6月26日,从西南油气田公司获悉,蓬深102井采用公司主导设计的PDC钻头钻至5755米,进入茅三段5米中完,首次在蓬莱气区333.4毫米井眼龙潭组层段实现国产PDC钻头一趟钻钻穿,趟钻进尺118.45米,机械钻速1.64米/小时,较邻井0.89米/小时提高85%。
四川盆地二叠系龙潭组地层岩性以页岩为主,部分区域含硅质,地层可钻性差,硅质夹层冲击性强,易对钻头造成先期崩损,该层段一直是挡在钻井人面前的一只“拦路虎”,严重制约整体钻井施工进度,单趟钻进尺少、机械钻速低、趟钻数多,蓬莱气区龙潭组平均单趟钻进尺仅为36.42米,前期钻井大多采用复合钻头钻进,应用成本较高。
为解决该难题,西南油气田公司钻井提速团队针对该地层持续开展钻头个性化设计等技术攻关。2021年12月,在荣昌1井龙潭组初次开展提速先导试验,由于对岩性、可钻性等地层性质认识掌握不足,未取得良好效果,平均机械钻速仅0.64米/小时。
先导试验结束后,认真查摆钻头设计存在的问题和不足,分析认为钻头难以吃入硬脆性页岩是导致机械钻速低的根本原因。为此,对钻头进行了第一轮优化设计,试图通过5刀翼16毫米单排齿、取消锥形后排齿等措施来改善钻头吃入能力,强化攻击性,2022年4月,在蓬深8井开展现场试验,单趟钻进尺26.37米,机械钻速0.90米/小时,效果仍不理想。提速团队再次分析认为蓬莱气区和荣昌1井龙潭组地层岩性存在共性和差异,共性在于主体页岩钻头吃入困难,差异在于蓬莱气区含有硅质,强冲击性导致钻头外排齿先期破坏后无进尺,对钻头开展了第二轮优化改进:
一是通过在外肩部加装后排齿来提高钻头抗冲击性,增强在硅质夹层的穿越能力,延长钻头寿命,确保一趟钻钻穿龙潭组;
二是通过减小切屑齿后倾角、增大前后排齿高差、采用“三棱形”非平面齿来实现强攻击性。
2023年6月,在蓬深102井现场试验取得实质突破,一趟钻钻穿龙潭组,钻进井段5636.55-5755米,趟钻进尺118.45米,机械钻速1.64米/小时,层段钻井施工时间9天,较邻井13天缩短31%,实现了该层段国产PDC钻头对复合钻头的有效替代,降本增效作用明显。