大牛地气田水平井优快钻井技术
大牛地气田钻井提速实践
大牛地气田钻井提速实践X李 科,权 华(中石化胜利油田黄河钻井总公司北方分公司,山东东营 257091) 摘 要:大牛地气田储层特点是低压低渗低产,地层非均质性强、复杂情况多、地层可钻性差、砾石层多,以往的钻井工艺技术钻井周期长、机械钻速低、钻井成本高。
因此,对钻井工艺技术进行研究,探索钻井提速,实现优质、高效、快速钻井,缩短了钻井周期、提高机械钻速和降低了钻井成本。
关键词:大牛地气田;钻井周期;机械钻速;钻井液;钻井提速 中图分类号:T E 242 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2012)03—0044—02 大牛地气田位于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡北部东段,是一个上叠系连片的复式大型气田。
钻井平均深度3000m,上古生界气藏埋藏深度一般在2600～2900m 。
由于地层非均质性强、复杂情况多、存在砾石层、地层研磨性强,以往的钻井工艺技术由于钻井周期长、钻井成本高,影响了气田开发的进度。
通过对目前的钻井工艺技术进行研究,探索出了一套优质、高效、快速钻井的提速工艺技术,钻井周期明显缩短,机械钻速显著提高,降低了开发成本,为大牛地气田的开发创造了良好的经济效益。
1 钻头选型和钻井参数优化通过对大牛地气田地层的可钻性研究,发现侏罗系、三叠系、二叠系、石炭系、奥陶系井深与可钻性系数在0.83以上,这样依据地层研磨性进行优选钻头类型和钻井参数优化。
1.1 一开钻头选型和钻井参数优化一开井深一般在200m 左右,该井段地层为第四系、白垩系的志丹群组。
岩性为散沙层和泥岩砂岩互层,胶结程度差,可钻性好。
原来都选用成本低的HA T127三牙轮钻头,一开结构为:311HAT 127+178DC12根+127DP ,三牙轮钻头钻压大钻具弯曲导致井斜,影响井身质量,钻压小,机械钻速低,一开打200m 井深需15h 左右。
因此选用型号为M1952C 的五刀翼PDC 钻头,钻压小,机械钻速高,一开打200m 井深只需8h 左右,故一开钻具结构为:311P DC+178DC12根+127DP ,钻井参数为:2.3 本井位于油气运移的有利指向区:中部次凹北洼槽生烃中心生成的油气向斜坡区运移,其断块是油气运移的有利指向区(如图3)。
水平井段钻井技术措施
水平井段钻井技术措施一、水平井段设计1.水平井段设计需要结合油气储层特性、地质构造、储量和预测产能等因素考虑，确定井段的起止点和倾角。
2.基于地层压力和水平段的长度，采取合理的构造设计可以减少钻井施工过程中的摩擦和阻力。
二、钻井井眼质量控制1.合理选择井眼质量控制手段，通常采用钻井液温度控制、控制井眼地层压力、控制井眼液体重量、控制井眼钢丝绳张力等方法。
2.密度与粘度应根据井眼内外流体压力的比较确定于井眼施工过程中的稳定应力分布，有效地避免因钻井过程引入地层流体。
三、水平井段钻井井下导向技术措施1.实施连续预应力打组技术，能够迅速探测出水平井段的井眼钢丝绳张力的变化，最大限度地提高导向仪器的敏感度，从而提高钻井平顺性和垂直度。
2.采用井内导向仪器，例如电磁测量，来实时监测井眼方位，以实现精确钻井。
四、水平井段钻井液设计及应用1.针对水平井段的特点，设计合适的钻井液配方，考虑液体密度、粘度、稳定性和润滑性等因素，以满足水平井段顺利钻进的需求。
2.应用低密度、低黏度的钻井液，减少钻进阻力，提高钻井效率。
