水力脉冲空化射流在江苏油田钻井提速中的应用 口严俊红付林吴富生 （中石化江苏油田分公司石油工程技术研究院江苏’扬州２２５００９） 摘要：水力脉冲空化射流钻进是将水力脉冲与空化射流耦合的一种新型钻进方式。江苏油田通过开展水力脉 冲空化射流钻井提速试验，优选试验方案和钻井参数；累计进行了１Ｏ次下井试验，累计进尺６２３８．４ｍ，与同区块 相似井深对比，试验井的机械钻速平均提高１５．２８％，提速效果显著。 关键词：水力脉冲空化射流提速江苏油田 中图分类号：ＴＥ２４２ 文献标识码：Ａ 文章编号：ｌ０ｏ７－３９７３（２０１３）０１０．０４２—０２ １水力脉冲空化射流器工作原理 钻进参数为：钻压３０．４０ＫＮ，泵压８ＭＰａ，转速９０ｒｐｍ，钻 水力脉冲空化射流钻井技术是通过将水力脉冲空化射流 井液密度ｔ．１０ｇ／ｃｍ ，钻井液粘度４８ｓ。 工具安装在钻头上部，以便将井底钻头附近的连续稳定液流 钻进至１２１５ｍ，共钻进２９５．６９ｍ，纯钻时间３０．９７小时，平 变成脉动液流，一方面在钻头喷嘴出口形成脉冲空化射流，提 均机械钻速９．５６ｍ／ｈ。由于钻井速度相比较慢而起钻，分析认 高射流清岩破岩能力；另一方面由于水力脉冲装置产生压力 为是钻头型号与此井段地层不适应。 脉动，可以在钻头附近形成低压区，能够减少环空液柱压力对 第二次入井，从１２１５．００ｍ开始，水力脉冲空化射流器第 井底岩石的压持效应，其机理相当于欠平衡钻井，可以大幅提 二次入井。更换一只新ＰＤＣ钻头，并在钻具组合中增加了直 高钻井速度，但该方法得到的低压仅局限在井底钻头附近区 螺杆。 域，整个环空仍为平衡或过平衡，比欠平衡钻井方法能更好地 钻进参数：钻压２０．４０ＫＮ，泵压１ １－１３ＭＰａ，转盘转速 保ｉｉｉ￣Ｊｔ：壁稳定性。 ５５ｒｐｍ，钻头转速为转盘转速加上直螺杆转速，钻井液密度 江苏油Ⅲ开展水力脉冲空化射流钻井提速试验，累汁进 １．１３．１．１７ｇ／ｃｍ ，钻井液粘度４０－４８ｓ。 行了１Ｏ次下－；Ｊｆ：试验，岽计进尺超过６ｋｍ，试验井的机械钻速 钻进井段１２１５．００－２６７７．５１ｍ，进尺１４６２ｍ，纯钻时间 平均提高１５．２８％，提速效果显著。此外，该水力脉冲发生器工 １０２．７８ｈ，平均机械钻速１４．２２ｍ／ｈ。 作可靠。在近５００ｈ、２６００ｍ进尺工作状况下，所有脉冲发生器 第三次入井，从－；１ｔ－＇深２６７７．５ｌｍ开始，水力脉冲工具第三 均工作正常，能够满足现场要求。 次入井。换下了一只新的ＰＤＣ钻头，采用ｑｌ１７８ｍｍ钻铤的钟 ２现场试验 摆钻具。钻具组合与第一次相同。 江苏油田地层主力层段为盐城组、戴南组、阜宁组等，岩 钻进参数：钻压３０．８０ＫＮ，泵压１２—１４ＭＰａ，转速９０ｒｐｍ，钻 性以各色泥岩为主，夹杂细砂岩：试验区块为江苏油田老区， 井液密度１．１８－１．２０ｇ／ｃｍ ，钻井液粘度４４．４６ｓ。 地层为软到中等硬度地层，试用水力脉冲空化射流器主要目 钻进井段，２６７７．５１．３２１４．００ｍ，进尺５３７ｍ，纯钻进间 的就是提高机械钻速，提高钻井效益。 １００．３２ｈ，平均机械钻速５．３５ｍ／ｈ。本趟钻是由于钻达完￣ｄｉＪ－Ｉ： ２．１富７１—４井试验情况 深而起钻。 富７１．４外是富民油田新布的一口直井，二开－Ｊ 眼直径 ２．１．２试验数据分析与对比 为ｉ１１２１５．９ｍｍ，完钻井深３２１４．００ｍ。 （１）与富１２６—１井对比。 ｔｇ１７８ｍｍ水力脉冲空化射流工具，从＝＿ｊｆ：深９１９．３１ｍ下入， 富１２６．１井为一口直井评价井，富１２６．１井的地层及地层 至完钻，共１４天９ｈ，共入外３次，总使用时间超过２８０ｈ。 岩性与富７１．