准噶尔盆地北缘陆梁隆起石北凹陷钻井提速对比简析

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王春辉

中石化胜利石油工程有限公司塔里木分公司

摘要

钻井提速问题一直是油气勘探开发部署的一个重要决定因素，本文重点分析陆梁隆起石北凹陷中石化探井的提速对比分析。

关键词

钻井提速陆梁隆起石北凹陷石炭系异形齿钻头扭冲工具

正文

一、区域钻井情况简介

陆梁隆起石北凹陷位于准噶尔盆地东北部，该区整体勘探程度较低。自2015年起中石化分别在准噶尔盆地部署4口以准北为命名的探井，其中准北2井位于石西凹陷，不在该文中讨论。其余三口井钻井基本情况见表1。

表1：石北凹陷钻井基本情况简介

序号	井号	完钻时间	完钻井深m	完钻层位	钻井周期天	全井机速m/h	备注
1	准北1	2015.9	4353	石炭系巴山组	107.92	3.43
2	准北101	2019.7	4382	石炭系巴山组	93.79	4.6
3	准北3	2019.8	5251	石炭系巴山组	148.29	3.48

该区域钻井揭示上构造层发育古近系、白垩系、侏罗系及上三叠统，以陆相碎屑岩沉积为主；下构造层石炭系主要为火山岩建造。三口井钻遇地层见表2。

表2：三口井钻遇地层

地层名称		准北1		准北101		准北3
地质年代	层位	底界深m	厚度(m)	底界深m	厚度(m)	底界深m	厚度(m)
古近系		474	474	470	470.00	500	500
白垩系	吐谷鲁群	2004	1530	2030	1560.00	2100	1600
侏罗系	头屯河组	2158	154	2165	135.00
侏罗系	西山窑组	2584	426	2604	439.00	2505	405
侏罗系	三工河组	2986	402	2849	246.00	2865	365
侏罗系	八道湾组	3416	430	3460	611.00	3260	395
三叠系	白碱滩组	3606	190	3636	176.00	3510	250
二叠系	乌尔禾组	3893	287	3872	236.00
石炭系	巴山组	未穿	460	未穿	510.00	未穿	1741

从上表中可以看出准北101井和准北1井地层埋深和层序更相近，二者井位也相距更近，准北3井在构造位置上更靠近隆起部位近山。本文将对三口井的三叠系前提速效果、准北101和准北1井的三叠系、二叠系、石炭系横向对比及准北3井石炭系纵向对比展开分析。

三、提速效果对比

井号	准北1				准北101				准北3
钻头尺寸 mm	钻深 m	段长 m	钻头数个	机速 m/h	钻深 m	段长 m	钻头数个	机速 m/h	钻深 m	段长 m	钻头数个	机速 m/h
444.5	1002	947	3	6.96	1001	946	2	9.14	1002	947	1	8.61
311.2	3939	2937	8	3.94	3890	2889	13	4.29	3440	2438	9	4.77
215.9	4353	414	5	1.04	4382	492	2	3.01	4400	960	8	1.86
215.9									5251	851	10	1.39

表3：三口井钻头使用情况整体对比

1、三口井的三叠系前提速效果对比

准北1井使用1只钢齿牙轮钻头和2只PDC钻头，准北101井和准北3井均使用江钻GA系列钢齿牙轮钻头，从数据上分析，三口井的444.5mm井眼机速为准北101井的最快，但准北3井仅使用1只钻头，使用效果更好。因数据样本少，且准北1井是2015年施工，PDC提速效果不好的结论稍显片面，但从地层含砾和经济角度考虑，推荐该区块444.5mm井眼1000m前使用钢齿牙轮钻头进行提速。

311.2井眼去掉扫塞、取芯通井扩眼、钻头泥包等影响因素，准北1井使用3只进口PDC钻进至3581.7m，进尺2545.9m，机速5.85m/h；准北101井使用9只钻头（8只PDC、1只牙轮）钻进至3619.3m，进尺2251.3m，机速4.85m/h；准北3井使用5只PDC钻头钻进至3440m，进尺2238m，机速5.44m/h。具体钻头使用情况见表4、5、6。从表中和综合数据可以看出，准北1井的三叠系前钻头使用效果最好，机速最高。尤其准北1井的SDI519MHBPX钻头单只钻头进尺2278m，长寿命螺杆使用寿命达363.5h，机速达6.27m/h，提速效果明显，因此三叠系油气是侏罗系八道湾组前上部推荐使用长寿命螺杆配合进口5刀翼19mm齿PDC钻头。

