科技处)

肯基亚克油田位于哈萨克斯坦阿克纠宾[1-2]，多年钻井实践表明该油田二叠系二开Ø311.2 mm井段机械钻速低，不仅造成钻井周期长、增加了钻井成本，而且长时间的裸眼钻进也大幅度增加了钻井风险，不利于钻井安全的控制[3-9]。针对本地区Ø311.2 mm井段地层的特征，分析钻井难点，形成了以个性化PDC钻头为核心的提速关键技术，在H8088井进行了现场应用，提速效果显著。

一、H8088井概况

H8088井的，井身结构见图1所示。

图1 H8088井井身结构

该井二开Ø311.2 mm井段1 200～3 727 m，所钻地层为二叠系P2～P1kg地层，钻井面临的地层难点有[3-4, 10]：

(1)P2地层上部以砂岩、泥岩为主，下部砂砾岩地层夹层多，对钻头冲击破坏性强。

(2)P1kg孔谷阶地层以盐层和硬石膏互层为主，地层压实性强，PDC钻头机械钻速低。

(3)全井段地层易斜，钻井参数无法有效强化。

二、Ø311.2 mm井段提速方案

1．个性化PDC钻头选型

Ø311.2 mm井段根据可钻性不同可分为3段地层，针对各段地层特性分别选型了个性化钻头。

1.1 P2上部地层(1 200～2 800 m)

该段地层以砂岩和泥岩互层为主，PDC钻头在该段进尺高但机械钻速偏慢。该段地层优选Ø311.2 mm SP1935 PDC钻头(图2所示)，其主要个性化特征为主齿采用整齿和尖齿混合布齿设计。采用尖圆混合齿设计，其中尖齿在承载相同钻压下能快速有效的吃入泥板岩地层，并利用锋利的尖端刃口在较小的扭矩动能下就能将地层划破；尖齿切削地层形成的沟槽同时又能有效释放地层应力，更有利于相邻的圆齿快速切削和破碎地层，同时采用高耐磨高抗冲进口复合片和钢体钻头设计，不仅提高机械钻速降低切削齿磨损，而且有利于岩屑及时排放，避免重复切削，有利于钻头机械钻速的提高和寿命的增长。

1.2 P2下部地层(3 000～3 300 m)

试验组维持性血液透析配合程度、心理自我调节能力更有优势，差异有统计学意义（P＜0.05），试验组维持性血液透析配合程度、心理自我调节能力分别是93.11±1.42分、98.62±2.02分，对照组维持性血液透析配合程度、心理自我调节能力分别是84.12±1.41分、81.21±2.01分。

该段地层以砂砾岩和泥岩互层为主，地层对钻头冲击破坏性强，钻头使用寿命短。该段地层优选Ø311.2 mm SP1935R PDC钻头(图3所示)，其主要个性化特征为后排齿采用HYPER圆锥齿设计。该PDC钻头前排PDC齿切削地层，后排圆锥齿压碎地层，利用压碎和切削复合破岩方式，有效提高机械钻速。同时锥齿结构使钻头能承受更高的钻压，配合大扭矩螺杆，强力钻进参数有利于机械钻速提高。

图2 尖圆混合齿PDC钻头三维效果图

图3 HYPER圆锥齿PDC钻头三维效果图

1.3 P1 kg地层(3 300～3 720 m)

该段地层以硬石膏和盐层为主，地层致密。该段地层优选Ø311.2 mm SP1935 PDC钻头，与上部地层采用相同型号PDC钻头，有效提高机械钻速。

2.钻具组合方案

该地区Ø311.2 mm井段地层软硬交错，实钻中直井段易井斜，采用常规钻具组合难以强化钻井参数，影响钻速的提高[5]。结合地层特点和钻柱力学分析，优化该井段的钻具组合为PDC钻头+大扭矩螺杆复合钻井，并采用MWD及时跟踪和修正井斜。

Ø311.2 mm井段穿越上二叠系P2、孔谷阶P1kg地层，其中上二叠系P2以上地层压力系数1.0～1.15，孔谷阶P1kg地层上部压力系数1.3、下部压力系数1.3～1.7，地层间压力系数不同且1 400～1 600 m井段易漏失[6]。在孔谷阶P1 kg下部地层使用大于1.85 g/cm3的高密度钻井液可能导致Ø339.7 mm套管鞋处漏失及1 400～1 600 m易漏层漏失。

针对上述钻井难点，优化钻井液方案为：进入孔谷阶P1kg下部地层前，在原钻井液体系中加入2%左右随钻堵漏剂TP-2(可过筛100目)，能够取得较好的封堵防漏能力，同时对钻井液性能影响小。

三、Ø311.2 mm井段提速效果

共使用5只PDC钻头完成Ø311.2 mm井段1 220～3 712 m钻进，各趟钻具组合均带有MWD工具，在井斜超出设计范围时及时利用进行纠斜，螺杆均为7头大扭矩螺杆为PDC钻头利用高参数钻进提供了强有力的动能。各只钻头的应用情况见表2所示。

表2中1、3和5号钻头使用正常，钻进指标优异，2号钻头不适合地层起钻，4号钻头钻遇致密泥板岩提前起钻。从实际使用情况看，除2号钻头外的其他几只个性化PDC钻头适应了本套地层的钻进，在本井取得了成功应用，大幅度提高了全井段平均机械钻速。

表2 H8088井二开Ø311.2 mm井段钻头应用情况

H8088井二开Ø311.2 mm井段与邻井相比提速效果见表3所示。

由表3可知，H8088井个性化PDC钻头的成功应用，突破了肯基亚克油田长期困扰的机械钻速低的瓶颈难题。大幅度提高了全井段平均机械钻速，钻井周期也大幅度缩短，创下肯基亚克油田Ø311.2 mm井段最优钻井指标。

表3 H8088井二开Ø311.2 mm井段与邻井提速效果比较

四、结论

(1)H8088井二开Ø311.2 mm井段二叠系地层软硬互层、压实性强、存在多套地层压力系统，PDC钻头冲击破坏性强、直井段易斜、地层易漏，钻井参数无法有效强化、机械钻速偏低。

(2)针对不同地层选型了尖圆混合齿和HYPER圆锥齿的个性化PDC钻头，优化了钻具组合和钻井液体系，形成了Ø311.2 mm井段二叠系地层钻井提速的关键技术。

(3)应用效果表明Ø311.2 mm全井段平均机械钻速4.77 m/h，为邻井平均机械钻速的3倍，钻井周期缩短18 d，创下同套地层同井段最高平均机械钻速和最短钻井周期的纪录。

(4)为肯基亚克油田的Ø311.2 mm井段钻井提供借鉴与技术参考，推荐采用3～4只PDC钻头完成二开Ø311.2 mm井段。