摘 要：對(duì)于地層比較特殊，機(jī)械鉆速、井下安全是制約鉆井速度的兩個(gè)基本方面。充分認(rèn)識(shí)地層，有針對(duì)性改進(jìn)PDC鉆頭，優(yōu)選有機(jī)胺鉆井液體系可使油田鉆井速度大為提高。

關(guān)鍵詞：PDC鉆頭；鉆井速度；有機(jī)胺鉆井液；井下安全

某斷塊油層分布主要受儲(chǔ)層沉積相和斷層控制，各砂層組之間具有獨(dú)立的油水系統(tǒng)。為提高該斷塊厚油層儲(chǔ)量動(dòng)用程度，改善開發(fā)效果，提高采收率，設(shè)計(jì)同臺(tái)水平井，地層?xùn)|南傾，地層傾角4°，區(qū)域面積小，構(gòu)造扭曲，斷塊主要受兩組斷裂系統(tǒng)控制，斷塊封閉，大井斜超過 90°，該斷塊鉆遇諸多技術(shù)難點(diǎn)，屬高難度水平井。

1. PDC鉆頭應(yīng)用

鉆頭是鉆穿地覆巖石的不可替代的工具。鉆頭的好壞，直接影響著鉆井工作的效率。某油田地層巖性有泥巖、砂巖、礫巖、火成巖等之分，各巖層的硬度和可鉆性差別巨大，可謂地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜。隨著對(duì)地層可鉆性的不斷認(rèn)識(shí)，和PDC鉆頭的應(yīng)用發(fā)展，PDC鉆頭的使用取得了初步的成功，機(jī)械鉆速有了成倍的增長，推動(dòng)鉆井提速提效的發(fā)展。

1.1 PDC鉆頭使用情況

試用10種以上型號(hào)的PDC鉆頭，不同廠家不同型號(hào)的PDC鉆頭應(yīng)用效果表現(xiàn)不一。

1.1.1鉆速高進(jìn)尺少損壞嚴(yán)重.機(jī)械鉆速在20m/h以上，進(jìn)尺800～1000m，鉆頭損壞嚴(yán)重，主要表現(xiàn)為崩齒、斷齒。如圖：

1.1.2機(jī)械鉆速慢鉆頭損壞輕使用價(jià)值低

這種類型鉆頭牙齒的攻擊性不強(qiáng)，自我保護(hù)嚴(yán)重，導(dǎo)致鉆頭無損耗，同時(shí)表現(xiàn)為吃不進(jìn)地層，機(jī)械鉆速低。屬于不作為型鉆頭，與現(xiàn)鉆井的提速提效理念不相適應(yīng)。

1.1.3鉆速高鉆頭損壞輕微進(jìn)尺多

有些廠家的鉆頭使用效果很好，表現(xiàn)為機(jī)械鉆速高、鉆頭損壞少，進(jìn)尺多。顯然這樣的鉆頭既能提高機(jī)械鉆速，又能減少起下鉆換鉆頭的時(shí)間。給鉆井帶來巨大的效益。

1.2地層巖性特點(diǎn)

地層主要為砂礫巖與泥巖不等厚互層。砂礫巖比較松散，其中礫石對(duì)牙齒有致命的沖擊作用。流一段油層頂蓋為致密性泥巖，其硬度不高，但塑性較大，防泥包是重點(diǎn)。在鉆進(jìn)流三段的井中，不同的巖性對(duì)PDC鉆頭提出了不同的要求。一只PDC鉆頭不可能全面應(yīng)對(duì)軟硬差別很大的地層，鉆井中PDC鉆頭主要應(yīng)對(duì)的是玄武巖、火成巖之外的中軟砂礫巖泥巖互層。

1.2.1 牙齒特性及布齒要求

鉆頭牙齒要有很強(qiáng)的攻擊性，切削齒要有大的切削角度。內(nèi)外齒的切削角度要相同，不要有一顆保守性強(qiáng)的牙齒。要求牙齒要有足夠的抗沖擊能力，對(duì)熱穩(wěn)定性、研磨性的要求不高。1.2.2 PDC鉆頭冠部及刀翼結(jié)構(gòu)選擇.針對(duì)地層的中軟特性，PDC鉆頭的冠部要有很強(qiáng)的攻擊性，要有利于水力清洗，其冠部形狀成凹形前旋結(jié)構(gòu)，有利于牙齒之間相互借力，既可提高機(jī)械鉆速，又可減少牙齒的磨損，提高鉆頭的壽命。為了提高鉆頭的攻擊性，有利于水力清洗，避免泥包，應(yīng)該采用單排齒而不是復(fù)齒結(jié)構(gòu)。刀翼結(jié)構(gòu)應(yīng)該使用攻擊性強(qiáng)的直型或前傾型。刀翼數(shù)少的PDC鉆頭攻擊性更強(qiáng)，但刀翼數(shù)增加其抗沖擊能力也增強(qiáng)。根據(jù)地層中豐富的礫石夾層的情況，應(yīng)該選用5刀翼結(jié)構(gòu)。

