綏中油田鉆頭優(yōu)選及應(yīng)用分析

　　綏中油田發(fā)現(xiàn)于1987年，是在渤海海域發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)石油儲量超過億方的大型稠油油田。綏中油田調(diào)整井屬于井間加密，用一位中海油鉆完井專家的話說是“在兩個(gè)掃把之間再插一個(gè)掃把”，項(xiàng)目實(shí)施難道大[1-5]，主要難點(diǎn)：（1）叢式加密井井間防碰風(fēng)險(xiǎn)大；（2）衰竭油藏儲層保護(hù)難；（3）調(diào)整井需要提高鉆井時(shí)效，降低費(fèi)用。通過鉆頭高效的機(jī)械鉆速和鉆頭總進(jìn)尺，減少因鉆頭因素起下鉆的次數(shù)，保障鉆井作業(yè)時(shí)效，降低作業(yè)費(fèi)用。為此對鉆頭的能力提出了更高的要求。調(diào)整井項(xiàng)目通過建立鉆頭選型原則，優(yōu)選鉆頭型號，有針對性的優(yōu)化鉆頭結(jié)構(gòu)，取得了良好效果。
　　1 綏中油田基本情況
　　1.1 地層特性
　　綏中油田主要目的層在東營組，要揭開東營組油層，需要鉆穿平原組、明花鎮(zhèn)組、館陶組地層。明化鎮(zhèn)組地層：上部以中砂巖為主，夾薄層綠灰色泥巖，地層抗壓強(qiáng)度在1000psi以內(nèi)；下部為中砂巖、細(xì)砂巖為主，地層抗壓強(qiáng)度在2000psi以內(nèi)。館陶組地層：上部為含礫中砂巖，地層抗壓強(qiáng)度在3000psi以內(nèi)；下部為礫巖，地層抗壓強(qiáng)度在3000～6000psi。東營組地層：灰色泥巖、泥質(zhì)細(xì)砂巖，細(xì)砂巖交互，東營組地層抗壓強(qiáng)度一般在3000psi以下，泥巖夾層地層抗壓強(qiáng)度較高，局部超過6000psi。
　　1.2 鉆井工程介紹
　　綏中油田開發(fā)井的常規(guī)定向井的井身結(jié)構(gòu)，24"隔水導(dǎo)管入泥50m，一般在平臺安裝初期就已經(jīng)錘入。一采用17-1/2"井眼鉆進(jìn)至200m左右，二開一只PDC鉆頭鉆進(jìn)至館陶底礫巖后，通常完成一口常規(guī)定向井二開需要3只鉆頭，3次起下鉆更換鉆頭作業(yè)，降低了作業(yè)效率，增加了鉆井工期。
　　根據(jù)綏中油田地層特點(diǎn)，地層從平原組地層到東營組目的層，地層抗壓強(qiáng)度都比較低，全井段適合采用PDC鉆頭鉆進(jìn)。如果能夠?qū)崿F(xiàn)1只PDC鉆頭鉆穿館陶底部礫巖，且能繼續(xù)在東營組保證較好的機(jī)械鉆速，鉆至完鉆井深，那么就可以節(jié)省2趟起下鉆的時(shí)間。
　　近年來，針對1只PDC鉆頭不能鉆穿館陶組底部礫巖和鉆頭出現(xiàn)的斷齒、齒缺損、齒脫落、泥包及保徑磨損等問題進(jìn)行研究分析，提出鉆頭改進(jìn)方案。根據(jù)地層特性，對鉆頭型號進(jìn)行優(yōu)選，逐步提高了1只PDC鉆頭鉆穿館陶組底部礫巖的成功率，并最終實(shí)現(xiàn)了一口常規(guī)定向井二開僅使用1只鉆頭鉆至東營組完鉆井深的目標(biāo)。
　　2 鉆頭優(yōu)選方法應(yīng)用
　　綏中油田開發(fā)初期鉆頭選型是基于“地層因素”提出和建立的等概鉆頭選型方法，由目前我國石油行業(yè)內(nèi)部行之有效的利用巖石可鉆性選擇鉆頭類型的方法提煉總結(jié)而得。早期綏中油田鉆井使用的PDC鉆頭不能鉆穿館陶組底部礫巖，由于鉆頭原因一口井二開需要起下鉆3次。根據(jù)使用出現(xiàn)的問題，通過完善鉆頭的切削結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)抗沖擊性，延長使用壽命。保證了PDC鉆頭能夠鉆穿館陶組底礫巖，但是使用時(shí)存在泥包現(xiàn)象，影響機(jī)械鉆速，且未能實(shí)現(xiàn)1只PDC鉆頭，鉆至完鉆井深的目標(biāo)。 　　綏中油田一期調(diào)整井項(xiàng)目，根據(jù)海洋鉆井作業(yè)區(qū)域特殊，鉆井日費(fèi)較高的特點(diǎn)，確定了鉆頭優(yōu)選原則：在鉆頭相同條件下，盡量選擇機(jī)械鉆速高、進(jìn)尺多的鉆頭。