五、水平井段完钻技术措施1.完善水平井段钻井完井方案，根据具体地质情况选择合适的完井技术，如水平套管完井、压裂完井等。
2.通过水平井段完钻来实现人工裂缝扩展，增加地层水平面上的产能。
六、水平井段管柱设计与管理1.合理设计和管理水平井段管柱，避免管柱失稳、卡钻等事故，以保障施工的顺利进行。
2.使用合适的管柱材料和先进的施工装备，如平衡芯轴、扭矩控制系统等，提高钻进效率，防止井眼突变。
七、水平井段钻井期间的监测与控制1.建立完善的监测体系，对钻进过程中的泥浆循环、井筒状况、井壁稳定性等进行实时监测和控制，及时调整施工参数，保障安全高效的施工进度。
2.在钻井过程中采用井壁稳定性预测和动态监测技术，准确预测井眼形成失稳的潜在风险，避免井壁坍塌，提高施工安全性。
综上所述，水平井段钻井技术措施包括水平井段设计、井眼质量控制、井下导向技术、钻井液设计与应用、完钻技术措施、管柱设计与管理、钻井期间监测与控制等。
鄂尔多斯盆地大牛地气田水平井A点前钻井液工艺技术
鄂尔多斯盆地大牛地气田水平井A点前钻井液工艺技术
张晓文;梅永刚;吴荣战
【期刊名称】《探矿工程-岩土钻掘工程》
【年(卷),期】2009(036)003
【摘要】针对鄂尔多斯盆地大牛地气田水平井A点前钻井施工过程中易发生井壁失稳、煤层坍塌等复杂情况的现状,选用"减少储层损害、减少环境污染"的"双保"(易降解,有利于环境保护;易酸化解堵,有利于保护油气层)天然高分子钻井液体系及分段采取合理的维护处理措施,取得了良好效果.
【总页数】5页(P21-25)
【作者】张晓文;梅永刚;吴荣战
【作者单位】中石化华北石油局第五普查勘探大队钻井公司,河南,新乡,453700;中石化华北石油局第五普查勘探大队钻井公司,河南,新乡,453700;中石化华北石油局第五普查勘探大队钻井公司,河南,新乡,453700
【正文语种】中文
【中图分类】TE254
【相关文献】
1.鄂尔多斯盆地大牛地气田盒1段储层应力敏感性及对水平井开发的影响 [J], 陈奎;任广磊;杨文娟;于耀南
2.鄂尔多斯盆地大牛地致密砂岩气田水平井开发气藏工程优化技术 [J], 刘忠群
3.鄂尔多斯盆地大牛地气田丛式水平井组开发效果评价 [J], 吴建彪;刘绪钢;白小霞;于耀南;高鹏
4.元素录井技术在鄂尔多斯盆地大牛地气田下古生界水平井中的应用 [J], 王邦
5.致密砂岩气藏水平井测井评价——以鄂尔多斯盆地大牛地气田X井区为例 [J], 魏修平;胡向阳;李浩;赵冀;赵连水
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【钻井 精品】紧盯目标提速提效当好大牛地气田钻井主力军---五普钻井
钻头基础统计数据
钻头直井段进尺对比
钻头绩效排名
钻头直井段机钻对比
二、提速提效工作开展情况
06 落实技术对接、分析、总结
一 开钻前指挥部（项目部）为主体，服务保障单位参与，做好开钻前施工技术 方案对接交底，各项目部专人负责跟踪、督导，确保措施执行到位。
二 是加强 单井总结分析制度 的 落 实 。单井结束后，指挥部派专人到井队落实单 井总结情况，使井队每打一口井，技术水平都有所提升。
目前有1台钻机搬迁至鄂南工区施工长探1井（50849HB），2台钻机已 封存（40675HB、40679HB）
区块
年份
开钻 （口）
完井（口）
完井进尺(m)
钻机月速 (米/台月)
2018 19
18
74122 2586.25
大牛地
2019 44
41
179858 2698.54
对比
+25 +23
+105736 +112.29
