川東北超深井鉆井技術發展現狀

何英君(中石化華北石油工程有限公司西部分公司， 河南 鄭州 450000)

川東北超深井鉆井技術發展現狀

何英君(中石化華北石油工程有限公司西部分公司， 河南 鄭州 450000)

川東北工區多為超深井，鉆井的復雜性和施工難度明顯增大，深部地層鉆井效率低、風險大，直接影響到油田的勘探開發速度和安全生產。系統總結評價各類鉆井技術在元壩區塊超深井施工中的應用情況，形成完善的、具有針對性的超深井工藝技術，全面推廣研究成果，對提高超深井鉆井工程施工水平，實現降本增效具有重要意義。

川東北；超深井；鉆井技術；現狀分析

1 井下動力鉆具鉆井工藝技術

(1)螺桿加高效PDC鉆頭鉆井技術 元壩區塊進入海相地層后，包括雷口坡組、嘉陵江組、飛仙關組和長興組，其主要巖性是膏巖、灰巖、白云巖，可鉆性較好，在海相井段使用“PDC+螺桿”復合鉆井，機械鉆速得到了顯著提高，取得了良好的經濟效益。定向井段使用高溫MWD和耐高溫高壓螺桿，井身質量良好，達到施工要求。在元壩121H井陸相井段嘗試使用“PDC+螺桿”復合鉆井，平均機械鉆速較鄰井提高23．3%，提速效果顯著。

對于川東北地區陸相地層PDC的選擇非常重要，耐磨性要好，螺桿選擇中低速螺桿，與鉆頭適應，可提高機械轉速同時增加進尺。下部海相地層，可鉆性強，PDC鉆頭較實用，配合螺桿，機械鉆速較高，建議選用中低速、大扭矩、抗高溫和長壽命螺桿，以滿足深部地層要求，減少起下鉆時間，提高純鉆時效。

(2)水力脈沖空化射流鉆井技術 水力脈沖空化射流鉆井工具依靠液壓脈沖振蕩腔及反饋腔產生脈沖波動，作用于脈動活塞產生脈動鉆壓，帶動鉆頭振動，實現脈動沖擊加壓振動鉆井。

在川東北元壩121H井試驗水力脈沖空化射流鉆井技術，使用工具兩套、入井四次，鉆井進尺493m，相比鄰井段及相鄰井同井段機械鉆速平均提高17．9%。但是水力脈沖空化射流技術受結構設計影響，單個震蕩器的震擊力不足，在中硬地層使用，提速的效果不太明顯，有待進一步改進。

(3)渦輪加孕鑲金剛石鉆頭鉆井技術 渦輪鉆井技術是高研磨性地層提高鉆井速度的有效技術，與牙輪鉆頭相比，該技術可提高機械鉆速2～4倍，鉆頭壽命提高5～8倍，降低鉆井綜合成本。

元壩區塊須家河組地層主要為灰色粉質砂巖、灰色粉質泥巖、灰色細砂巖，砂巖膠結致密、硬度大、石英含量高、研磨性強，地層可鉆性差，且存在泥巖、頁巖夾層，機械鉆速低，須家河組平均機械鉆速0．7m/h左右。由于地層高研磨性，PDC鉆頭無法得到有效應用，牙輪鉆頭平均壽命在10小時左右，平均機械鉆速在0．5m/h左右，鉆進速度慢，導致鉆井周期延長，是制約鉆井提速提效的主要“瓶頸”，也是元壩氣田最具鉆井提速提效潛力的井段。元壩121H井在4723．05～4799．21井段使用國產NX826孕鑲金剛石+2FWL-240渦輪平均機械鉆速達到0．75m/h，比鄰井相鄰井段平均機械鉆速0．56m/h，提高了31．6%。元壩272H井在須家河井段使用進口渦輪鉆具+孕鑲金剛石鉆進，平均機械鉆速1．21m/h，機械鉆速接近鄰井在同層位常規鉆井的2．1倍左右。試驗表明，進口渦輪鉆具+孕鑲金剛石鉆頭在硬地層條件下能夠穩定的工作，其高速度大扭矩的工作特點為井底鉆頭提供了良好工作條件，達到提速提效目的。

2 泡沫鉆井技術、空氣鉆井技術

川東北元壩氣田上部地層砂泥巖互層頻繁，硬度大，研磨性強，可鉆性差，采用常規鉆井液鉆井方式機械鉆速較慢，因此為了加快該地區開發進程，在鉆井施工過程中采用了泡沫鉆井、空氣鉆井和液體欠平衡鉆井等欠平衡鉆井技術，取得了良好的效果，有效地提高了該井的機械鉆速，降低了鉆井周期。

(1)泡沫鉆井技術 在元壩121H、元壩225H、元壩272H井一開井段采用泡沫鉆井技術，平均機械鉆速4．19m/h，對比鄰井常規鉆井，機械鉆速大幅度提高，平均機械鉆速相比鄰井同井段提高224．81%，節約了鉆井周期和成本，取得了良好的經濟效益。

泡沫鉆井技術以泡沫和空氣為介質，攜帶巖屑，在川東北地區上部陸相地層劍門關、蓬萊鎮組地層，具有淺表地層水時，在空氣鉆井不能滿足攜巖的情況下可采用泡沫鉆井技術，但出水量不宜過大，一般不超過3m3/h(與井壁穩定性有關)。

(2)空氣鉆井技術 元壩區塊二開地層為侏羅系蓬萊鎮組、遂寧組和上沙溪廟組，地層厚度大，地層巖性不均一，以泥巖和石英砂巖為主，巖石堅硬、可鉆性差，但地層相對穩定，沒有油氣、水層，比較適合空氣鉆井。

元壩121H、元壩225H、元壩272H井二開空氣鉆井平均機械鉆速達到了13．54m/h，平均進尺2563．57m，平均節約周期11．90天，取得了較好的效果。

空氣鉆井技術針對川東北地區侏羅系蓬萊鎮組、遂寧組和上沙溪廟組地層，在地層不出水或微量出水，不含淺層氣、硫化氫的情況下，可采用空氣鉆井技術，若地層出水量增加，井壁失穩出現掉塊但未大面積坍塌情況下，可轉空氣泡沫鉆井。在地層不出水，含有淺層天然氣，不含硫化氫情況下，可鉆用氮氣鉆井技術。

3 結語

①對于川東北地區陸相地層PDC的選擇非常重要，耐磨性要好，螺桿選擇中低速螺桿，與鉆頭適應，可提高機械轉速同時增加進尺。②渦輪加孕鑲金剛石鉆頭鉆井技術針對須家河組高研磨性石英砂巖地層，提速效果好，同時井身質量也能得到很好控制。③針對川東北工區，總結了空氣鉆井、泡沫鉆井，能顯著提高上沙溪廟組以上地層機械鉆速。

[1]蔣祖軍,郭新江，等.天然氣深井超深井鉆井技術[M].中國石化出版社，2011,1-21.

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[3]張金成.普光七天鉆井技術發展和展望[J].石油鉆探技術,2008,5:5-9.