并通過技術(shù)效益指數(shù)TBI[1]（technology benefit index），對鉆頭性能高低進(jìn)行評價(jià)，把指數(shù)最高的鉆頭作為優(yōu)選對象。該指數(shù)的計(jì)算公式，TBI=平均機(jī)械鉆速×鉆頭進(jìn)尺，單位為Li。以旅大油田A平臺現(xiàn)場作業(yè)資料為基礎(chǔ)，通過統(tǒng)計(jì)分析該地區(qū)大量的資料，在各種條件都相同的情況下，優(yōu)選進(jìn)尺多、機(jī)械鉆速較高的鉆頭，即優(yōu)選鉆頭技術(shù)效益指數(shù)TBI較高者。綏中油田某平臺最終選用了Si719VHBPX型號鉆頭，實(shí)現(xiàn)了一只PDC鉆頭完成一口井二開由二開平原組鉆穿明花鎮(zhèn)組館陶組至完鉆井深東營組地層的突破。
　　3 鉆頭優(yōu)化措施
　　根據(jù)綏中區(qū)塊和旅大區(qū)塊地層的特點(diǎn)，開發(fā)設(shè)計(jì)出Si719VHBPX新型號鉆頭。為了實(shí)現(xiàn)1只鉆頭由二開明花鎮(zhèn)組鉆穿館陶組至完鉆井深東營組地層的目標(biāo)。通過油田老井資料統(tǒng)計(jì)，針對鉆頭抗沖擊能力弱，防泥包能力差、機(jī)械鉆速不高等問題，對鉆頭進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。Si719VHBPX型號鉆頭優(yōu)化措施。（1）增強(qiáng)鉆頭抗沖擊性，延長使用壽命措施。使用具有很好的韌性和抗沖擊性強(qiáng)的鋼體PDC鉆頭，它能吸收沖擊載荷，不易產(chǎn)生共振，在動態(tài)工作環(huán)境下有利于鉆頭的保護(hù)；為了滿足在較大鉆壓作用下鉆頭各部位受力均勻，沒有應(yīng)力較集中的缺陷，選擇中長拋物線的冠部形狀。（2）保證較高機(jī)械鉆速措施。采用廠家獨(dú)有的抗沖擊性強(qiáng)的19mm復(fù)合片切削齒，保障切削齒在鉆館陶底礫巖地層時(shí)不易被損壞。（3）防泥包措施。剛體鉆頭冠部的刀翼又高又窄，可有效地增加鉆頭冠部的排屑空間和排屑槽面積。較多噴嘴數(shù)量（9個(gè)）和額外的固定流道，增強(qiáng)了鉆頭清洗效果，不易泥包，提高了其在東營組易泥包地層的機(jī)械鉆速。（4）加強(qiáng)鉆頭保徑措施。PX特征，用金剛石覆蓋整個(gè)保徑部分，在抗沖擊性較強(qiáng)的館陶組底礫巖地層工作時(shí)，加強(qiáng)保徑保護(hù)，延長鉆頭的使用壽命。（5）其它措施。在每個(gè)刀翼上部布置了倒劃眼切削齒，在起鉆時(shí)針對發(fā)生縮徑井段進(jìn)行倒劃眼作業(yè)，充分利用倒劃眼齒使井眼得到優(yōu)化，避免保徑部分磨損，減少潛在的卡鉆發(fā)生。
　　4 鉆頭使用效果
　　綏中油田某平臺共施工12口井，其中N1井和N6井使用Si719VHBPX型號鉆頭，實(shí)現(xiàn)了二開12-1/4"井眼由平原組鉆穿明花鎮(zhèn)組館陶組至完鉆井深東營組地層。從以下幾個(gè)方面分析該型號鉆頭使用效果。機(jī)械鉆速分析。該型號鉆頭優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：（1）單只鉆頭進(jìn)尺多，達(dá)到1660m。（2）高效的機(jī)械鉆速。在整個(gè)二開過程中均保持較高的機(jī)械鉆速，甚至在館陶組地層最高平均機(jī)械鉆速達(dá)到90.67m/hr。
　　　　束語
　　（1）通過優(yōu)化選擇鉆頭型號，及針對地層特性進(jìn)行“量體裁衣”式的鉆頭優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了使用1只Si719VHBPX型號鉆頭鉆穿明花鎮(zhèn)、館陶組，鉆至東營組完鉆井深的新突破。該型號鉆頭在單只鉆頭進(jìn)尺和機(jī)械鉆速上均滿足作業(yè)要求，減少因鉆頭因素起下鉆次數(shù)，縮短鉆井周期，提高鉆井效益，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。
　?。?）根據(jù)海洋鉆井作業(yè)特點(diǎn)，引入可靠實(shí)用的鉆頭型號優(yōu)選原則及方法，以提高單只鉆頭的總進(jìn)尺，平均機(jī)械鉆速為途徑，最終實(shí)現(xiàn)縮短建井周期，降低鉆井成本的目的。同時(shí)，為該地區(qū)鉆頭選型提供了理論依托。