通过对2018年施工的7口和2019年施工的19口无导眼水平井的技术指标进行 分析，在完钻井深、水平段长分别增加105m、120m的情况下，钻井周期缩短 1.84天，完井周期缩短2.46天，机钻降低0.9m/h、纯钻效率增加2.42%
二、提速提效工作开展情况
3、定向井
通过对2018年施工的6口和2019年施工的15口定向井的技术指标进行分析， 在完钻井深基本持平情况下，钻井周期缩短4.32天，完井周期缩短3.88天，机 钻增加2.85m/h、纯钻效率降低2.65%
机械钻速 (米/时)
9.97
10.49
+0.52
纯钻利用率 (%)
41.51
水平井段钻井技术措施
水平井段钻井技术措施1、钻具组合⑴9〞1/2井眼：Φ241.3mm钻头+Φ197mm单弯(1.5°) +[631×410]接头+Φ165mm无磁钻铤+[411×410]悬挂短节+Φ127mm无磁承压钻杆+Φ127mm加重钻杆（15根）+Φ127mm钻杆⑵6〞井眼：Φ152.4mm钻头+Φ120mm螺杆+331×310接头+FEWD +Φ120mmMWD悬挂短节+Φ89mm无磁承压钻杆+Φ89mm斜坡钻杆×18柱+Φ89mm加重钻杆×17根+Φ89mm钻杆2、钻进参数⑴9〞1/2井眼：钻压：50-80KN；泵压：12-14Mpa；排量：35－40L/S。
⑵6〞井眼：钻压：20-50KN；泵压：10-12Mpa；排量：15L/S3、技术要求⑴起下钻①井眼准备：下入定向钻具前，要求井眼畅通清洁，钻井液性能达到设计要求，井底无落物。
设备运转正常。
②动力钻具下井前要作好试运转，记录螺杆压降，运转正常方可下井。
③注意井口安全，严防井下落物，下钻禁止使用丝扣保护膜。
钻头过套管头时，防止碰坏牙齿。
④起下钻操作要平稳，严禁猛刹猛放，下钻时严格控制下放速度。
特别注意井眼轨迹曲率变化大的井段起下钻阻卡情况，确保MWD、LWD仪器安全。
⑤下钻遇阻不得硬压，应在畅通井段开泵正常后划眼修整井壁，注意划眼方式，6"井眼严禁用动力钻具划眼。
⑥起钻遇卡不得硬拔，以少提多放为主，严禁多提，若多次活动钻具仍不能通过，则下钻至畅通处，开泵倒划眼起出。
在后期施工中，应在起钻时低速起过造斜段，若发现有遇卡现象，应少提多放，配合转动起出钻具。
在键槽的井段，下入键槽破坏器消除键槽。
避免下入直径略大于钻杆接头外径的钻具，以防止键槽卡钻。
⑦为确保仪器正常工作，下钻过程中每下25柱必须向钻杆内灌一次泥浆，灌泥浆时一定要放入钻杆滤清器，并保证灌满。
⑧下钻到底后，转动转盘，破坏掉泥浆的静切力，钻头离井底5－10米开泵，排量由小到大，先用单凡尔开泵，返出正常后再开两个凡尔和三个凡尔，防止蹩泵或堵水眼。
扭摆定向在鄂北大牛地气田提速的应用
扭摆定向在鄂北大牛地气田提速的应用摘要：在定向过程中，钻具托压的存在不仅大大影响了施工进度，若长时间钻具不动加上操作不当极易产生卡钻事故，增加钻井成本，增强职工的劳动强度。
目前主要是使用旋转导向、地面定向辅助设备、增加井下振动设备、添加润滑剂等解决方案，但存在设备落井风险及作业费用高等问题。
针对配备机械钻机的钻井现场，扭摆定向法可广泛适用于定向井、水平井施工，保障钻压有效传递，实现定向过程中的微复合。
此操作方法不借助于任何提速工具，并且对司钻刹把要求条件不高，在实际应用中起到明显提高定向段机械钻速效果，大大缩短钻井周期，节约钻井成本，推广应用价值高。
关键词：扭摆；定向；提速前言随着陆地油气的不断开发，大斜度定向井和水平井数量也逐步增加，定向过程中，由于钻具处于静止状态易产生托压问题，造成工具面控制困难，上提下放钻具摩阻增大，钻压不能有效的施压在钻头上，导致定向机械钻速低，井眼轨迹难以控制，严重制约了提速的效率，同时也增大压差卡钻的机率。
