S105-1井膏盐层深井钻井技术

S105-1井膏盐层深井钻井技术新疆项目经理部一、前言S105-1是一口盐下井，设计井深6125m，目的层为奥陶系、石炭系下统巴楚组，5151-5385m井段为膏盐岩段。深井穿盐技术、钻后扩眼技术、盐膏层固井技术是该井施工技术难点。同类井常规做法为“承压堵漏”然后钻穿膏盐岩段。平衡膏盐岩层所用钻井液比重常在1.67以上，而上部地层压力系数仅1.10，易发生严重漏失，以往都采用“承压堵漏”技术对上部漏失层进行封堵，然后再钻穿。这种做法存在一些缺点：一是浪费大量泥浆材料，特别是堵漏材料；二是耗时长、风险大；三是在后续施工中会可能发生频繁漏失又反复堵漏。本井首次将95/8”套管下至膏盐岩段顶部，然后再用81/2”钻头穿膏盐岩段，扩孔后，下81/8”厚壁套管（直联式高抗挤）；然后下61/2”钻头钻进，再下5”尾管完井。井身结构的改变，使盐下井钻井施工更安全，与同区块未改变井身结构的井相比，钻井周期缩短30多天。二、基本数据1、构造位置：位于阿克库勒凸起西南斜坡部。2、井别：评价井。3、完井井深：6020m（设计井深：6125m）4、完钻层位：奥陶系5、盐膏层井段：5151~5385m（设计：5154~5366m）6、完井方式：套管射孔完井7、实际井身结构914.4mm井眼x23m+720导管x22m+660.4mm井眼x306m+508mm套管x304.90m+444.5mm井眼x3000m+339.7mm套管x2995.61m+311.1mm井眼x5151m+244.5mm套管x5147.79m+215.9mm井眼x5385m+206mm套管x5382mm(悬挂器:5094.80-5095.95m)+165.1mm井眼x6020m+127mm套管x5868m(悬挂器:5047.22-5051.21m)二、基本数据地层井深视厚岩性简述系组代号mm第四系Q9586灰白色粉砂层、细砂层与黄灰色粘土层。上第三系库车组N2k16901595黄灰、灰白色粉砂岩、细砂岩与棕灰、黄灰色泥岩略等厚互层。康村组N1k2554864浅灰、灰白色细砂岩、粉砂岩与黄灰色泥岩、粉砂质泥岩略等厚互层。泥岩中含分散状石膏。吉迪克组N1j3016462上部以棕、棕褐色泥岩为主，夹灰白、棕色粉砂岩、细砂岩、泥质粉砂岩；中部为蓝灰色泥岩与棕色粉砂岩、浅灰色细砂岩略等厚互层；下部以棕褐色泥岩为主，夹棕色粉砂岩、细砂岩。泥岩中可见粉末状石膏层。下第三系苏维依组E3s304428棕红色细砂岩、粉砂岩与棕褐色泥岩略等厚互层。库姆格里木群E1~2km308642棕红色细砂岩、粉砂岩、粗粒砂岩局部夹棕褐色泥岩薄层。白垩系巴什基奇克组K1bs3784698上部为棕褐色泥岩与棕色细-中粒砂岩不等厚互层。下部为棕色细-中砂岩、砾状砂岩、细砾岩与泥质粉砂岩、泥岩不等厚互层。卡普沙良群K1kp4164380上部为棕褐色泥岩与灰白、浅红棕色细砂岩、粉砂岩等厚互层，中部为红棕色泥岩、粉砂质泥岩与灰白色细砂岩、粉砂岩略等厚互层，底部为灰白色粗粒、砾质粗粒砂岩、细砾岩。8、实际钻遇地层概况二、基本数据三叠系哈拉哈塘组T3h4288124上部为灰色泥岩、粉砂质泥岩夹浅灰色粉砂岩、细砂岩。下部为浅灰、灰白色细-中粒砂岩、含砾砂岩，此段为三叠系“T-Ⅰ砂岩”。阿克库勒组T2a4464176深灰色泥岩、粉砂质泥岩夹灰色粉砂岩、细砂岩薄层。本井缺失三叠系“T-Ⅱ砂岩”。4592128浅灰色细-中粒砂岩、砾质粗砂岩夹深灰色泥岩。此段为三叠系“T-Ⅲ砂岩”。柯吐尔组T1k4692100深灰泥岩、粉砂质泥岩夹灰色粉砂岩、细粒砂岩。石炭系卡拉沙依组C1kl5070378棕褐色泥岩、粉砂质泥岩与灰白色砂岩、粉砂岩呈薄互层。（砂泥岩段）513262灰色泥岩、粉砂质泥岩、灰质泥岩。（上泥岩段）巴楚组C1b515321黄灰色泥晶灰岩、灰白色膏岩夹灰色泥岩薄层。即“双峰灰岩段”。5355202顶部为灰白色膏质盐岩夹薄层泥岩，中下部为无色盐岩夹棕褐色泥岩。