2021年01月
江汉石油职工大学学报
Journal of Jianghan Petroleum University of Staff and W orkers
第34卷第1期
高爱庭
(中石化江汉石油工程有限公司钻井二公司，湖北武汉430042 )
[摘要]在新疆油田吉木萨尔页岩油的钻井施工中存在诸多难题。通过地层可钻性研究，制定出二开及三开 井段“三个一趟钻”钻井技术目标，开展钻井工艺技术优化和钻丼液体系性能优化研究，主要从钻头系列优选、钻 具组合和提速工具优化、钻井液体系优化及钻井液性能维护措施等手段开展技术攻关，形成了一套吉木萨尔页岩 油区块优快钻井技术方案。通过现场应用.效果显著。 [关键词]吉木萨尔页岩油；泥包；井漏；钻井液体系性能优化；优快钻井技术 [中图分类号]TE 243 [文献标识码]
A [文章编号]1009—301X (2021)01—0044—03
DOI ： 10. 3969/j . is s n . 1009 —301X . 2021. 01. 014
开放科学（资源服务）标识码（OSID ):
1地质概况及钻遇难点
吉木萨尔页岩油区块位于新疆吉木萨尔凹陷，自
2012年以来发现二叠系芦草沟组页岩油，截至2018年 底共完钻探井、评价井20 口及水平井28 口，2019年 在致密油区块布井82 口。1.1地质基本情况
吉木萨尔页岩油区块构造位于准噶尔盆地东部吉 木萨尔凹陷。自上而下钻遇地层为第四系（Q )、新近系 (1^)、古近系$)，侏罗系齐古组(_^)、头屯河组(_[20、西 山窑组(J 2x )、三工河组(J ,s )、八道湾组(L b )，三叠系韭 菜园组(T 」），二叠系梧桐沟组(P 3wt )、芦草沟组(P 21)。 1.2钻遇难点
从区块地层岩性及完钻井统计资料可得，影响提 速的因素至上而下主要有以下几点。
1)
古近系、侏罗系齐古组、头屯河组大段软泥岩及
膏质泥岩发育，水敏性强，易分散造浆，易膨胀，造成钻 头泥包及缩径卡钻。
2) 八道湾组煤层发育，微裂缝，极易剥落坍塌，发
生垮塌。
3) 八道湾组底部一韭菜园_梧桐沟组褐泥岩、
灰褐粉砂质泥岩、褐灰粉砂质泥岩、泥质粉砂岩较 致密.岩石可钻性差。
4)
韭菜园组、梧桐沟组裂缝发育，岩性胶结性差，
易剥落坍塌，漏失与垮塌风险大。
5)
目的层芦草沟组层薄、常规电性特征不明显，地
质导向难度大，长水平段返屑不顺畅，钻头在井底易重 复破碎，切削效率低。
2技术思路和对策研究
2.1总体技术思路
根据地层岩性特征和钻遇难点分析，结合邻井资 料，开展钻井工艺技术优化和钻井液体系性能优化研 究。二开及三开井段“三个一趟钻”钻井技术目标，BP : ①直井段：侏罗系齐古组一三叠系韭菜园组顶部一趟 钻(PDC +螺杆复合钻）；②造斜段：三叠系韭菜园组顶
部一芦草沟组中上部一趟钻（到设计A 靶点，PDC +螺 杆定向复合钻进或PDC +旋转导向钻进）；③水平段： 芦草沟组一趟钻(PDC +螺杆复合钻进）。
通过开展钻头系列与地层匹配、螺杆优化、钻具组合
优化和提速工具优选、钻井液性能优化以及钻井工艺技术
[收稿日期]2020—11 — 09
[作者简介]高爱庭（1984 —)，男，大学，工程师，现从事石油钻井技术管理工作
。
覆盖膜高爱庭.新疆油田吉木萨尔页岩油区块优快钻井技术45
优化和钻井液体系性能优化匹配研究，形成吉木萨尔页岩 油区块优快钻井技术方案，在工区内进行推广应用。2.2钻井工艺技术优化 2.2.1
钻头优选
1) 直井段钻头优选。二开直井段（侏罗系齐古组
酒店预定系统_三叠系韭菜园组顶部）优选江钻KS 1942G R 快速钻 进钻头，该钻头具有以下技术特点：采用4刀翼结构降 低布齿密度，19m m 复合片、双击碎线轮廓设计提高钻 头攻击性，实现泥岩段快速钻进；增
大排屑槽面积，优 选小倒角镜面齿，降低泥岩附着在齿表面几率，防止钻 头泥包；优化喷嘴布置，保证复合片清洗，保证岩屑上 返顺畅；主刀长保径结构增大钻头工作稳定性，修整井 壁。jHW 01222井应用KS 1942G R 钻头，二开直井段 较JHW 01023井节约4趟钻，较JHW 01022井进尺提 高近一倍，机械钻速达31. 13m /h ，较邻井机械钻速提 高 55. 65%。
2)
造斜段和水平段钻头优选。造斜段(韭菜园组顶 部一芦草沟组中上部）及水平段（芦草沟组）优选江钻
KS 1652DGRX 尖峰系列定向PDC 钻头，该钻头具有以