托压反应现象为钻头位置不变、没有进尺，泵压不升高、不憋泵，工具面基本没有变化，如果再继续加压，钻压会突然释放，可能导致憋泵。
定向钻井中的托压问题可造成工具面摆放／控制困难、下放钻具困难、定向缓慢等问题，严重影响钻井效率，同时极易发生压差卡钻，会增加钻井成本，还增强职工的劳动强度。
目前国内外解决方案包括使用旋转导向、地面定向辅助设备、增加井下振动设备、添加润滑剂等。
上述方案存在设备落井风险以及高昂作业费用等问题，对于低成本开发区块推广应用受限，需要寻找经济有效的解决方案。
我公司钻井队伍多年来在大牛地气田施工，近几年大牛地气田多为大斜度定向井和水平井。
针对定向托压问题，广大技术工作者集思广益、研讨分析，解剖螺杆钻具定向工作原理，改进定向操作方法，使用实时控制转盘调整反扭角配合刹把操作的方法，研究出一套扭摆定向操作方法，它不借助于任何提速工具，能够有效摆脱裸眼段给予钻具托压所带来的的苦恼。
大位移井钻井技术在大牛地气田的应用
以在局部地区满足环保的要求 。⑥用大位移井 可以较好的开发沙漠及 复杂地面条件的油田。
２ 大位移井钻井技术
２１ 井 身剖 面 的 选择 ．
（ 降摩阻降扭矩方法 。①选 用合适 的井眼轨迹。② 选用 具有 ２） 较好润滑性能的钻井液 。③改善泥饼质量 ，减小虑饼对钻柱的接触面 积 。④保持井 壁稳定 ，保持井眼清洁 ，加强固相控制 ，减小缩径和坍
１ 大位移井的优点
型的导向涡轮钻具是在涡轮钻具上带有偏心稳定器，它一般安装在涡 轮钻具的轴承节上 ，常有 １ 偏心稳定器和 ｌ ２ 一 个常规稳定器 。⑦导向 螺杆钻具 。常用的导向螺杆 钻具主要有单弯螺杆 、同向双弯螺杆和反
向双 弯螺杆 。目前在大牛地气 田所钻的大位移井采用导向螺杆钻具， 用单 弯螺杆和采 用随钻测量仪（ ＭＷＤ轨 迹控制与监测进行造斜和稳 ） 斜钻进至设计要求 。
较长延长段井成为大位移水平井 。大位移井 具有井斜角大 、 位移大 、 斜身长 的特点 。大位移井 的测身达到深井 ， 超深井的深度 ， 所以 ，大 位移井 实际上是定ｆ井 、水平井 、深井 、 句 超深井技术 的综合体现 。我 国大位移井钻井在９ 年代以来也取得 了很大发展 ，大牛地气田已完成 ｏ 各种类型大位移井二十余口 ，大位移钻井 水平和速度不断提高。
在 大牛 地 气 田 开 发 中 的应 用 ：
关键词
大位移井是继 定向井 、水平井之后 出现的一种特殊工艺井 ，它始 于２Ｗ纪２年代的美国 ，在２世纪８年代中后期得到快速发展。是在 ｏ： Ｏ ０ ０
海滩 、湖泊、沙漠等复杂地面条件下 ，进行油气资源勘探和开发 的一 种经济而有效 的技术手段。大位移井中 ，当井斜等于或大于｛ 。且有 ｌ ６
大牛地气田大斜度井水平井固井技术
在 大斜 度 段 或 水 平 井 段 ， 泥 浆 的 沉 降产 生 的 水 自 由液 极 易 聚 集 在 井 壁 上 侧 形 成 连 续 的 水 槽 或 水 带 ， 能有 效 胶 凝或形 成 足 够的强 度 ， 不 最终 成 为油 气 窜 流 的通 道 。 ２ ４ 井 眼 条件 问题 ． 钻 具 受力 状 况 导 致 井 眼 椭 圆形 状 ， 井 中 由于 钻 地 层 原 因垮 塌 、 块 ， 成 井 径 扩大 严 重 且 不 规 则 。 掉 造
迹 的差 异 。