即膏盐岩段。541358灰、棕褐色泥岩、灰质泥岩；顶部为灰色含膏泥岩。即“下泥岩段”。543926灰色砂质灰岩、灰质砂岩与泥岩不等厚互层。奥陶系桑塔木组O3s5743304上部为绿灰色泥岩、灰质泥岩夹黄灰色灰岩、砂质灰岩，下部褐灰色灰岩、泥质灰岩与灰色泥岩、灰质泥岩不等厚互层。良里塔格组O3l5849106浅灰、褐灰色泥晶灰岩、含泥质灰岩、泥质灰岩。恰尔巴克组O3q587122上部棕红色泥岩，中下部灰色含泥质灰岩、泥质灰岩。一间房组O2yj5984113浅灰色亮晶砂屑、砂屑中晶、砂屑泥晶、泥晶灰岩。鹰山组O1-2y602036黄灰色泥晶灰岩。三、施工进度井段(m)作业项目设计（天）实际（天）备注单项累计单项累计一开23-306钻进221.211.21一开3.14固井装井口钻塞572.794二开306-3000钻进253223.527.5二开3.18电测固井钻塞9419.537三开3000-5151钻进5910035.6972.69三开4.20电测特殊作业1311312.4685.15四开5151-5385钻进161295.6990.84四开6.7扩孔、测蠕速813711.14101.98电测特殊作业101479.98111.96五开5385.00-6020钻进4018733.54145.5五开7.4电测特殊作业919619.63165.13完井52010.71165.84序号井段（m）作业项目计划天实际天累计天124-300.5钻进21.281.282下套管、固井、装井口53.124.43300.5-3000钻进2220.1924.594测井、下套管、固井910.5935.1853000-5350钻进9089.07124.256测井、下套管、固井1817.99142.2475350-5674.36钻进1712.29154.538测井、下套管、固井911.85166.3895674.36-5986钻进1816.9183.2810测井、完井813.54196.82S105-1井施工进度情况T760井施工进度情况914.4mm井眼x24m+720mm导管x24m+660.4mm井眼x300.5m+508mm套管x299.9m+444.5mm井眼x3000m+339.7mm套管x2998m+311.1mm井眼x5350m+244.5mm套管x5347m+215.9mm井眼x5674.36m+177.8mm尾管x(5056.9-5670.85m)+149.2mm井眼x5986m对比可发现：与未改变井身结构前的T760井相比，S105-1井完井周期提前31天。四、施工技术难点1、防斜技术为保证井眼开直，采用“塔式+钟摆”钻具结构。二开（306~3000m）φ444.5mm钻头+φ228mm钻铤*2根+φ444.5mm稳定器+φ228mm钻铤*1根+Φ203mm钻铤*5柱+φ127mmDP三开（3000~5151m）Φ311.1mm钻头+φ228mm钻铤*2根+φ311.1mm稳定器+φ228mm钻铤*1根+Φ203mm钻铤*5柱+φ127mmDP。钻进过程中坚持每钻进200-300m进行测单点作业，根据单点数据及时调整钻井技术参数，因此井身质量控制的较好，二开井段最大井斜0.44度（950m处）；三开井段最大井斜0.76度（4225.00m）。(一)深井快速钻进技术四、施工技术难点2、防止缩径卡钻二、三开坚持进行短起下钻作业，每200-300m一次，确保井眼畅通，并根据钻头在井下的工作时间采取长、短起下钻结合的方式刮拉井壁。一开和二开井眼直径大环空返速低，加之地层多以成岩性差、疏松的砂泥岩为主，钻进时尽量使排量达到设计要求（不小于50L/s），以保证清洗携岩效果。维护好钻井液性能，使其具有良好的流变性和携砂能力；使用好固控设备，及时清除钻井液中的劣质固相，降低有害亚微米粒子含量。对于所用聚合物钻井液体系，保证钻井液中润滑剂的含量，提高泥饼质量，尽量降低含砂量（0.3-0.4%），固相含量控制8-10%，降低泥饼摩阻系数（≤0.08）。