2 鉆進(jìn)參數(shù)對(duì)鉆頭的影響分析

優(yōu)化的鉆進(jìn)參數(shù)才能使優(yōu)質(zhì)的PDC鉆頭發(fā)揮出其威力。鉆井排量受設(shè)備井眼的影響，一般比較固定，沒有太多變化。鉆壓大小以吃入地層為準(zhǔn)，根據(jù)地層的硬度、機(jī)械鉆速進(jìn)行調(diào)整，一般在40-80KN。轉(zhuǎn)速則是影響PDC鉆頭的一個(gè)重要參數(shù)。

2.1 轉(zhuǎn)速對(duì)機(jī)械鉆速的影響。在研磨性輕的地層中，轉(zhuǎn)速越高，機(jī)械鉆速越快。潿洲組以下地層適用高轉(zhuǎn)速鉆進(jìn)。

2.2 鉆速對(duì)鉆頭的影響。流三段中的火成巖地層則不適用高轉(zhuǎn)速。在上部地層，礫石發(fā)育豐富，且與被包地層的基本巖性硬度差別很大。高轉(zhuǎn)速使PDC鉆頭的牙齒承受更大的沖擊力，容易造成鉆頭的先期崩斷齒損壞。在下部地層的火成巖中，高鉆速則使鉆頭與地層的研磨加重，此現(xiàn)象可導(dǎo)致牙齒過熱，牙齒出現(xiàn)石墨化，使牙齒研磨性剝蝕損壞，牙齒銳度缺失，不能吃入硬地層，攻擊力降低，無法繼續(xù)硬地層中鉆進(jìn)。

3 鉆井液體系優(yōu)選

3.1 地層特點(diǎn)與井下復(fù)雜原因

目前所鉆地層為第四系、上第三系的望樓港組、燈樓角組、角尾組、下洋組和下第三系的潿洲組、流沙港組，其巖層多為泥巖、砂礫巖、砂巖不等厚互層其中流沙港組層段是重點(diǎn)關(guān)注井段，該地層泥巖易水化膨脹，發(fā)生鉆頭泥包和井壁失穩(wěn)等鉆井復(fù)雜問題。

3.2 鉆井液體系發(fā)展

這些年來，鉆井一直使用聚磺防塌鉆井液體系，鉆井施工中時(shí)常出現(xiàn)鉆頭泥包、井壁失穩(wěn)等復(fù)雜情況，嚴(yán)重影響了鉆井速度和效益。2013年引用胺基聚醇鉆井液體系，取得了很好的效果。

3.3 胺基聚醇鉆井液特點(diǎn)

研究資料表明，胺基聚醇能很好的鑲嵌在粘土層間，使粘土層緊密結(jié)合在一起，限制粘土水化膨脹，減少粘土的塑性以降低鉆頭泥包的可能性，另一方面通過吸附產(chǎn)生潤濕反轉(zhuǎn)，使鉆具表面由親水轉(zhuǎn)變?yōu)橛H油，降低了鉆具與鉆屑間的摩擦系數(shù)，減少了鉆頭、鉆具的泥包和無效研磨，從而提高了鉆頭的鉆進(jìn)效率。胺基聚醇的一次、二次和三次巖屑回收率變化不大而且比較高，有利于井壁的長期穩(wěn)定，減少井下復(fù)雜。

3.4 現(xiàn)場應(yīng)用效果

針對(duì)某油藏地層特點(diǎn)、技術(shù)難點(diǎn)，推行使用胺基聚醇鉆井液體系，解決了鉆井中長期存在的鉆頭泥包和井壁失穩(wěn)而引發(fā)的復(fù)雜問題，完井電測數(shù)據(jù)顯示，井眼規(guī)則，井徑擴(kuò)大率小5%，大幅度提升了固井質(zhì)量和鉆井速度。

4. 結(jié)束語

隨著人們實(shí)踐認(rèn)識(shí)的不斷增加，鉆井行業(yè)技術(shù)水平在不斷發(fā)展。（1）適應(yīng)地層的PDC鉆頭是提速提效的直接手段，由于鉆頭廠家對(duì)地層的認(rèn)識(shí)不同，對(duì)鉆頭的定位不一樣，設(shè)計(jì)理念及側(cè)重點(diǎn)都有區(qū)別，致使鉆頭效果差別巨大。的PDC鉆頭仍有改進(jìn)空間。在使用上也需要有具體的措施應(yīng)對(duì)。PDC鉆頭的合理選擇與使用，才能實(shí)現(xiàn)真正意義上的提速提效。（2）胺基聚醇防塌鉆井液在某油田的使用，成功解決了某油田長期以來存在的鉆頭泥包和井壁失穩(wěn)問題，有效促進(jìn)鉆井速度的提高。優(yōu)質(zhì)鉆井液是安全快速鉆井的重要保障。

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地?zé)峁芾硐到y(tǒng)（geothermal management system）是為實(shí)現(xiàn)地?zé)豳Y源的可持續(xù)開發(fā)而建立的管理系統(tǒng)。

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