1、1吐哈油田勘探钻井技术现状及对策摘 要：吐哈油田已登记的勘探区域包括吐哈盆地、三塘湖盆地、民和盆地、银根-额济纳旗盆地等，共 21 个矿权区块，面积44099.4km2。针对吐哈油田所属探区复杂的地表及地下地质条件，油田公司注重钻井新技术的引进与开发，努力向技术进步要效益，以技术进步拓展勘探领域，初步形成了具有吐哈特色的钻井技术系列。但复杂的地质条件也制约了勘探工作的展开，钻井工程中还是存在诸多问题，本文就勘探钻井工程技术中存在的问题提出一些对策建议。 关键词：吐哈油田 勘探 钻井技术 对策建议 一、勘探概况 吐哈油田已登记的勘探区域包括吐哈盆地、三塘湖盆地、民和盆地、银根额济纳旗盆地等，共
2、21 个矿权区块，面积 44099.4km2，行政区划分属于新疆、甘肃、青海、宁夏、内蒙等 5 个省区。各探区累计完成二维地震 81160.32km，三维地震 3987.82km2，物化探 50731.5km2，钻探井316 口，总进尺 98.48104m。 1.吐哈盆地 吐哈盆地位于博格达-哈尔力克山以南，觉罗塔克山以北，中部发育火焰山山脉，为一呈东西走向的条形山间盆地。盆地自然条件极差，5.3104km2 内，山地、丘陵、沼泽、沙漠、城市、农田、村镇等应有尽有；典型的内陆干旱气候，平均年降雨量 25mm、蒸发量高达 2800mm，春2秋季节多风，8 级以上大风天气最多达 68 天，给勘探带
3、来较大的困难。探明油气当量储量 2.89108t，建成 300 万吨原油生产能力。 2.三塘湖盆地 三塘湖盆地位于新疆维吾尔自治区巴里坤哈萨克自治县和伊吾县境内，东经 91309545，北纬 43254500。夹持于莫钦乌拉山与苏海图山之间，呈北西南东向条带状分布。盆地东西长约500Km，南北宽 4070Km，第四系覆盖面积 2.3104km2，有效勘探面积8000Km2。盆地内除个别低矮的山丘外，多为戈壁、沼泽，地形相对平坦，海拔一般为 600800m 之间。盆地内气候条件较为恶劣，冬季寒冷，无霜期短（410 月） ，且伴有较大风沙；夏季酷热干燥，最高气温可达40（78 月） 。每年 410
4、 月是进行勘探生产的有利季节。由于地处偏远，地方经济欠发达，交通、通信及生活保障十分不便。探明石油地质储量 150104t，控制石油地质储量 9581104t。 3.民和盆地 民和盆地地处于甘肃中部，工区地表以山地、黄土源为主要特色。勘探面积 1.12104km2。发现了海石湾和虎头崖浅层油藏，控制石油地质储量 354104t。 二、勘探钻井技术现状 针对吐哈油田所属探区复杂的地表及地下地质条件，油田公司注重钻井新技术的引进与开发，努力向技术进步要效益，以技术进步拓展勘探领域，初步形成了具有吐哈特色的钻井技术系列。 吐哈盆地侏罗系油藏，圈闭类型多；储层中低孔、低渗、砂体相变3迅速；单井自然产量
5、偏低；上覆齐古组地层发育巨厚的易膨胀泥岩；中下侏罗统煤系地层集中发育，给勘探钻井带来一系列困难。配套了适应了侏罗系地层的优化钻井参数与水力喷射优质快速钻井、井壁稳定、分级注水泥固井工艺、油层保护和煤层段安全钻进等技术；形成了“普通般土-钾铵基聚合物-钾盐聚磺”的“三段制”钻井液体系。 深井超深井优快钻井技术的基本成熟。采用了地层三压力预测技术确定钻井液密度、应用钻头选型技术优选了钻头序列、应用深井固井技术保证深井固井质量；采取“进一退二” 、 “控制钻时”等措施保证了煤系地层的钻井安全。 台南凹陷鲁克沁稠油富集带的主要特点是：油藏埋藏深度大（22003500m） ；储层物性中等（平均孔隙度为
