山東勝利油田鉆井研究院副院長、教授孫銘新演講——新疆、準(zhǔn)噶爾盆地深井火成巖地層提速鉆井技術(shù)（深井、復(fù)雜井鉆井技術(shù)專場）
各位領(lǐng)導(dǎo)、專家下午好，我是孫銘新，很榮幸今天下午有機(jī)會跟大家交流一下我們在西部新疆、準(zhǔn)噶爾盆地進(jìn)行提速的一些技術(shù)上的嘗試。勝利新疆準(zhǔn)噶爾盆地是中石化在西的一個新區(qū)，由勝利油田來負(fù)責(zé)。這個地方大家可以看到準(zhǔn)噶爾盆地發(fā)育的大量的油氣藏。然后中石化在這打的一些井都有很聚厚的一個巖，這個硬度很大，這個巖石的硬度很大。由于地質(zhì)改造運(yùn)動，還有地層的影響，地層很容易斜，在這個地方進(jìn)行勘探很艱難，機(jī)械效率低，嚴(yán)重制約勘探開發(fā)的進(jìn)程。
像我們一井是在去年完成的一口井里面，這個巖石的硬度達(dá)到了2500多個兆帕，再往下就達(dá)到將近3000個兆帕，這列舉了我們收集到的幾口井的火成巖厚度的資料，像這個硬度，這種鉆井的時(shí)候機(jī)械鉆速一般是一個小時(shí)一米到板米，很少有超過一米的時(shí)候，這么厚的火成巖一般要打到將近兩年的時(shí)間。
根據(jù)這個情況我們近幾年做了一些研究技術(shù)，開發(fā)了一些技術(shù)，給大家簡單的匯報(bào)一下。一個是氣體泡沫鉆井技術(shù)，這個提速的效果是很好的。另外就是PDC鉆頭，加上扭沖工具，還有就是孕鑲鉆頭和高速螺桿，還有水力。
首先介紹一下氣體泡沫鉆井技術(shù)，因?yàn)闅怏w泡沫的狀態(tài)在井底壓力很小，改變了厭食的受力狀態(tài)，可以大幅度的提高鉆速。我們用了三口井進(jìn)行氣體泡沫鉆研，在鉆井前要有一個可行性研究，因?yàn)檫@個是風(fēng)險(xiǎn)比較大的一個技術(shù)，包括可行性，包括轉(zhuǎn)換，這些可行性是否可行。
經(jīng)過論證在西部火成巖地區(qū)，大部分的地方還是可以用氣體鉆井的，就是出水相對不是很多。然后從實(shí)施方案來講為了保證安全鉆井和地質(zhì)入井的需要，因?yàn)橛械臅r(shí)候保證這方面的需要還需要控時(shí)，另外從結(jié)構(gòu)上一般是采用塔式的結(jié)構(gòu)，一個是快，一個是保證施工安全。這是哈山2、3井的氣體鉆井的情況，詳細(xì)的參數(shù)不介紹了，大概說一下應(yīng)用情況就行。
第一口井我們是紅一井，這個當(dāng)時(shí)來說效果很好，但是由于輸水出現(xiàn)了井象復(fù)雜。第二個是哈山2井這是第一口在西部火成巖地層里實(shí)施了氣體鉆井的一口井，哈山2井是出水以后首先用泡沫，然后又轉(zhuǎn)泡沫，這是第一口成功實(shí)施泡沫鉆井的井。
這有一個效果，大家可以看一下，紅一井是達(dá)到了4.86米每小時(shí)，提高是7.84倍，桀黠來是哈山3井提高的是3.81倍，哈山2井提升了一倍多不是很高，因?yàn)檫@個是一個慢井眼，由于非常強(qiáng)的構(gòu)造，它的地形率很復(fù)雜，所以井斜很困難，所以這口井提速效果不是很好。除了提高了轉(zhuǎn)速以外，像紅一井的徑尺是傳統(tǒng)的5倍，哈山是5倍多，效果最不好的也提高了將近3倍，所以用泥漿打相比較，分別周期都是60天左右，就是打這一段。
剛才介紹的是氣體鉆井，下面介紹一下扭沖工具和PDC，因?yàn)檫@個專業(yè)敏感性特別強(qiáng)，鉆壓稍微有波動的時(shí)候會造成井底的滑，有的時(shí)候扭沖大一點(diǎn)就會突破，就是底下一直是沖擊的的狀態(tài)。我們開發(fā)了一個扭沖工具，大家可以看到有一個圖，不是很形象，實(shí)際上這個沖擊頻率比這個高很多，是一個高頻的沖擊，就是當(dāng)這個在井底遇到阻力的時(shí)候，通過這種沖擊它就會馬上克服掉，讓PDC在井底保持平穩(wěn)的工作狀態(tài)，大大的改善了工作環(huán)境，既有利于提速，還有利于延長壽命。這是我們針對火成巖地層開發(fā)的PDC鉆頭。