下技术特点：采用“尖/圆”齿交替布置，尖齿与地层接触 面积减小，受力集中而先行切人地层，使地层应力预先 释放，使得圆形切削齿能充分吃人地层形成体积破碎， 大大提高了切削效率；控制钻头修边齿的露齿髙，减少 钻头的横向震动，减小复合片所受到冲击破坏，以提高 钻头稳定性；钻头采用浅内锥定向轮廓设计思路，提高
PDC 钻头的侧切能力，减少钻头滑动造斜，提高钻头定
向性能。2.2.2螺杆优选
电子设备包括哪些一开、二开直井段优选江钻等壁厚大扭矩螺杆，同 等规格在相同排量下，功率和输出扭矩更大，较其他厂 家螺杆相比，工作扭矩能提高10%以上，辅助提高钻头 破岩效果。配合快速钻进PDC 钻头使用.提速提效效 果显著，直井段平均机械钻速较设计提高了 23%。 2.2.3钻具组合优化
优化了钻具组合螺杆本体扶正器大小，水平段选用 172m m 德石产1. 25°螺杆，本体螺扶尺寸选用200_或 2〇5_，水平段稳斜效果较好。通用钻井参数钻压及转 速调整，改变局部钻具组合受力点，影响井斜角变化，减 少水平段定向工作量。优化了钻具组合水力振荡器安
放位置，定向段及水平段钻具组合中加人了国民油井产 水力振荡器，并安放在距钻头160〜180m 处，与邻井振 荡器安放在距钻头200〜220m 处相比，定向过程中减缓 托压效果显著.机械钻速明显提高。
2.2.4提速工具优选1)
水力振荡器。分析邻井完钻井资料，造斜段及水平保健椅
段钻具组合中加人水力振荡器后，能改变钻具的受力状 态，将钻具与井壁的静摩擦变为动摩擦，降低钻具发生屈 曲的风险，改变了钻压传递方式，减缓托压现象，提高水平 段延伸能力。在页岩油区块施工完成的25 口井，其中22 口井使用了 Agitator ™国民油井水力振荡器，造斜段和水 平段使用水力振荡器的井机械钻速提高2倍以上。
2)
果酱瓶旋转导向工具。目的层芦草沟组层薄(0.5〜4m )、
常规电性特征不明显，水平段长，一般在1 500〜2 000m 之 间，地质导向难度大，局部微构造变化大，地层倾角突 变，容易导致轨迹出层，轨迹调整频繁，钻井定向施工
难度大。优选使用旋转导向工具系统，保证了储层穿
遇率，同时采用复合钻进的方式，大大提高了水平段延 伸能力。
3)
堵漏接头。韭菜园组、梧桐沟组裂缝发育.胶
结性差，易剥落坍塌.漏失与垮塌风险大；在特殊工具 和钻杆之间加人堵漏接头，能实现不起钻堵漏等特殊 作业，停泵时旁通阀自动关闭，减少可能出现的井控 问题，不受钻具工具水眼限制，实现大排量洗井，能有 效清除定向、水平井段岩屑床.保护井下仪器及动力 钻具，实现多次井下开关作业等，缩短钻井周期。
J 10005井钻进至2 735m ，发生失返性漏失，漏失层位
梧桐沟组.漏失排量30L /s ，旋转导向+L W D 定向仪 器+堵漏接头，降低排量至15L /s ，高架槽不返浆，加 人5%随钻堵漏剂，循环一周漏速30m 3/h ，随钻堵漏 无效。投人开阀球，泵送到位，打开旁通阀，泵入 15%桥塞堵漏浆，承压堵漏成功。循环2周，筛除堵 漏剂.投人关阀球，关闭旁通阀，定向仪器工作正常， 恢复钻进，减少2趟起下钻时间，节约2d 。2.3钻井液体系性能优化2.3. 1
钻井液体系优选
2019年吉木萨尔页岩油区块施工82 口井，二开 及三开施工。钻井液体系选择方面：钾钙基聚胺聚合 物体系47 口、白油基钻井液10 口，钾钙基有机盐钻井
46江汉石油职工大学学报液体系25 口（表1)。
表1工区内钻井液体系使用优缺点比较
钻井液体系主要使用材料优点缺点
2%坂土，a 5詩烧碱，7%
钾基聚胺聚合物体系KCL，20%NaCL，0.5%〜
1%聚胺，2%降滤失剂，
1%包被剂，2%〜3%防
塌剂，润滑剂，加重剂
性价比高
维护简单
抑制性较强
抗离子污染
能力较差
白油基钻井液体系90%白油，2%〜3%主乳
化剂，2%〜3%辅乳化
剂，30%氧化钙，碱度调
节剂，防塌剂，加重剂
2%坂土,0.5%烧碱,7%
润滑性好
抑制性强
稳定性高
成本高，环保
压力大，岩屑
难处理
钾钙基有机盐体系KCL，10% 〜12% 有机
盐，2_3%降滤失剂，1%
包被剂，2%〜3%防塌
剂，润滑剂，加重剂
抑制性强
稳定性高
抗坂含及固相
污染能力较弱
4)目的层水平段芦草沟组保证润滑性，润滑剂加
量6%〜8%，摩阻角<3°，粘滞系数<0.05，保持防塌
封堵剂含量3%。优选润滑性与防塌性兼顾的白油沥
青，作为主要的防塌润滑剂。
3现场应用