触 的面 积来 改 变泄 流结 构 ， 增加 油 气层 产能 。 牛地 大 气 田为 了产 能 建 设 的需 要 也 实 施 了大 斜 度 井 、 平 水 井钻 井 。 大斜 度 井 、 水平 井 固井 同直 井和 常规 定 向井 相 比难 度增 大 。 １ 大斜 度井 、 平井 固 井 的难 点 水
循环 洗井 用 的大 排量 应高 于 固井施 工前 的最大 循 环
而套 管偏 心影 响着岩 屑 携带 及顶 替效 率从 而 影 响固 井质 量 。 内实验 及 现场 经验 表 明 ， 室 只有 居 中度大 于 ６ ， 水泥 质 量才 有保 证 。 ７ 注
２ ３ 自 由 液 问 题 ．
１ １ 套 管 的 安 全 下 入 问 题 ．
３ 大牛 地气 田大 斜 度井 、 水平 井 固井 采取 的工 艺 技
术 措 施 ３ １ 井 眼 准 备 ．
强 化 井 眼准 备 ， 确保 套 管 的顺 利下 入 和 顶 替 效 率 的提 高 。
井斜 角 、 位 角变化 很 大 的弯 曲井 眼 内 ， 方 套管 能 否顺 利通 过 首 先取决 于 套管 管体 允 许 的弯 曲半径 应 小 于井 眼实 际 的 弯 曲半 径 ， 因此 下 套 管 前 必 须 以实 际 资料 进行 弯 曲度 和摩 阻两 方 面 的校核 。
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大牛地气田水平井优快钻井技术
作者：王相春
来源：《中国化工贸易·上旬刊》2016年第09期
摘 要：大牛地气田位于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡东北部，主要含气层位为二叠系山西组和
下石盒子组、石炭系太原组。本工区钻井施工主要有以下特点：钻遇地层多，地层变化大，地
层非均质性强，地层研磨性强，地层可钻性差。根据以上特点及对临井资料的对比分析，通过
优选钻头，制订合理的技术措施，做好防斜工作，提了高机械钻速，取得了很好的成果。
关键词：大牛地气田；水平井；优快钻井
1 大牛地气田的地层特点及钻探难度
1.1 地层简介
大牛地气田位于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡东北部，伊陕斜坡为一西倾的平缓大单斜，整体呈
东北高，西南低，平均坡降为10m/km，平均倾角不到1°，区内构造、断裂不发育，只发育一
些东北向和近东西向宽缓的鼻状隆起。
1.2 钻探难度
该地区主要目的层为二叠系石盒子组、山西组和石炭系太原组。在钻井施工中发现，这一
地区地层极为复杂，岩性变化大，地层非均质性强、研磨性强、可钻性差，给钻井施工带来一
定的难度。
2 提高机械钻速的技术措施
通过借鉴国内外提高机械钻速的经验，结合本工区实际情况，从钻头优选、技术措施制
定、防斜几个方面进行了分析研究，采取了相应提高机械钻速的方法。
2.1 钻头优选
①一开钻头优选：此段地层比较松散，胶结性能差，可钻性好，但易井斜，故一开井段选
用小钻压下机械钻速高的PDC钻头。
②二开上部钻头优选：从安定组至延长组井段，由于该段地层胶结疏松，地层抗压幅度变
化大，夹层多，软硬交替，故宜选用大复合片，短圆弧、深内锥的PDC钻头。如GD1605TQ
型PDC钻头在DPH-44使用过程中进尺912m平均机械钻速20.42m/h。
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③二开中部钻头优选：延长组至和尚沟组属于河流相沉积，胶结疏松、可钻性较好，有多
套夹层。刘家沟地层埋藏深，成岩性较好，泥岩塑性值较大，可钻性差，而在此段地层钻进时
机械钻速较低。通过对二开中上部现场使用后的钻头破坏情况进行分析发现，该井段使用的
