摘要
X、Y井是部署在塔里木盆地顺北油田的2口勘探井，X井为钻井参数强化试验井，X井较Y井在实钻中更好地执行了钻井参数强化措施，三开5600~7500 m井段X井机械钻速较Y井提高了119%。对比分析，X井通过配置压力级别更高的地面设备，实钻实现了更高的排量和泵压，X、Y井的钻头冲击力分别为0.73~1.02 kN、0.61~0.85 kN，钻头水功率分别为6.79~11.38 kW、5.37~8.79 kW，机械比能为0.23~2.15 MPa、0.52~3.5 MPa。钻井参数强化的实验过程中，X井获得了更高的井底机械能量与水力能量以及更理想的破岩环境，其机械钻速明显高于Y井，符合钻井参数强化提速的预期。
塔里木盆地顺北油田地处新疆维吾尔自治区沙雅县境内，属顺托果勒构造低隆北缘。顺北区块钻井平均井深超过7900 m，属超深井范畴。X、Y井为顺北油田7号断裂带的勘探井，所需钻穿的地层较多，井段较长，其中志留系塔塔埃尔塔格组、柯坪塔格组，奥陶系桑塔木组地层压实作用强，深部地层的超致密压实作用，使岩石具有高强度、高硬度、高研磨性等特点，导致钻头破岩困难，一般钻井周期在200 d以上，期望提高机械钻速，达到提速增效的目
X、Y井为7号断裂带南部的2口相距2.3 km的勘探井，采用顺北区域内较常见的四开制井身结
（1）一开Ø444.5 mm牙轮钻头，采用聚合物无固相钻井液钻至上新近系地层，井深1200 m，下入Ø339.7 mm表层套管，常规注水泥浆固井，水泥浆返至地面。
（2）二开Ø311.2 mm PDC钻头，采用氯化钾聚合物和钾胺基聚磺钻井液钻穿卡拉沙依地层4 m，井深5464 m，下入Ø244.5 mm技术套管，双级固井，水泥浆返至地面。
（3）三开Ø215.9 mm PDC钻头，采用钾胺基聚磺钻井液钻入至奥陶系一间房组5 m，井深7671 m，下入Ø177.8 mm油层尾管，悬挂后固井。
（4）四开Ø149.2 mm PDC钻头，采用高效低摩阻钻井液钻至奥陶系鹰山组565.84 m（斜深）完钻，井深8233.8 m，裸眼完井。
三开井段裸眼段长，穿越志留系塔塔埃尔塔格组、柯坪塔格组，奥陶系桑塔木组地层提速需求
X井：Ø215.9 mm PDC钻头（水眼：Ø22 mm×5个）+Ø172 mm螺杆+浮阀+Ø158.8 mm钻铤×1根+Ø212 mm扶正器+定向接头+Ø155.8 mm无磁钻铤×1根+Ø158.8 mm钻铤×14根+Ø127 mm加重钻杆×9根+Ø127 mm钻杆+Ø139.7 mm钻杆。
Y井：Ø215.9 mm PDC钻头（水眼：Ø22 mm×3个+Ø20 mm×2个）+Ø172 mm螺杆+Ø177.8 mm无磁钻铤+无磁悬挂+Ø212 mm扶正器+Ø165.1 mm钻铤×18根+Ø127 mm加重钻杆×9根+Ø127 mm钻杆+Ø139.7 mm钻杆。
采用钾胺基聚磺钻井液体系。
X井主要钻井液性能：密度1.35 g/c
Y井主要钻井液性能：密度1.38 g/c
7号断裂带南部三开井段在5464~7671 m，裸眼段地层稳定，提速方面潜力大。在井下螺杆转动和地面顶驱转动的复合钻井情况
图１ X、Y井三开井段5600~7500 m机械钻速对比
Fig.1 Comparison of ROP at the third sections from 5600m to 7500m of X well and Y well
在三开5600~7500 m井段，每隔10 m取一个数据点，建立排量和泵压的对比图（见
图2 X、Y井三开井段5600~7500 m水力参数对比
Fig.2 Comparison of hydraulic parameters at the third sections from 5600m to 7500m of X well and Y well
复合钻井施工时，水力参数主要作用体现在水力破岩、螺杆转速和井底净化3个方面。通过钻头喷嘴的水力射流产生的冲击力，辅助钻头破岩，在螺杆厂家推荐排量范围
钻头水功率：
| （1） |
钻头冲击力：
| （2） |
式中：N——钻头水功率，kW；ρ——钻井液密度， g/c
由
在三开5600~7500 m井段，每隔10 m取一个数据点，建立钻压和扭矩的对比图（见
图3 X、Y井三开井段5600~7500 m机械破岩参数对比
Fig.3 Comparison of mechanical parameters at the third sections from 5600m to 7500m of X well and Y well
运用Teale R等所提出的经典机械比能模型，对机械破岩参数进行分析评价，其模型
| （3） |
式中：Ｅ——机械比能，MPa；Ｗ——钻压，kN；v——机械钻速，m/h；ｄ——钻头直径，mm；n——转速，r/min；T——扭矩，kN·m。
在三开5600~7500 m井段，每间隔10 m取一个数据点，对应井深的实钻钻压、转速、扭矩、机械钻速及钻头直径等代入
图4 X、Y井三开井段5600~7500 m机械比能对比
Fig.4 Comparison of mechanical specific energy at the third sections from 5600m to 7500m of X well and Y well
由
X、Y井三开5600~7500 m井段，均3趟钻完成进尺，钻具组合相似，机械钻速分别为8.86、4.18 m/h。X、Y井的钻头纯钻时间差异明显，具体见
图5 X井第一趟钻的钻头磨损对比
Fig.5 Comparison of bit wear before and after the first tripping in X well
图6 Y井第一趟钻的钻头磨损对比
Fig.6 Comparison of bit wear before and after the first tripping in Y well
X、Y井在3趟的钻进进尺一致，可满足三开进尺需求，辅助起下钻时间相同。X井通过钻井参数强化，提高了钻头和螺杆的工作效率，通过提高破岩效
（1）X井三开井段机械钻速较Y井提高了119%，一定程度上归结于执行了钻井参数强化，在较强的机械破岩参数、水力参数及较低的钻井液密度情况下，获得了更高的井底机械能量与水力能量以及更理想的破岩环境。
（2）在钻井参数强化的环境下，顺北区块三开井段的机械钻速明显提高，同时钻头的磨损程度加快，钻头寿命缩短。为了更好地执行钻井参数强化措施，建议加快钻头的抗研磨性研究，做好技术匹配，进一步提高钻井时效。
（3）确定了钻井参数强化在提高钻井速度方面的优势。在钻井装备、地面设备及工具等硬件设备稳定可靠的前提下，通过实施参数强化，最大化动用设备及工具能力，提高井底破岩效率，实现钻井提速。
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