JHW01022和:[HW01222两口井实现“二开直井段一
趟钻”“造斜段一趟钻”，成功率66. 7%，JHW01023、
JHW01022和JHW01222三口井均实现“水平段一趟钻”,
成功率100%。施工井平均机械钻速提高15%以上，口井
实现钻井周期节约率10%以上，提速效果显著。
4结论与建议
通过总体评价分析，二开及三开施工，选用性价比
更好，维护难度较低的钾基聚胺聚合物钻井液体系。
2.3.2钻井液性能维护措施
1) 针对上部泥岩及膏质泥岩，提高抑制性及包被性。氯离子含量>120O O O m g/L，包被剂含量>1%，坂含<
35g/L.固相含量<10%。优选抑制性强的IND10包被剂。
2) 针对八道湾组煤层，提前加入2%〜3%防塌 剂，提高封堵能力，降低钻井排量至正常排量80%〜 90%，降低对煤层的冲刷。
3) 针对韭菜园组、梧桐沟组灰，棕硬脆性泥岩，易剥落掉块；夹层多，不整合，极易发生漏失，选择
合理钻井液密度(1.55〜1.56g/cm3)，保持3%防塌剂,
间断稠浆洗井，保持井筒清洁。梧桐沟组中下部发生
失返性漏失进行随钻堵漏或桥浆专堵，形成堵漏方案。1) 经研究形成的吉木萨尔页岩油区块优快钻井技
术方案，现场应用效果显著，刷新及创造了吉木萨尔页
岩油区块记录5项，促进了整个区块造斜段及水平段
的提速工作。
2) 为进一步提速提效，建议使用5寸非标钻杆，降
钌氧化铝催化剂低钻具压耗及施工泵压；优化水力效率，使用高压泥浆
泵，增加高压喷射效果，提高冲刷及携带能力。
[参考文献]
[1] 张茂林，万云祥，谢飞龙，等.吉木萨尔致密油钻井提速
技术与实践[J].石油钻采工艺,2104,36(5) :18—21.
[2] 孔令熔，王瑜，邹俊，等.水力振荡减阻钻进技术发
展现状与展望[J].石油钻采工艺，2019(1) :23 —30.
[3] 董赵朋，曹靖，蒋海涛，等.可多次开关随钻堵漏阀
的研制及应用[J].石油机械，2017 (4):19 —25.
Optimized Drilling Technology in Jimusar Shale Oil Block of Xinjiang Oilfield
GAO Aiting
(Drilling Company No.2 of Sinopec Oilfield Service Jianghan Corporation,Wuhan,Hubei, 430042, China) Abstract：There are many difficulties in the drilling of Jimusar shale oil in Xinjiang oilfield.Through the study of formation drillability,the technical target of4<one—trip drilling for three s
puds”is determined in the first and second spud—in intervals.The study of the drilling technological optimization and the performance optimization of the drill
ing fluid system are carried out,focusing on the optimization of,drilling bit series,BHA combination,ROP increas
ing tools,drilling fluid system,and on drilling fluid performance maintenance,which result in a set of optimized drilling program in Jimusar shale oil block.The field application presents better results.
Keywords：Jimusar Shale Oil；Balling；Well Leakage；Performance Optimization of Drilling Fluid System；Optimized Drilling Technology
[编辑唐静南]
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