非平面齿钻头在HTX1井应用实践.pdf
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1、.1022023年第2 6 卷维修改造石油和化工设备非平面齿钻头在HTX1井应用实践何源(大庆钻探钻井工程设计研究院大庆16 3413)摘要】HTX1井是位于松辽盆地北部徐家围子断陷安达凹陷的一口风险探井,设计垂深390 2.36 m,设计斜深42 36.2 6 m,目的层位火石岭组,设计该井在火石岭组定向钻进12 49.2 6 m,邻井实钻数据显示火山岩地层岩石硬度高,可钻性差,存在机械钻速低,钻头进尺少的现状。为解决这一难题,实现火山岩地层钻井提速,在HTX1井三开火石岭组开展了非平面齿钻头的现场试验,经实钻验证,改进后的SD6652等系列钻头,平均机械钻速6.7 m/h,单趟钻平均进尺1
2、99.12 m,超出预计考核指标47%,该系列钻头在HTX1井的成功应用为松辽盆地火石岭组钻井提速提供了数据支撑。【关键词火石岭组;机械钻速;钻头;可钻性;火山岩1 HTX1井基本情况为探索安达东部火二段鼻状构造火山岩储层含气性,兼探火一段含气性,实现火石岭组新层系勘探突破,2 0 2 2 年在松辽盆地北部徐家围子断陷安达凹陷部署了一口风险探井HTX1井,目的层位为火石岭组,设计斜深42 36.2 6 m,设计垂深3902.36m,实钻井深3994m,设计该井在火石岭组定向钻进12 49.2 6 m。火石岭组是一套以中基性火山岩 为主的地层,岩性主要为灰绿色、灰紫色安山岩、凝灰岩、凝灰质砾岩夹
3、少量粉砂岩、砂岩、泥质岩及煤线组成,局部发育烃源岩,岩石硬度高,可钻性差。邻井实钻统计数据显示,安达工区火石岭组区域勘探程度低,探井较少,2 0 0 5年以来施工的以火石岭组为目的层且距离HTX120公里范围内的邻井仅有DS11井、DS28井和DS3井3口,且多为刚进入火石岭组就完钻,最大机械钻速仅1.35m/h,单只牙轮钻头最长进尺113.0 7 m(见表1)。表1DS区块火石岭组平均机械钻速及进尺情况钻进井段井号尺寸mm型号所钻地层进尺m机械钻速m/h从(m)至(m)215.9牙轮3725.963833.80107.841.22215.9牙轮3837.203895.9958.791.15D
4、S11215.9牙轮3895.993988.0892.091.23215.9牙轮3988.084101.15火石岭组113.071.10215.9牙轮4101.154126.0024.851.26DS28215.9牙轮3699.603744.0044.401.35DS3215.9牙轮3850.743894.0043.261.502钻头选型为解决火石岭组钻头进尺少,机械钻速慢的问题 2-6 ,在HTX1井开展了火石岭组钻头优选与应用实践。利用邻井录井、测井数据进行HTX1井火石岭组岩石可钻性级别、硬度预测,结合邻井实钻钻头损坏情况,数据显示营城组及以下的砂砾岩、玄武岩、花岗岩等特殊岩性,地层可钻
5、性极值在7-9之间(见图1),对钻头的研磨性及冲击性都较大,是导致牙轮钻头断齿、掏心,PDC钻头崩齿、环形槽、掏心等损坏形式的主要原因 7-10 。为此,结合本井火石岭组安山岩、凝灰岩、凝灰质砾岩分布情况,与渤海石油装备中成机械制造有限公司联合攻关从钻头冠部形状,布齿方式、作者简介:何源(1993-),女,锡伯族,吉林松原人,助理工程师,现从事钻井设计工作。103-何源非平面齿钻头在HTX1井应用实践第8 期复合片材质等方面综合考虑,最终确定了16 mm双排齿SD6652、SD 6 6 49B高抗研磨系列钻头,此类钻头采用异形齿、加密布齿的方式,抗研磨、抗冲击能力大幅提升,在徐家围子登楼库、泉
6、头组地层钻井中单只钻头进尺和机械钻速均取得较好应用效果。可钻性级别(牙轮)可钻性级别(PDC)塑性系数硬度姚家组142 011.59100920093009400913579135791500150015001500青山口组16 8 01800180018001800鼻头姐2 2 5521002100210021002400240024002400登类库组2 7 8 6270027002700270030003000300030003300330033003300火石岭组390 2360036003600360039003900390039004200420042004200图1HTX1井岩石
7、可钻性预测3现场应用实践3.1SD6652钻头使用情况该井三开第一趟钻选用8-1/2 SD6652钻头,钻进井段:2 57 4-32 0 5m,累计进尺:6 31m,所钻地层:登娄库组-火石岭组,地层岩性为深灰色安山岩。累计纯钻时间56 h,平均机械钻速11.3m/h。图2 SD6652钻头起出情况从钻头起初情况看,芯部中度磨损,所钻层位登四段-火石岭,岩性以深灰色安山岩为主,从磨损情况分析,该段岩性对钻头的冲击性较弱(见图2)。3.2SD6649B钻头使用情况从第二趟钻开始使用SD6649B钻头,钻进井段:32 14-37 93m,连续入井该型号钻头3只,具体使用情况见下表2。表2 SD66
8、49B钻头使用情况序号钻头型号井段岩性进尺(m)机械钻速(m/h)起出原因1SD6649B3214-3440深灰色安山岩2268.41取心2SD6649B3449-3749紫红色安山岩、凝灰岩3008.11取心3SD6649B3757-3793灰绿色英安岩为主363.6报废1042023年第2 6 卷维修改造石油和化工设备其中第一只钻头入井后钻遇2 9m火山角砾岩,起出后观察钻头肩部齿有五颗轻微崩齿;第2 只钻头起出后观察,钻头出井未出现崩齿,以磨损为主,分析为在火山岭组安山岩和凝灰岩中以研磨性为主,可钻性相对好,进口斧型齿使用效果较好,在该类地层中建议继续使用斧型齿钻头,第3只钻头起初后切削
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