江蘇油田聯盟莊區塊鉆頭選型與參數匹配

一、聯盟莊地層簡述
　　東臺組：主要為灰黃色粘土層、砂礫巖。地層松軟、易垮塌。
　　鹽城組：砂礫巖，泥巖、灰黃色粘土層。夾雜的不等徑礫巖可鉆性差。
　　三垛組：淺灰色粉砂巖、泥質粉砂巖、棕色泥巖、砂質泥巖、粉砂質泥巖，夾有灰綠色玄武巖和深灰色泥巖。
　　戴二段：淺棕色粉砂巖、不等粒砂巖、灰質粉砂巖與暗紫色泥巖呈不等厚互層。
　　戴一段：深灰色、暗紫色泥巖夾淺灰色、淺棕色細砂巖、粉砂巖、灰質粉砂巖、云質粉砂巖。
　　阜寧組：灰黑色、深灰色泥巖、灰質泥巖。
　　二、 上部地層鉆頭選型與參數匹配
　　由于聯盟莊區塊屬于老區，注水井數量多，地層長期浸泡，施工過程中易發生井垮，所以井身結構一般設計為三開制，技術套管封住鹽城組，以保障全井施工安全。
　　1.一開鉆頭選型及參數匹配
　　東臺組粘土層及砂礫巖，土質松軟。選擇刮刀鉆頭。選擇刮刀鉆頭具有鉆時快的優點。
　　參數匹配注意事項：①鉆壓往往加不上，但須控制送鉆速度，一是防斜打直，二是保證井壁質量。②轉盤轉速不宜太高。
　　2.二開鉆頭選型及參數匹
　　2.1鉆頭選型
　　鹽城組下部與三垛組上部夾雜多處礫石層（礫石最大直徑達5cm），礫石層厚度與數量存在不確定性。由于礫石層的不確定性，在二開井深不超過1000米的井不推薦使用PDC鉆頭，一是PDC價格高，二是鉆遇大段礫石層易損壞PDC導致鉆時慢、成本高的局面。故二開推薦使用牙輪鉆頭。
　　2.1.1銑齒鉆頭具有價格低，一般軟地層鉆速快的特點，但壽命較低。鑲齒鉆頭壽命比銑齒鉆頭長，適應所有地層，但機械鉆速比銑齒鉆頭低。
　　2.1.2二開井深大于1000米的井不能使用常規牙輪鉆頭一次打完，建議第一次下鉆使用銑尺牙輪鉆頭。剩下井段使用鑲齒鉆頭，以達到在不影響機械鉆速的情況下節約鉆頭成本。
　　2.1.3二開井深較淺小于1000米的井建議使用銑齒牙輪鉆頭，銑齒牙輪鉆頭機械鉆速較高，壽命較短，但井深較淺情況下起下鉆時間短，總體來說符合“提高鉆速，降低成本”的要求。
　　2.2參數匹配
　　2.2.1SKG124銑齒鉆頭在中低壓、較高轉速情況下具有進尺高，機械鉆速快的特點，但其在高鉆壓、高轉速情況下機械鉆速有大幅提高。銑齒鉆頭采用高鉆壓高轉速。
　　2.2.2鑲齒鉆頭轉速對機械鉆速影響不大，建議采用70r/min就能滿足要求。鉆壓采用高鉆壓，鉆遇礫石層憋跳嚴重適當降低鉆壓防止牙齒崩斷。
　　2.2.3在設計允許的范圍內盡量鉆穿礫石層，為三開后續鉆井施工做好準備。
　　三、 三開鉆頭選型與參數匹配
　　需要注意的是在二開未鉆穿礫石層的情況下，繼續下入牙輪鉆頭鉆穿礫石層。施工難點在于進入戴南組后分布較多的深色泥巖可鉆性差。
　　1.三開鉆頭選型
　　1.1三開地層為三垛組、戴南組、阜寧組，下入PDC+螺桿的組合，以達到高機械鉆速。根據聯3、聯6、聯7區塊近年來所鉆井資料，聯3、聯6、聯7區塊進入三垛組以后硬質泥巖分布較少，且總體較為均質，全井適應PDC+螺桿鉆進，以達到減少起下鉆次數，提高機械鉆速的目的。
　　1.2根據表4數據，同井段，鉆井參數相當情況下，復合片大小相同的情況下， 5刀翼PDC機械鉆速比4刀翼略大，并且5刀翼PDC比4刀翼壽命長，且更有利于滑動鉆進。所以推薦選擇使用 5刀翼PDC。
　　分析：由于聯盟莊區塊地層泥巖、深色泥巖較多，采用PDC+螺桿鉆具時，4刀翼PDC比5刀翼PDC扭矩大，從而使得轉子轉速較低，所以5刀翼PDC比四刀翼PDC在泥巖層切削效率更高。
　　1.3聯38、聯39、聯40區塊在戴南組及阜寧組均鉆遇硬度高深色泥巖以及夾雜玄武巖。此類巖性硬度高，PDC切削效率極差，機械鉆速極低，低至50min/m。鉆遇此類地層，及時更換牙輪鉆頭。
　　2.參數匹配
　　2.1由表1分析，鉆頭相同，其他參數相當的情況下，泵壓高的情況下機械鉆速有明顯提高，建議PDC+螺桿的鉆具組合泵壓不低于13MPa。
　　2.2PDC鉆壓不易加過大，沒有憋跳情況下鉆壓控制在40-60KN左右。鉆進時經常嘗試不同鉆壓，以尋求最佳鉆壓下的最快機械鉆速。
　　建議：
　　1.一開使用刮刀鉆頭控制下放速度，采用低轉速。
　　2.二開低于1000米的井使用銑齒牙輪鉆頭。二開大于1000米的井先使用銑齒牙輪鉆頭，后使用鑲齒牙輪鉆頭。銑齒牙輪鉆頭采用高鉆壓高轉速。
　　3.三開建議全井使用PDC+螺桿組合，如鉆遇硬質泥巖鉆速極低及時更換牙輪鉆頭。
　　4.PDC+螺桿組合泵壓不低于13MPa，鉆壓40-60KN左右，經常調整鉆壓尋求機械鉆速最快的最佳鉆壓。