PDC钻头主要损坏特征为冠部PDC复合片碎裂、掉片。根据损坏特征分析，认为PDC钻头的
损坏有以下原因：a.地层中存在砾石；b.地层硬夹层较多。
针对以上原因，对上部地层所使用的PDC钻头重新进行了优选，通过对复合片、水利结
构、冠部形状的综合对比分析，我们选用了M1655FC、GD1605TQ型PDC钻头，无论是进
尺、还是机械钻速都有较大的提高，尤其是M1655FC钻头，实现了单只钻头进尺达2145m，
实现了从二开到目的层验收一趟钻完成，提高了机械钻速。
④二开下部：从石千峰组至马家沟组。此段地层地质年代古老，埋藏较深，岩性变化大，
地层研磨性强，可钻性差。据此我们有选出耐磨性较强的GD1605TX型PDC钻头，使用效果
较好。
通过对钻头的优选，提高了单只钻头的进尺，减少了起下钻时间，提高了平均机械钻速。
2.2 技术措施
在优选钻头的同时，还必须根据现场的实际情况采取相应技术措施，这样既可以控制好井
身质量，又可以预防复杂情况的发生，同时也是提高机械钻速的有力手段。
①一开井段：钻头为311mm的PDC钻头，由于井眼尺寸较大，大钻压时容易导致钻具弯
曲而造成一开井斜超标，在钻柱中加大尺寸钻铤增加钻柱刚性，采取低钻压（10-30KN），高
钻速（80-100r/min），大排量（30-32l/s）的技术措施，既可以很好的控制一开井斜又可以提
高机械钻速，在完钻后间歇性的双泵大排量洗井。
②二开上部井段：此段地层夹层多，易井斜采取如下技术措施：采用螺杆加扶正器的钻具
组合及时纠斜，钻进过程中的工程参数为：钻压20-100kN，钻速60-80r/min，排量30-32l/s。
③二开下部井段：地层埋藏较深，均质性较好，地层的研磨性较强，在钻进过程中应根据
不同的岩性采取相应的技术措施。从石千峰组到本溪组采取钻压：40-120KN，钻速：50-
70r/min，排量：30-32l/s的技术措施，马家沟组采取钻压：80-140KN，转速：50-60r/min，排
量：30-32l/s的技术措施，此段所用的钻具组合同二开上部。
2.3 防斜
通过分析发现，大牛地气田的表层井斜的原因是由于钻具的不对称切屑引起的，延安组底
部-延长组井段是地层的“软硬交错”引起的。针对于此，我们分别采用不同的技术措施，对于
一开，前文已经强调过，这里就不赘述。对于二开井段，我们主要采取以下技术措施：①采用
带有螺杆加扶正器的钟摆钻具组合；②控制好二开初始阶段的井斜，在扶正器未出套管前均采
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用10-30kN的小钻压钻进；③及时测斜。坚持每30m测斜一次，及时掌握井下井斜的情况及
变化趋势；④如果2000m以内井段井斜超过2°并且还有增大趋势及时定向纠斜，吊打后测斜
有效果后才能正常钻进。
通过采取以上技术措施，有效地控制了全井的井斜，保证了井身质量，确保了正常进尺时
间，提高了机械钻速。
3 应用情况
2012年以来，通过开展大牛地气田提高机械钻速研究以后在大牛地气田进行了应用，
2013年所钻2口井，平均机械钻速为6.55m/h，2014年所钻水平井平均机械钻速为7.46 m/h，
平均机械钻速提高了13.89%，具有较好的推广前景。
参考文献：
[1]李德红.鄂北工区钻头型号及钻井参数的优化[J].探矿工程（岩土钻掘工程），2005
（8）：50-54.
[2]李百盛，孙光明.用于含砾石且软硬交错地层的新型PDC钻头设计[J].石油机械，2004
（9）：32-34.