6、17.530.4%，平均渗透率为 94.9401.410-3m2） 。原油具有高密度（0.960.97g/cm3） 、高粘度、高凝固点、高非烃含量和中等含蜡量的“四高一中”特点。配套采用了屏蔽暂堵稠油油层保护技术及长筒取心技术，提高了钻井时效、有效地保护了油层。 山地高陡构造油藏勘探钻井技术：吐哈盆地火焰山地区地表山高谷深、老地层出露，地下有大断裂存在，地层倾角大，油气聚集于断层下盘构造中，多年来勘探工作一直难以展开。大斜度、大井眼定向井钻井技术。利用抑制盐膏层钻井液体系、及时下入强增斜钻具组合、优化钻具组合三开、应用顶驱钻机等技术措施，克服了上部塑性、中部易垮等难钻地层等钻井技术难题。 三、
7、勘探钻井主要技术难题 4吐哈盆地勘探程度虽然比较高，但仍具有广阔的勘探领域。火焰山逆掩带多期构造与辫状河三角洲砂体复合叠加，油气源充足，是探索构造和非构造复式油气藏的主攻方向；深层资源丰富，生储盖配置好，印支期古构造发育，出油点多面广，勘探程度低，是发现整装油气田的重要领域。三塘湖盆地马朗、条湖凹陷已发现整装控制储量，资源潜力较大，是近期增储上产的现实区带。这些领域复杂的地质条件，制约了勘探工作的展开。钻井工程存在的主要问题： 1.地质因素的不确定性 地质设计提供的地层压力曲线精度不够，难以作为钻井施工的可靠依据。给井身结构和钻井液密度设计带来影响，还可能在同一裸眼井段内打开两个或多个压力系统
8、，容易引发井下事故。 在断裂带等地质条件复杂的地区，由于对构造的描述、断裂系统的研究以及这些因素对钻井的影响研究不够，导致钻井设计、施工对突发事件的预防措施缺乏针对性。 2.井身结构单一 井深小于 3200m 的井，采用 339.7mm+177.8mm 两层套管结构；4500米以内的井，基本采用 339.7mm+244.5mm+139.7mm 三层结构；4500m 以上的深井，用 508mm+339.7mm+244.5mm+139.7mm 四层结构。 这种结构容易导致大段大井眼钻进，影响机械钻速，延长钻井周期，增大井下复杂出现的机会；按照现有装备和技术，如果增加套管层次，钻井成本和周期也将大幅
9、度增加。 3.大尺寸井眼钻井速度慢 吐哈盆地，3000m 以内，311mm 钻头的机械钻速为524m/h，444.5mm 钻头为 12m/h，甚至低于 1m/h；3000m 以下井段，311mm 钻头机械钻速为 0.801.5m/h，仅为 216mm 钻头的20%30%。 三塘湖盆地二叠系，火成岩发育，岩石硬度大、耐研磨性极强，憋跳钻严重，严重影响钻速和钻头的正常使用。例如马 9 井在 3000 m（P2t）以后，机械钻速一般 0.7-0.8 米/时、最高 1.33 米/时，最低0.35 米/时。 主要原因是： 岩石机械特性变化大。随着埋藏深度的增加，地层成岩程度加深，抗压强度、抗剪强度和塑性
10、系数也随之增大，可钻性变差。 钻机破碎岩石的机械能量明显不足；水力能量不足，钻井液返速低、流变性差，井底清洁不彻底。 在高陡构造、地应力复杂等易斜地区，为了控制井身质量而被迫采用钟摆钻具组合轻压吊打，缺乏积极有效的防斜工具和措施。 可以选择的钻头类型少。444.5mm 和 311mm 铣齿钻头只有P1、P2、P3，444.5mm 镶齿钻头以 XHP2、XHP3、J22、J33 为主，311mm 镶齿钻头为 XHP2、XHP3、J22、J33。 4.深层小井眼机械钻速低 216mm 井眼，一般机械钻速为 1.2-2.0m/h，而深井仅为 0.45-1.0m/h。 主要原因是： 随着埋藏深度的增加
11、，含泥质岩石力学性质逐渐从脆性向塑脆性或6塑性转化，破碎困难。 深部井段喷射钻井 90%以上的水力能量都用于克服沿程阻力，传递给钻头的能量不足 10%，清洁井底的能力变差。 受钻具性能及钻机负荷的制约，钻压和转速难以提高。 钻头以 J22、ATJ22、ATM22、J33 为主，选择余地小。 5.钻井液性能不适应复杂地层 现有“上部多聚，下部多磺”的技术路线，不能适应复杂和特殊岩性地层。 抑制盐膏浸的能力差。钻遇盐膏层时，钻井液失水和触变性加大、流动性变差，难以处理，常常导致缩径、阻卡。预处理不能从根本上解决问题。 对煤层的防塌、封堵能力差。没有良好的造壁封堵能力、抑制性不够、失水过大。 高温稳
