桩海10a井是胜利海上近年来少有钻遇的深井、定向井,其设计井深为4839m,构造位置为埕宁隆起埕北低凸起东南部桩海10潜山。经邻井桩海10实钻证实,该区块自下而上发育下古生界、中生界、沙河街组、东营组、馆陶组、明化镇组和第四系地层。
1基本概况
桩海10a井共四个开次,在实际施工过程中,自2442m进入东营组地层,二开实完钻井深2455m。该井三开为长裸眼稳斜井段,井眼为φ241.3mm,设计三开完钻井深4303m,井斜22.07度。其中根据邻井地质预告,预测该井三开段主要岩性为:
1)东营组3080m,上部以泥岩为主夹薄层含砾砂岩、细砂岩、粉砂岩,下部为大套暗色泥岩、油泥岩。
2)沙河街组3240m,上部为泥岩与细砂岩、粉砂岩互层,下部为大套砂砾岩。
3)中生界4160m,为大套的砂砾岩、砂岩夹泥岩的组合,局部以泥岩为主夹薄层砂岩,底部见多套煤系地层及闪长玢岩(底部注意是否有上古地层的灰岩及铝土质泥岩等标志岩性)。
从上可知,该井三开段钻穿的主要层位是东营组、沙河街及中生界,层位地层组分多,岩性复杂,存在又漏又涌的地层,并且又是定向及稳斜井段,所以施工难度较大,其中钻头的正确使用和选型对钻井时效、井下安全等方面有着重要影响。
2现场应用分析
在三开初期,根据邻井预测东营组上部以泥岩为主夹薄层砂岩,下部为大套暗色泥岩、油泥岩,因此经过项目组、平台与甲方监督商讨,决定选用四川深远的241.3mmdf1605u钻头,该钻头为五刀翼,切削齿为φ16mm×29 φ13mm×6,现场施工中,通过pdc钻头 井下螺杆动力钻具优配技术,保持钻压30-40kn,顺利钻穿了东营组、沙一段。在3147m时曾起钻对该只钻头进行观察分析,发现钻头保持80%的新度,在3186m东营组结束后,继续使用钻头钻至3258m,钻时变慢,判断钻头磨损严重,起出钻头未泥包,但磨损严重,该钻头总进尺803m,平均机械钻速8.41m/h。
在接下来井段,地质预测沙河街下部含有砂砾岩,因此更换牙轮钻头hjt517g,实钻发现本段地层岩性为灰色砾状砂岩,可见砂砾岩,粒径为7-8mm,对钻头磨损严重,机械钻速较低。在钻至3332m,起钻更换牙轮钻头hjt537g,在3339m顺利钻穿沙河街,进入中生界,中生界地层中主要以含砾细砂岩为主,夹薄层泥岩(3-5m),与沙河街组比,中生界胶结物为泥岩,而沙河街组的胶结物为钙质和硅质,胶结强度不如沙河街组,砾石粒径也较小,故相对于沙河街30-40min/m的钻时,同等钻压下,中生界钻时一般在20-25min/m。
在进入中生界砂泥互层段后,为提高钻井时效,经项目组、平台与甲方商议更换pdc钻头,决定使用前井段表现较好的深远df1605u钻头,在钻进前期取得了较好的效果,但是在使用后期由于自然造斜力过大,井斜始终保持增长趋势,井身轨迹的变化限制了钻压,影响了机械钻速。然而地质也预测在3760m后即将进入含砾砂岩,不适合pdc钻头,综合考虑,果断起钻更换牙轮钻头,该井段的轨迹变化影响了pdc钻头的发挥。
下面通过更换牙轮钻头和钻具组合对井身轨迹进行了良好控制,但是由于仪器原因,该只牙轮并未取得较多进尺。再继续使用牙轮钻头钻穿含砾粗砂岩后,井段进入以泥岩为主,夹薄层砂岩段,在判断钻头寿命即将到达,经商议,选用钻井院的五刀翼p5263sj钻头,从使用效果来看,钻头在保持井身轨迹正常的情况下,小钻压钻进取得了4.16m/h的机械钻速,表现良好,并且起出钻头观察,发现钻头胎体完好,但外径磨损2mm,不可再用。更换牙轮钻头后,经地质确认自4252m进入下古生界,三开达到完钻要求。
3经验总结
1)钻头在选型方面,以地层特点为依据,从井身轨迹控制、钻井时效提速、井下作业安全等方面综合考虑,对钻进参数、水眼尺寸进行了比选,用试钻的方法确定不同井段的参数;
2)在施工中,通过综合录井技术的应用,实时掌握了钻井参数、泥浆参数变化及返出岩屑情况,对钻头在井底的工作情况实时监测,保证了三开段无任何钻井事故发生。
3)通过对起出钻头的分析研究发现,深远df1605u钻头在东营组和沙河街上部表现较好,取得了8.41m/h的机械钻速,但井身轨迹的变化限制了后期pdc钻头和牙轮钻头的发挥;
4)钻井液方面,三开钻井液体系由二开钻井液转换而来,其配方:海水 0.3~0.5% 天然高分子包被剂ind-30 2~3%抗高温降失水 2-3%磺甲基酚醛树脂 1-2%无荧光白沥青 1-2%固体聚合醇 0.1~0.2% 流型调节剂 0.5-1%氨基聚醇,既保持流变性,稳定了井壁,又避免了钻头泥包现象发生,并且通过添加固体聚合醇,增加泥浆润滑性,解决了滑动钻进机械钻速慢、定向托压严重等问题;
5)在三开钻进后期,由于钻井液的高密度、高粘度,时而发生粘卡现象,若钻头发生泥包,不能猛提猛放,要采取旋转、甩动的方法消除泥包。