樁海10A井三開段鉆頭應(yīng)用分析

　　樁海10A井是勝利海上近年來少有鉆遇的深井、定向井，其設(shè)計(jì)井深為4839m，構(gòu)造位置為埕寧隆起埕北低凸起東南部樁海10潛山。經(jīng)鄰井樁海10實(shí)鉆證實(shí)，該區(qū)塊自下而上發(fā)育下古生界、中生界、沙河街組、東營組、館陶組、明化鎮(zhèn)組和第四系地層。
　　1基本概況
　　樁海10A井共四個開次，在實(shí)際施工過程中，自2442m進(jìn)入東營組地層，二開實(shí)完鉆井深2455m。該井三開為長裸眼穩(wěn)斜井段，井眼為Φ241.3mm，設(shè)計(jì)三開完鉆井深4303m，井斜22.07度。其中根據(jù)鄰井地質(zhì)預(yù)告，預(yù)測該井三開段主要巖性為：
　　1）東營組3080m，上部以泥巖為主夾薄層含礫砂巖、細(xì)砂巖、粉砂巖，下部為大套暗色泥巖、油泥巖。
　　2）沙河街組3240m，上部為泥巖與細(xì)砂巖、粉砂巖互層，下部為大套砂礫巖。
　　3）中生界4160m，為大套的砂礫巖、砂巖夾泥巖的組合，局部以泥巖為主夾薄層砂巖，底部見多套煤系地層及閃長玢巖（底部注意是否有上古地層的灰?guī)r及鋁土質(zhì)泥巖等標(biāo)志巖性）。
　　從上可知，該井三開段鉆穿的主要層位是東營組、沙河街及中生界，層位地層組分多，巖性復(fù)雜，存在又漏又涌的地層，并且又是定向及穩(wěn)斜井段，所以施工難度較大，其中鉆頭的正確使用和選型對鉆井時效、井下安全等方面有著重要影響。
　　2現(xiàn)場應(yīng)用分析
　　在三開初期，根據(jù)鄰井預(yù)測東營組上部以泥巖為主夾薄層砂巖，下部為大套暗色泥巖、油泥巖，因此經(jīng)過項(xiàng)目組、平臺與甲方監(jiān)督商討，決定選用四川深遠(yuǎn)的241.3mmDF1605U鉆頭，該鉆頭為五刀翼，切削齒為φ16mm×29+φ13mm×6，現(xiàn)場施工中，通過PDC鉆頭+井下螺桿動力鉆具優(yōu)配技術(shù)，保持鉆壓30-40kN，順利鉆穿了東營組、沙一段。在3147m時曾起鉆對該只鉆頭進(jìn)行觀察分析，發(fā)現(xiàn)鉆頭保持80%的新度，在3186m東營組結(jié)束后，繼續(xù)使用鉆頭鉆至3258m，鉆時變慢，判斷鉆頭磨損嚴(yán)重，起出鉆頭未泥包，但磨損嚴(yán)重，該鉆頭總進(jìn)尺803m，平均機(jī)械鉆速8.41m/h。
　　在接下來井段，地質(zhì)預(yù)測沙河街下部含有砂礫巖，因此更換牙輪鉆頭HJT517G，實(shí)鉆發(fā)現(xiàn)本段地層巖性為灰色礫狀砂巖，可見砂礫巖，粒徑為7-8mm，對鉆頭磨損嚴(yán)重，機(jī)械鉆速較低。在鉆至3332m，起鉆更換牙輪鉆頭HJT537G，在3339m順利鉆穿沙河街，進(jìn)入中生界，中生界地層中主要以含礫細(xì)砂巖為主，夾薄層泥巖（3-5m），與沙河街組比，中生界膠結(jié)物為泥巖，而沙河街組的膠結(jié)物為鈣質(zhì)和硅質(zhì)，膠結(jié)強(qiáng)度不如沙河街組，礫石粒徑也較小，故相對于沙河街30-40min/m的鉆時，同等鉆壓下，中生界鉆時一般在20-25min/m。