４井相同，只是地层界面深度有差别。 根据测外资料对富民地区地层可钴性进行分析，结果显 在１３５８．００—２３０９．６１ｍ井段，钻具组合为直螺杆带ＰＤＣ钻 示：富民地区３０００ｍ以上＝』ｌ：段地层可钻性级值 ２～４之问， 头。钻进参数：钻压３０ＫＮ，转盘转速７０ｒｐｍ，钻头转速为 ３０ＯＯｍ以下）Ｉ：段地层可钻性级值 ３～５之间，属于软到中 ７０ｒｐｍ＋直螺杆转速，泵压１２ＭＰａ，钻井液密度１．１２—１．１５ ｇ／ 等 度地层，地层町钻性较好。 ｃｍ ，钻井液粘度４５ｓ。 ２．１．１试验情况 本外段进八９５ｌｍ，纯钻时间５６．５８ｈ， 均机械钻速 第一次入 ，从９１９．３ｌｍ开始下入￣１７８ｍｍ水力脉冲空 １６．８ｌｍ／ｈ。 化射流＿Ｔ具。 在２４３１．４１．２９３３．８１ｍ井段，钻具组合与ｔ同。钻进参数： 钻具组合：ｏ２１５．９ｍｍＰＤＣ＋ｔｇ１７８ｍｍ水力脉冲空化工射 钻压３０．５０ＫＮ，转盘转速７０ｒｐｍ，钻头转速为７０ｒｐｍ－Ｉ－直螺杆 流器＋托盘接头＋Ｏ１７８ｍｍ无磁钻铤ｑ１１７７．８ｍｍ钻铤＋ 转速，泵压１５ＭＰａ，钻井液密度１．２１ １．２２ ｇ／ｃｍ’，钻井液粘度 ｔｌｌ２１４ｍｍ稳定器＋Ｏ１５９ｍｍ螺旋钻铤＋Ｏ２１４ｍｍ稳定器＋ ４７ｓ。 Ｏ１５９ｍｍ螺旋钻铤转换接头＋Ｏ１２７ｍｍ加重钻杆。 本井段进尺５０２．４ｍ，纯钻时间１２８．６２ｈ，平均机械钻速 ——斟协论Ｉ云・２０１３年第ｌ０期（下）—— ３．９ｌｍ／ｈ ｏ 加重钻杆＂２１＋￣Ｄ１２７钻杆。 邵深１井对比井段（７４０．４３．１６０５ｍ），地层：盐一段～垛二 存２９３３．８１－３２８５．９４ｍ井段，钻具组合为ＰＤＣ钻头配合刚 性稳斜钻具。 钻进参数为：钻压７０．８０ＫＮ，转盘转速７０ｒｐｍ，泵压 １５ＭＰａ，钻井液密度１．２４ ｇ／ｃｍ’，钻井液粘度４９ｓ。 ３．９２ｍ／ｈ。 段，不等粒砂岩，砂砾岩、粉砂岩和棕色泥岩成不等厚互层。 钻具组合：Ｏ３１１牙轮钻头＋Ｏ１９７钻铤＋Ｏ３１０稳定器＋ Ｏ１９７钻铤＋ ３１０稳定器＋Ｏ１７８钻挺＋Ｏ１５９钻铤－４－Ｏ１２７加 在相似井段和进尺情况下，机械钻速提高１３．３６％。 本井段进尺３５２．１３ｍ，纯钻时间８９．７２ｈ，平均机械钻速 重钻杆＋Ｏ１２７钻杆。 ４永Ｘ４１井试验情况 选取相同井深的井段进行对比，使用水力脉冲工具的富 ２．７１．４外，相比于富１２６．１井，平均机械钻速均有提高，提高ｉ陋度 永Ｘ４１井同样是一口预探井，水力脉冲空化射流工具从 ２１ｍ下入，至二开完钻起出，共入井２次，累计入井 １１．５７％．５６．７６％。总进尺１４７６．００ｍ，平均机械钻速提高 井深１０７０．３７．８６％。 时问超过２４１．０８ｈ。对比井永３８井是比永Ｘ４１井提前一年完 （２）与富１３５井对比。 成的开发井，两口井均由同一支钻井队承钻。 富１３５井于２００９年１１月３日开钻，ｌ２月２２日完井，完 永安地区地层可钻性较好，地层可钻性级值在２～４之 钻井深３５４６ｍ。２５９９．３２６３ｍ井段为戴二段地层。 间，属于软到中等硬度地层，地层可钻性较好。 在２８２９．４６．３１６４ｍ井段，为ＰＤＣ钻头＋稳斜钻具。钻进 永Ｘ４１井试验井段为１０７０．２１～２１９２．８７ｍ，地层：盐一段 参数为：钻压８０ＫＮ，转盘转速７０ｒｐｍ，排量３２Ｌ／ｓ，泵压１ １ＭＰａ， ～垛二段，砂岩与泥岩、砂质泥岩呈不等厚互层。 钻井液密度１．１８ｇ／ｃｍ￣，钻井液粘度５２ｓ。 钻具组合：Ｏ３１１牙轮钻头＋水力脉冲空化射流器＋Ｏ１９７ 本井段进尺３３４．５４ｍ，纯钻进间７７．６３ｈ，平均机械钻速 钻铤＋０３１０稳定器＋Ｏ１９７钻铤＋０３１０稳定器＋Ｏ１７８钻铤＋ ４．