四、施工技术难点3、井壁稳定由于库车组、康村组地层胶结疏松，造浆性、渗漏性好，极易形成厚泥饼，造成井下复杂、阻卡，吉迪克组部以泥岩为主，夹砂岩为主，主要是防止砂岩缩径、泥岩吸水膨胀。地层胶结性差、井眼大、保证和满足钻屑的携带、井壁稳定、井眼畅通是钻井液工作的重点。再就是在N1j、E3S泥岩井段，要特别防止钻头泥包现象。为此，本井段钻井液维护处理以包被、抑制、防卡、防塌为重点，主要采取以下技术措施：四、施工技术难点（1）为了解决大井眼携砂和上部蔬松地层的井壁稳定问题，在处理过程加足K-PAM、AT-1的加量，使粘度、切力稍偏大一些，适当调整流变参数。加入NP-2、JT-1控制滤失量。严格包被剂、抑制剂大小分子的匹配，在钻进中勤观察返出钻屑的情况，适当调整其加量。（2）由于进尺快，钻屑污染严重，保证固控是关键，严格四级固控，清除井浆中的劣质固相，使井浆得到充分净化。（3）钻进中定时补充新浆置换钻井液中的劣质固相，调整动塑比值，保持较高的粘度、切力、屈服值调整好流变参数，清洗井眼，减少阻卡。四、施工技术难点4、PDC钻头的使用（1）12¼”井眼KM226G：井段3233.91~4607.4m，进尺1373.49m，纯钻时间171.5h，机械钻速8.01m/h;MS1952SS：井段4768.15~5130m，进尺361.85m，纯钻时间91.5h，机械钻速3.95m/h;（2）6¼”井眼MS1355SS：5454.62~5725m，进尺270.38m，纯钻时间104h，机械钻速2.6m/h。四、施工技术难点（二）穿盐膏层技术（井段5151--5385m）1、盐膏层钻进前对钻井液的转型在钻膏盐层之前，严格遵循钻井液转换程序，将井内聚磺钻井液体系转换为高密度欠饱和盐水聚磺钻井液体系，该体系特点：抗盐、抗膏、抗高温，对膏、盐、泥岩不水化。钻井液的性能：密度：1.65g/cm3，粘度：50~60s，塑性粘度：26~30mpa.s，静切力：1.5~2/8~13，动切：8~15pa，PH：8-9，失水：6.6~6.8ml/0.5mm，高温高压失水：17ml/1.5mm，[cl-=123962-157951mg/l，Ca++400-420mg/l。泥浆控制重点：（1）密度不低于1.65g/cm3。（2）控制[Cl-]：160000~170000mg/l，以抑制盐岩的溶解和水化膨胀。（3）保持钻井液的润滑性，防粘卡。粘度不宜太高，控制在60~70S。四、施工技术难点2、盐膏层钻进技术（1）由于盐层的塑性蠕动极易造成卡钻、套管挤毁等事故，膏盐的侵入污染钻井液，造成井壁坍塌，形成不规则井眼，会影响井身质量、固井质量。在钻进膏盐层前，简化了钻具组合：215.9mmBit+158mmDC×183.98m+127mmDP；钻进参数钻压：80~180KN，转速：50~65r/min，排量：32~34L/S，泵压：18~20Mpa。（2）钻膏盐层时，要密切注意转盘扭矩、泵压、悬重、钻时的变化和返出的岩屑；井下出现异常时，不抢接单根，大范围活动钻具；也不应立即停转盘、停泵，应保持循环、活动转动，待情况好转后上提钻具再划眼。盐膏层机械钻速快，应调整参数控制钻时，一般15分钟钻进1m，采用“进一退二”的钻井方式。每钻进0.3-0.5m后上提3-5米划眼一次，每钻完一根单根，上提方钻杆划眼1-2次，在保证井下安全的前提下，方可接单根，否则重新划眼，目的是给钻开的膏盐层一个释放时间以消除地层应力，划眼时扭矩一定要接近空转时的扭矩，才能继续往下划眼。四、施工技术难点2、盐膏层钻进技术（3）盐膏层段起下钻时控制速度，下钻遇阻不得超过5吨，上提遇阻不得超过10吨。钻进每4小时短起下钻一次，检查和破坏膏盐层蠕变而导致上部井眼缩径情况；钻膏盐层下部泥岩时，每钻进6小时进行一次短起下钻，钻头必须起到盐层上部。（4）穿盐层期间，要确保固控及动力设备运转正常，保证泥浆有良好的性能和较好的携砂能力，盐膏层