　　在進(jìn)入中生界砂泥互層段后，為提高鉆井時效，經(jīng)項(xiàng)目組、平臺與甲方商議更換PDC鉆頭，決定使用前井段表現(xiàn)較好的深遠(yuǎn)DF1605U鉆頭，在鉆進(jìn)前期取得了較好的效果，但是在使用后期由于自然造斜力過大，井斜始終保持增長趨勢，井身軌跡的變化限制了鉆壓，影響了機(jī)械鉆速。然而地質(zhì)也預(yù)測在3760m后即將進(jìn)入含礫砂巖，不適合PDC鉆頭，綜合考慮，果斷起鉆更換牙輪鉆頭，該井段的軌跡變化影響了PDC鉆頭的發(fā)揮。
　　下面通過更換牙輪鉆頭和鉆具組合對井身軌跡進(jìn)行了良好控制，但是由于儀器原因，該只牙輪并未取得較多進(jìn)尺。再繼續(xù)使用牙輪鉆頭鉆穿含礫粗砂巖后，井段進(jìn)入以泥巖為主，夾薄層砂巖段，在判斷鉆頭壽命即將到達(dá)，經(jīng)商議，選用鉆井院的五刀翼P5263SJ鉆頭，從使用效果來看，鉆頭在保持井身軌跡正常的情況下，小鉆壓鉆進(jìn)取得了4.16m/h的機(jī)械鉆速，表現(xiàn)良好，并且起出鉆頭觀察，發(fā)現(xiàn)鉆頭胎體完好，但外徑磨損2mm，不可再用。更換牙輪鉆頭后，經(jīng)地質(zhì)確認(rèn)自4252m進(jìn)入下古生界，三開達(dá)到完鉆要求。
　　3經(jīng)驗(yàn)總結(jié)
　　1）鉆頭在選型方面，以地層特點(diǎn)為依據(jù)，從井身軌跡控制、鉆井時效提速、井下作業(yè)安全等方面綜合考慮，對鉆進(jìn)參數(shù)、水眼尺寸進(jìn)行了比選，用試鉆的方法確定不同井段的參數(shù)；
　　2）在施工中，通過綜合錄井技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)時掌握了鉆井參數(shù)、泥漿參數(shù)變化及返出巖屑情況，對鉆頭在井底的工作情況實(shí)時監(jiān)測，保證了三開段無任何鉆井事故發(fā)生。
　　3）通過對起出鉆頭的分析研究發(fā)現(xiàn)，深遠(yuǎn)DF1605U鉆頭在東營組和沙河街上部表現(xiàn)較好，取得了8.41m/h的機(jī)械鉆速，但井身軌跡的變化限制了后期PDC鉆頭和牙輪鉆頭的發(fā)揮；
　　4）鉆井液方面，三開鉆井液體系由二開鉆井液轉(zhuǎn)換而來，其配方：海水+0.3～0.5% 天然高分子包被劑IND-30 +2～3%抗高溫降失水+2-3%磺甲基酚醛樹脂+1-2%無熒光白瀝青+1-2%固體聚合醇+0.1～0.2% 流型調(diào)節(jié)劑+0.5-1%氨基聚醇，既保持流變性，穩(wěn)定了井壁，又避免了鉆頭泥包現(xiàn)象發(fā)生，并且通過添加固體聚合醇，增加泥漿潤滑性，解決了滑動鉆進(jìn)機(jī)械鉆速慢、定向托壓嚴(yán)重等問題；
　　5）在三開鉆進(jìn)后期，由于鉆井液的高密度、高粘度，時而發(fā)生粘卡現(xiàn)象，若鉆頭發(fā)生泥包，不能猛提猛放，要采取旋轉(zhuǎn)、甩動的方法消除泥包。