３０ｍ／ｈ。 ｃＤ１５９钻铤＋Ｏ１２７加重钻杆＋Ｏ１２７钻杆。 选取相同井深的外段进行对比，使用水力脉冲空化工具 永３８外对比井段（１２０４．７５～１７９８．９９ｍ），地层：盐一段～ 的富７１．４井的平均机械相比富１３５井，提高了２９．５３％。 垛二段，不等粒砂岩、粉砂岩为主，夹薄层棕红色泥岩。 ２．２富１４２井试验情况 钻具组合： ３１１牙轮钻头＋Ｏ１９７钻铤＋０３１０稳定器＋ 富１４２并是富民油田一口小位移的定向井。水力脉冲空 Ｏ１９７钻铤＋Ｏ３１０稳定器＋Ｏ１７８钻铤＋Ｏ１５９钻铤＋Ｏ１２７加 化射流器从外深１０４２．１ｌｍ下入直至完钻，共入井２次。为确 重钻杆＋Ｏ１２７钻杆。 保试验具有很好的可对比性，选择在盐城组～垛二段不同直 在相似井段进行对比，机械钻速提高２２．３８％。 井段进行提速对比试验。该地层可钻性变化不大，可钻性级 ３总体对比情况 值小于３级，属于易钻地层。 通过对５口井的试验情况作总体对比分析，累计试验进 在井深１０４２．１１－１３９８．３４ｍ试验井段，地层为盐一段～垛 尺６２３８．４ｍ，平均机械钻速７．６２ｍ／ｈ，与采用常规钻井技术对 二段，棕色砂泥岩、棕红色泥岩为主。钻具组合为ＰＤＣ配合水 比井段平均机械钻速为６．６１ｍ／ｈ相比（统计对比数据），机械钻 力脉冲射流器的稳斜钻具。 速平均提高１５．２８％，提速效果显著。 对比井段井深２９３．００．１０４２．１１ ｍ，地层为盐二段、盐一段， ４结论及建议 流砂层、棕色粉砂质泥岩。钻具组合相同，只少下入水力脉冲 （１）水力脉冲空化射流钻井技术是一种简单、实用的提速 射流器。 技术。 ・ 通过对不同井段的对比分析结果来看，采用脉冲水射流 通过５口井１０次下井试验，累计进尺超过６ｋｍ，机械钻 钻井技术的井段机械钻速有了较大的提高，同对比井段相比， 速平均提高１５．２８％，提速效果明显，初步形成一套适合江苏油 使用相同的钻具组合和钻头，钻进参数相当，试验井段机械钻 田软中硬地层安全高效钻井新技术。 速提高，ｌ５．０５％。 （２）水力脉冲发生器工作可靠，使用寿命长，可以满足现场 ２．３邵Ｘ２０井试验情况 要求。 邵Ｘ２０并足一［』预探扑，二开井眼直径为ｃＤ３１１．１ｍｍ，完 富７１．４ Ｊｌ：总使用时间超过２８０ｈ，总进尺２３００ｍ；邵Ｘ２０ 钻井深３８６０．００ｍ。Ｏ２２８ｍｍ水力脉冲空化射流工具，于２０１ １ 井总纯钻进时间４８５．６８ｈ，总进尺２６００ｍ，其他脉冲发生器均 年５月１１日２０．００从井深１１ｌｍ下入，至２０１１年６月４日 工作正常，能够满足现场要求。 １４：ＯＯ打完二开井深完钻，共２２天１８小时，工具入井３次，累 计入井时间超过２５０ｈ。 参考文献： 邵Ｘ２０井试验井段为６２１．６４．１４９５．６２ｍ。地层为盐一段 【１】潘德元，罗群，张晓锋，等．水力脉冲空化射流钻进机理及现 ～垛二段，岩性为不等粒砂岩、泥质粉砂岩与棕色泥岩、砂质 场应用［Ｊ］．江汉石油学院学报，２００９，３１（４）：２７４－２７６． 泥岩呈不等厚互层。 【２】李根生，史怀忠，沈忠厚，等．水力脉冲空化射流钻井机理与 钻具组合：Ｏ３１１牙轮钻头＋水力脉冲空化射流器＋Ｏ１９７ 试验［Ｊ］．石油勘探与开发，２００８，３５（２）：２３９—２４３． 钻铤＋Ｏ３１０稳定器＋Ｏ１９７螺旋钻铤＋Ｏ３１０稳定器＋ｃＤ１７８螺 【３］王学杰，李根生，康延军，等．利用水力脉冲空化射流复合钻 旋钻铤＋Ｏ１５９螺旋钻铤＋Ｏ１５９螺旋钻铤＋保护接头＋Ｏ１２７ 井技术提高钻速［Ｊ］．石油学报，２００９，３Ｏ（１）：１１７－１２０． ——斛协论Ｉ云・２０１３年第１Ｏ期（下）——