表4准北1井二开311.2mm钻头使用情况

序号	型号	厂家	纯钻时间 h	机械钻速 m/h	使用井段 m	钻头进尺 m	钻进方式	起钻原因
1	SDI519MHBPX	史密斯	363.5	6.27	1029-3307	2278	螺杆	螺杆寿命到
2	SDI516HSBPXG	史密斯	27	2.01	3307-3361.2	54.2	螺杆	取芯
3	STI106	史密斯	6	0.47	3365.2-3368	2.8	转盘	通井、扩眼
4	SDI516HSBPXG	史密斯	45	4.82	3365-3581.7	216.7	螺杆	取芯
5	SDI516HSBPXG	史密斯	28	2.52	3588.4-3659	70.6	螺杆	钻石慢
6	HJ537G	江汉	80.5	1.28	3659-3762	103	转盘	钻石慢
7	GF20B	史密斯	183.5	0.96	3762-3939	177	转盘	完钻井深

表5准北101井二开311.2mm钻头使用情况

序号	型号	厂家	纯钻时间 h	机械钻速 m/h	使用井段 m	钻头进尺 m	钻进方式	起钻原因
1	MQ519J	盛辉	162	8.48	1368-2741	1373	螺杆	钻时变慢
2	MQ519J	盛辉	41.5	2.82	2741-2858	117	螺杆	钻时变慢
3	S1655J	盛辉	37	2.73	2858-2959	101	螺杆	钻时变慢
4	MQ616J	盛辉	87.5	2.42	2959-3171	212	螺杆	钻时变慢
5	MQ616J	盛辉	28	3.04	3171-3256	85	螺杆	钻时变慢
6	MQ616J	盛辉	9.5	0.84	3256-3264	8	螺杆	井下异常
7	U513S	阿特拉	203.5	2.48	3293-3619，3622.5-3800	503.5	扭冲	钻时慢
8	U513S	阿特拉	37.5	2.4	3800-3890	90	扭冲	中完井深

表6准北3井二开311.2mm钻头使用情况

序号	型号	厂家	纯钻时间 h	机械钻速 m/h	使用井段 m	钻头进尺 m	钻进方式	起钻原因
1	MQ519J	盛辉	64	11.2	1178-1895	717	螺杆	螺杆坏
2	MQ519J	盛辉	33	10.57	1895-2244	349	转盘	钻具探伤
3	MQ519J	盛辉	67	3.98	2244-2511	267	螺杆	钻石慢、泥包
4	MQ519J	盛辉	25	0.6	2511-2526	15	转盘	泥包
5	HJ517G	江汉	16	0.3125	2526-2531	5	转盘	通井
6	HJ517G	江汉	12	0.33	2531-2535	4	转盘	通井
7	MQ516J	盛辉	212	3.84	2535-3351	816	螺杆	钻石慢
8	MQ516J	盛辉	35.5	2.5	3351-3440	89	螺杆	中完井深

2、准北101和准北1井的三叠系、二叠系、石炭系横向对比

表7准北101井和准北1井二开311.2mm钻头使用情况对比

序号	型号	厂家	纯钻时间h	机械钻速m/h	使用井段 m	钻头进尺m	起钻原因
准北101井	U513S	阿特拉	203.5	2.84	3293-3619，3622.5-3800	503.5	钻时慢
准北101井	U513S	阿特拉	37.5	2.4	3800-3890	90	中完井深
准北1井	SDI516HSBPXG	进口PDC	27	2.01	3307-3361.2	54.2	取心
	SDI516HSBPXG	进口PDC	45	4.75	3368-3581.7	213.7	取心
	SDI516HSBPXG	进口PDC	28	2.52	3588.4-3659	70.6	钻时慢
	HJ537G	江汉	80.5	1.28	3679-3762	103	牙轮使用时间已到
	GF20B	进口牙轮	183.5	0.96	3762-3939	177	中完井深

图1：准北101井和准北1井二开311.2mm钻头使用情况对比

准北1和准北101井相距3.48km，准北1井两只PDC钻头因打到砾石而先期损坏，后期使用牙轮钻头钻进；准北101井阿特拉扭冲配合U513S钻头，能有效的保护钻头，进尺和机速都较高，因此八道湾组后推荐推荐使用该组合。