這是我們?nèi)ツ暝谝豢诰玫那闆r，這個是哈山3井，就是成功用氣體鉆井的井，這個是由原來的每小時(shí)5米多的轉(zhuǎn)速一下降到了每小時(shí)一米以下，這個情況下我們的PDC鉆頭配合扭沖工具一共打了入井是457個小時(shí)，進(jìn)尺也是457米，也就是每個小時(shí)一米，上下的鉆頭相比提高的不是很明顯，比下面的鉆頭提高更多一些，但是入井時(shí)間達(dá)到了27天，那么極贏的地層里面，連續(xù)工作27天，這么一支鉆頭，這個指標(biāo)是非常高的，往后要突破可能也很難，而且出井是因?yàn)榇虻臅r(shí)間太長了一直每起鉆，擔(dān)心再打下去，鉆距也好，井眼也好會不會縮緊，考慮安全的問題我們?nèi)〕鰜砹耍Y(jié)果取出來還有70%，然后扭沖工具我們到實(shí)驗(yàn)室檢查以后也發(fā)現(xiàn)是沒問題的，在井下連續(xù)工作了一個月，出來以后還都是很好的。
這有一個對比在我們下一部之前一共是九百多米用了四個鉆頭，我們這個是打了475米，相當(dāng)于一個鉆頭，一個工具下去以后相當(dāng)于十多個鉆頭的徑尺，這個效果還是很好的。另外還有一個就是渦輪高速螺桿，所以我們用的是高速螺桿。我們開發(fā)了兩種孕鑲的鉆頭，這個鉆頭也是在哈山1井，在前面講的井里面用了一次這里面有兩個照片，是這個鉆頭之前的磨損情況，大家可以看到下去很快，大的十來米，多的幾十米鉆頭就不行了。我們這個孕鑲下去以后，這個是下去以前，這個是下去之后的，應(yīng)該說從轉(zhuǎn)速上是提高的，從徑尺上也是提高的，效果還不錯。
另外一個系列也做了一個孕鑲鉆頭，這個在西部沒有用，在巴東那邊用了一次，今年剛完成的。另外一個就是水力加壓器，可能很多專家都了解這個原理了。就是靠實(shí)現(xiàn)一個加壓，通過活塞的下行，完成下行已經(jīng)供壓下降，然后進(jìn)行第二個形成，周而復(fù)始的這么轉(zhuǎn)，在送下去的時(shí)候?qū)嶋H上沒有到鉆頭上，靠液壓均勻的到鉆頭上，這樣保證鉆頭自動的送鉆效果，所以有很高的提高鉆速和沖擊的效果。這我們用了13趟的水力加壓器進(jìn)行提速，這個在西部的火成巖比常規(guī)的1.08的轉(zhuǎn)速還提高了一倍。
另外在一些地層也用了VTK，也得到了比較好的控制，但是缺點(diǎn)大家都知道，成本很高。然后我們自己也開發(fā)了國內(nèi)自己的垂直鉆井系統(tǒng)，我們在前期用了一些井上效果還是很明顯的，就是講的BH的垂直的鉆井系統(tǒng)，也是比較好的效果，轉(zhuǎn)速提高也不錯，但是在西部用的時(shí)候就面臨一個新的問題，因?yàn)榛鸪蓭r的轉(zhuǎn)的過程中跳動很嚴(yán)重，所以還不適應(yīng)那個環(huán)境，去年用了兩年，發(fā)現(xiàn)一振動工具就不正常工作了，所以回來了進(jìn)行了改進(jìn)，包括抗地震性，還有穩(wěn)定形成，今年準(zhǔn)備在那用。
綜合這些技術(shù)我們都在西部那些井上用，通過這些應(yīng)用我們覺得對付西部火成巖基層以前是沒招，就是慢慢磨，需要一年多才慢慢的磨下去，現(xiàn)在有招了，第一就是用氣體或泡沫鉆井，一千米的火成巖段，按正常的打也就是二十來天到一個月就打完了，當(dāng)然這個是使用受限制與井下的情況，如果不行的話我們就要改成高效鉆頭配鉆具這是常規(guī)的一直都用的，必須好的就是孕鑲加裸桿。大家可以看到這是二開常規(guī)段的井段，這個是氣體段不行的換的常規(guī)的，可以看見提速效果很明顯，大家可以看到這是氣體鉆的一段，打的非常快，后來因?yàn)槌鏊畵Q了以后就不行了。整個這一段也是用PDC配扭沖打了一個月的時(shí)間。
最后就是再做一下下一步的想法的介紹，首先火成巖提速是世界級的難題，我們通過技術(shù)的應(yīng)用效果還是比較明顯的，但是還存在問題，我也提出來希望在座的各位專家和同行可以交流，也可以幫忙我們解決。首先就是系統(tǒng)提速技術(shù)還是有欠缺的，我們講到我們初步形成了克服了火速慢的一些技術(shù)，但是新的井的使用范圍是受限制的，有的地形不能用，不能用就要換一些措施，換了以后還是受限制，比如說PDC，PDC在有一些層里是適應(yīng)性好的時(shí)候可以，有些時(shí)候不適應(yīng)，所以包括這個擴(kuò)展的使用范圍這一塊要做工作的。
另外就系井斜控制，下一步我們準(zhǔn)備用國產(chǎn)自己的，有機(jī)會可以試一試。另外還有一個問題就是在火成巖地層有很多裂縫帶，有地層滲漏，漏失很嚴(yán)重，所以有的專家介紹到有連續(xù)循環(huán)等等的技術(shù)，希望下來有機(jī)會可以進(jìn)行合作。我的匯報(bào)就這么多，有不妥之處請各位專家、領(lǐng)導(dǎo)批評指正，謝謝。
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