12、定性差。在高温环境中，井底实际性能与地面测量的性能差异较大，钻井液的维护处理不易控制。 携岩能力不够，特别是不能满足大尺寸井眼的钻井要求。 6.盐膏层、煤层的安全钻进 盐膏层不仅破坏钻井液性能，而且会因为岩石蠕变、坍塌引起井下复杂和事故； 煤层，主要是通过煤层蠕变和坍塌引起卡钻，施工难度大。 7.尾管固井和盐膏层固井质量较差 早期在 216mm 井眼中下 177.8mm 尾管，因环空间隙小，固井质7量差，后改为 216mm 井眼中下 139.7mm 套管，固井质量虽有提高，但比常规固井还是差。主要原因是：悬挂器尺寸与套管尺寸不配套，水泥浆性能与实际情况不相符。 在盐膏层发育地区固井时发生过 5
13、 次“灌香肠”事故，其中有 3 口井在水泥未打完时就蹩泵。主要原因是水泥浆与钻井液相容性差、水泥干混质量差。 8.三塘湖盆地储层保护难度大 储层敏感性研究不够。三塘湖盆地两套储层存在不同的敏感性，敏感性实验证实侏罗系为强水敏（指数 0.61） 、水基压裂伤害率 2537.8 %、对盐酸和土酸均为中酸敏（指数 0.53 0.61） 、强盐敏（指数0.70.8，临界矿化度为地层水矿化度） ；二叠系缺少系统的敏感性实验。油层保护缺少针对性。 沿用了孔隙性储层的保护方法，加入超细碳酸钙、磺化沥青等材料，形成屏蔽层，未形成裂缝性油层保护的成熟技术。 为保护油层而低密度钻进的需要和坍塌压力高（最高 1.3
14、2）的矛盾没有很好的解决。 四、勘探钻井工程技术对策建议 1.综合应用各种技术提高压力预测精度 提高地震资料预测地层压力精度； 探索利用特殊测井和地震资料预测地层压力、储层属性（孔隙度、渗透率、孔喉尺寸等）的途径和方法。 2.引进推广新型适用的钻井工具 8试验推广 139.7mm 钻杆，加大钻杆内径，在不增加泵机能力的条件下减小循环压耗、提高钻具强度，给提高钻压和钻速提供条件。 应用特殊钻具或钻具组合提高钻速。如螺杆钻具+PDC 钻头结构的井下动力钻具、冲击回旋钻井技术、加井底降压短节等。 推广偏轴防斜钻具组合，改变轻压吊打的消极做法，提高易斜井段的井身质量和钻井速度。 试验推广新型高效钻头，
15、包括热聚晶金刚石钻头（TSP） 、PDC+TSP 混合齿钻头、DBS 钻头、川.克 G545PDC 钻头等，尽快打破钻头品种单一的局面，提高钻井速度。 3.研制新的钻井液体系和水泥浆体系 开展储层敏感性实验，为研究钻井液体系奠定基础。 研制既有聚磺钻井液的抑制性与封堵造壁能力，又具有正电胶的悬浮携带能力的换代的常规钻井液体系。如螯合金属聚合物体系、甲酸盐聚合物体系等。 研制一些对付特殊复杂地层的钻井液体系，如抗盐钻井液体系、水平井大位移井钻井液体系等。 研制抗盐水泥浆体系及低密度水泥浆体系等。 4.配套更新钻井设备 引进大功率机泵组。如用大功率卡特彼勒动力系统取代 PZ12V-190柴油机组，
16、以 3NB-1600 型大功率泵组替代现有 3NB-1300 型泥浆泵，解决大井眼段返速过低和深部井段钻头水马力不足的问题。 引进顶驱装置，减少事故发生机率，提高钻井效率。 95.建立完备的井身结构体系 认真研究并建立一套适应各种地质情况，既能控制成本又有利于安全快速钻井的井身结构体系，在不同地质要求情况下灵活应用。尤其是深井小井眼钻井的调研、论证和实验。 6.完善、发展钻井新技术 完善欠平衡钻井技术，探索适应侏罗系低压强敏感性油层、二叠系裂缝性储层等不同地质条件下的欠平衡技术。 引进随钻定向技术，最大限度地释放钻压、纠斜和提高钻速。 发展开窗侧钻技术和水平井钻井技术，解放低产油层。 作者简介：丁永寿（1965-）男，青海互助人，工程师，钻井工程监督，主要从事油田勘探钻井监督及技术管理工作。