表8准北101井和准北1井三开215.9mm钻头使用情况

井号	钻头编号	型号	入井井深 m	起出井深 m	进尺 m	地层	纯钻时间 h	机速 m/h
准北1井	21	GFI48	3939	4073	134	巴山组	133	1.01
	22	MDZSi813	4073	4089	16	巴山组	24	0.67
	23	GFI48	4089	4163.6	74.6	巴山组	53	1.41
	25	GFI48	4169.9	4281	111.1	巴山组	86	1.29
	26	GFI50	4281	4353	72	巴山组	34.4	1.36
准北101井	18	MD537HX	3890	3897	7	巴山组	13.5	0.52
准北101井	19	M613KS-S433	3897	4382	485	巴山组	150	3.23

准北101井完钻井深4382m，累计进尺485m，纯钻时间150h，平均机械钻速3.23m/h，准北1井石炭系巴山组使用4只牙轮，1只PDC，平均机械钻速1.28m/h（去掉第一趟入井PDC无进尺、第二趟PDC进尺16m、取心），因此不靠近隆起的井位石炭系推荐使用盛辉6刀翼13mm钻头。

3、准北3井石炭系纵向对比

表9准北3井三开215.9mm钻头使用情况

入井编号	钻头型号	厂家	入井井深(m)	出井井深(m)	进尺(m)	纯钻(h)	机械钻速m/h	工具
1	MQ616J	盛辉	3445	3521	76	53.5	1.42	螺杆
2	U516S	阿特拉	3521	3791	270	150	1.8	扭冲
3	MQ616J	盛辉	3791	4025	234	106	2.21	螺杆
4	MQ616J	盛辉	4025	4057	32	16	2	螺杆
5	U613S	阿特拉	4057	4118	61	50	1.22	扭冲
6	U713M	阿特拉	4118	4274	156	73	2.14	扭冲
7	MQ616J	盛辉	4274	4400	126	60	2.1	大扭矩螺杆
8	MQ616J	盛辉	4400	4555	155	112	1.38	大扭矩螺杆
9	MQ616J	盛辉	4555	4605	50	48	1.04	螺杆
10	U616S	阿特拉	4605	4905	300	154	1.95	扭冲
11	U613M	阿特拉	4905	5024	119	74	1.61	扭冲
12	MQ616J	盛辉	5026	5096	70	64	1.09	无
13	MQ616J	盛辉	5096	5120	24	41	0.59	多维冲击器
14	U613M	阿特拉	5120	5165	45	90	0.5	扭冲
15	MQ616J	盛辉	5174	5251	77	98	0.79	无

准北3井三开3500m以后主要钻遇巴山组凝灰岩，随着井深增加，地层可钻性变差，期间试验了多重提速工具和钻头:

1、螺杆+盛辉异形齿钻头入井4次，进尺392m，平均单只进尺98m，平均机械钻速1.75m/h；

2、阿特拉扭冲工具入井6次，进尺951m，平均单只进尺158.5m，平均机械钻速1.61m/h；

3、大扭矩螺杆+盛辉异形齿钻头2次，进尺281m，平均单只进尺140.5m，平均机械钻速1.63m/h；

4、多维冲击器+盛辉异形齿钻头1次，单只进尺24m，平均机械钻速0.59m/h；

5、无提速工具入井2次，进尺147m，平均机械钻速0.91m/h。

从以上总结可以得出，阿特拉扭冲工具+U系列PDC钻头和大扭矩螺杆+盛辉异形齿钻头这两种组合提速效果更明显。

表10准北3井三开215.9mm钻头使用情况

1	MQ616J	盛辉	5026	5096	70	64	1.09	无
2	MQ616J	盛辉	5096	5120	24	41	0.59	多维冲击器
3	U613M	阿特拉	5120	5165	45	90	0.5	扭冲
4	MQ616J	盛辉	5174	5251	77	98	0.79	无

准北3井5000-5251m，地层压实程度较好，主要为凝灰岩。盛辉MQ616J钻头进尺和机速都高于阿特拉扭冲+U613M钻头。使用效果更明显。综上靠近隆起位置的石炭系推荐使用盛辉异形齿钻头。

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