商河区块砂岩地热井钻井提速技术探讨

商河区块砂岩地热井钻井提速技术探讨

赵吉涛谭勇王登宇庞应刚李志武

西南石油工程有限公司临盘钻井分公司251500

摘要：地热井钻完井工艺与普通油井区别较大，因完井抽水排量较大原因，井径也相对较大，从而影响了钻进过程中机械钻速。本文通过对商河区块砂岩地热井地层岩性的研究，通过对钻头优选、优选钻井参数、高泵压喷射钻井、钻井过程中优选钻头及钻井参数，优化剖面设计，以及钻井新工具的应用，提高钻井过程机械钻速，缩短钻井周期，以达到减少钻井成本的目的。

关键词：地热井；砂岩；钻井参数；钻头；钻井提速

1影响机械钻速的因素

影响钻速因素有两种,分别是可控因素和不可控因素。可控因素主要是指钻井技术水平和人为因素，而不可控因素主要是指地层条件。

1.1地层条件

•地层压实程度（埋深、抬升）

•岩性（UCS、可钻性，研磨性等）

•地层倾角（造斜率）

•地层非均质性

•地应力（压力系统）

•复杂特殊地层（盐、煤、断层等）

1.2技术水平

•钻机装备与配套工具

•破岩方式与破岩工具

•钻井（水力）参数优选

•钻井方式（不同循环介质）

•钻井液体系及性能

•井身结构与钻具组合

•人员水平

2商河区块砂岩地层进行研究

2.1商河区块地热井施工钻遇地层

第四系平原组（Q）、新近系明化镇组（Nm）、新近系馆陶组（Ng）、古近系东营组(Ed)、古近系沙河街组（Es）地层。

2.2主要地层特点：

（1）上部平原组地层为砂质泥岩、中细中粗砂岩，主要成分为石英、燧石，底部为砂砾岩，分布井段在500～1100米井段。

（2）中部馆陶组地层为砂质泥岩、中细砂岩不等厚互层，井段1100～1500米左右，部分地层含砾石，砾径3～15mm，岩性均质性差，可钻性差。

（3）下部为东营组或沙可街组地层，主要为灰绿色闪长玢岩、浅成岩中具斑状结构，且斑晶以斜长石和暗色矿物为主，存在火山侵入岩。

2.3岩石可钻性、硬度分析

通过对比可以发现，根据地层特性，在二开采用BTM115Hm钻头配合脉冲喷嘴在平原组以及馆陶组中上部地层，大幅度解放机械钻速，在馆陶组底部含砾石地层，采用LRT127钻头配合中长喷嘴喷射钻进，钻穿砾石层的同时达到提速效果。

4优化剖面计

（1）剖面采用直－增－稳－微降小S型五段制剖面优化为直-增-稳三段制剖面，减少施工难度，减少了下部调整风险，提高钻井速度。

（2）适当提高造斜点，增大了中靶范围，早期在上部地层形成的位移由于趋于靶点，使下部井斜方位控制范围增大，降低了施工难度。

（3）提高施工的准确性和轨迹预测能力，多复合少滑动，提高施工效率。停泵接单根前摆好工具面，保证接单根后工具面到位，尤其是井深时摆工具面时间较长，可以减少摆工具面时间。

（4）根据地层特点选择合适的调整时机，以提高调整效率。

5钻井参数优选及水力参数优选

钻井参数优选，在一定的客观条件下，根据不同参数配合时各因素对钻进速度和钻头寿命的影响规律，采用最优化方法，选择合理的钻进参数配合，使钻进过程达到最优的技术和经济指标。

不同参数对钻速的影响规律：

钻井参数优选步骤：

确定标准→建立目标函数→在各种约束条件下寻求目标函数的极值点→满足极值点条件的参数组合得到最优参数（钻头最优磨损量、最优钻压和最优钻速）。

6高泵压喷射钻井

高泵压喷射钻井能有效改善井底流场，减轻垫层，提高钻井液携屑能力，是钻井提速的一个重要手段。通过钻井实践表明，泵压上升，机械钻速大幅度提高，成本下降。例如：14～16MPa比10～12MPa机械钻速提高24%，成本下降21%。

7大扭矩螺杆推广应用

目前使用较普遍螺杆有5LZ165、5LZ172、7LZ172单弯螺杆，动力依次增加，可提供更好的扭矩，推荐选用扭矩大的172螺杆或7：8的螺杆，以提高井下动力，使钻压得到释放。

结论

通过商河区块地层岩性的研究，确定了地热井施工区块不同层位岩石的硬度级别及可钻性极值，为钻头选型提供依据；通过对各区块地层岩石组分、硬度及可钻性的研究，进行钻头优选，在二开后采用BTM115Hm钻头配合脉冲喷嘴在平原组以及馆陶组中上部地层应用，最大程度解放机械钻速；在馆陶组底部含砾石以及以下地层，采用LRT127型钻头配合中长喷嘴喷射钻进，在可以钻穿砾石层的同时达到提速效果。钻井过程中优选钻头及钻井参数，优化剖面设计，以及大扭矩单弯螺杆等技术及工具的应用，进一步达到钻井提速的目的。

参考文献

[1]程荣超.钻井综合提速技术探讨，2016.03.

[2]赵光贞.山东地区地热井钻井工艺技术2006.