元壩地區超深直探井鉆井施工模式探討

文/高思，中國石化勝利石油工程公司黃河鉆井南苑項目部

元壩地區超深直探井鉆井施工模式探討

文/高思，中國石化勝利石油工程公司黃河鉆井南苑項目部

“川氣東送”工程是國家“十一五”重大工程，主要是指儲量最大的普光氣田勘探開發項目，隨之元壩、河壩、馬路背等氣田相繼進入勘探開發階段。本文主要是針對元壩地區的超深直探井施工做了相關的研究，簡單分析了元壩區塊勘探井井身結構的優缺點，總結出單井生產施工流程，介紹了較為成熟的鉆頭選型技術、鉆具結構模式和合理的鉆井參數優選、應用于“三高”地區的井控裝置和井控技術、固完井技術以及復雜事故預防與處理技術。由此形成了完整的一套元壩地區超深直探井鉆井施工模式，系統的鉆完井技術初步形成。

超深直探井；井身結構；施工流程；鉆頭選型；井控；新技術；復雜事故預防與處理

元壩地區早期風險勘探井與兩輪提速勘探井基本已全部完工，部分井通過試氣喜獲高產油氣流，目前已進入部署開發井階段。通過兩輪提速井的施工，細化完善了元壩地區超深井的鉆井設計，基本確立了合理的井身結構，成功運用了各項新工藝、新技術，積累了不同地層復雜事故的寶貴經驗，并撰寫出翔實的完井報告，這些對下步開發水平井的施工具有很好的借鑒作用與指導意義。

1 元壩地區超深井井況簡介

元壩地區地處四川東北部，主要包括閬中市、蒼溪縣、巴中市等地。構造位置為四川盆地川東北巴中低緩構造元壩區塊，其特點是褶皺平緩、斷裂不發育，局部構造不發育。

根據元壩地區地層特點，充分考慮淡水層、井壁失穩地層、多套壓力層體系、鹽膏層、高壓儲層等因素來設計合理的井身結構與套管結構[1]，滿足后期酸化、壓裂、采氣工程等方面的要求。

2 元壩地區超深直探井鉆井施工流程

鉆井是一項系統工程，每個施工步驟緊緊相扣，要取得較快的機械鉆速，縮短鉆井周期，不僅需要周密的生產計劃、過硬的技術措施，健全的HSE管理運行制度，還要有科學化的管理，嚴密無縫的生產運行，設備的有力保障，各類物資的供應到位，現場各施工單位之間的配合，具備了以上的條件才能高效、優質、安全的完成一個鉆井項目工程。

3 鉆頭選型與鉆具結構優選

3.1 各開次鉆頭選型模式

導管1井段大多采用Ф914.4mm鉆頭進行開孔。采用小排量、低轉速、小鉆壓的鉆井參數開眼。

導管2井段采用Φ660.4mm鋼齒牙輪鉆頭居多，應用空氣及泡沫鉆井技術，該井段鉆遇地層較軟，可鉆性較好，一般采用楔型齒設計的鑲齒牙輪鉆頭，橡膠密封軸承，帶有中心噴嘴，實鉆分析，比較適合此地層鉆進，但橡膠軸承密封容易失效，可選擇金屬密封軸承延長使用壽命，單只鉆頭可實現完鉆。

3.2 鉆具結構的優選與鉆進參數的選擇

3.2.1 鉆具結構優選

1）上部陸相地層一般采用大直徑鉆鋌組成的塔式鉆具結構，針對易斜地層采取輕壓吊打的措施。2）陸相地層中鉆具組合加入液壓減震器或水力加壓器，可減輕蹩跳鉆，有利于井身質量控制。3）在海相地層，采用鐘擺鉆具組合配合螺桿鉆具+PDC鉆頭復合鉆進，有效控制了井斜。4）海相地層使用的PDC鉆頭盡量選用刀翼數量較多的鉆頭。

3.2.2 鉆井參數的選擇

1）一開鉆進確定鉆井參數時，要綜合考慮機械鉆速和井身質量。2）二開鉆進采用高壓噴射技術，充分發揮鉆井液水功率，增大鉆井液循環排量。3）三開鉆遇海相地層依然采用大排量、高泵壓，使用PDC鉆頭，選擇合理鉆壓（80-120kN）與轉速的配合，可實現進尺與機械鉆速的進一步提高。

4 井控設備與井控技術

4.1 井控設備

元壩地區是典型的高壓、高產、高含硫“三高”地區，地層的復雜性就決定了必須要配備高壓力級別的井控設備。隨著鉆井井控設計的進一步完善，基本形成了一整套井控裝置配備標準。

4.2 井控技術

井控技術一直是鉆井工程中的重中之重。簡單的講，井控技術工作重點是做好一級井控，隨時準備二級井控。

一級井控即是根據地層壓力、地層坍塌壓力和地層破裂壓力三剖面，選擇合理的鉆井液密度實現平衡或近平衡壓力鉆井技術。重點包括以下幾個方面[2]:①合理鉆井液密度平衡地層壓力。②控制起鉆速度，減小抽吸壓力，按標準要求及時灌漿。③鉆進過程中嚴密監測是否存在“三類十五種顯示”。④早期發現溢流，及時關井，進入二級井控狀態。

5 新技術與新工具應用

二開鉆遇陸相地層，包括下沙溪廟組、千佛崖組、自流井組、須家河組，多數井鉆至海相雷口坡組完鉆，本開次井眼大、密度高、機械鉆速低，提速手段有限，仍是一口井提速的重點和難點。

三開、四開海相地層采用成熟的高效PDC+高溫螺桿復合鉆井技術，不僅可取得較高的進尺，而且可獲得較高的機械鉆速。

6 鉆井液體系的優選

綜合考慮地層特點及環境保護等因素，以小型鉆井液實驗為基礎，確定較好的鉆井液體系[3]。

7 固完井技術

1）制定通井措施，用低粘切+高粘切稠漿鉆井液循環一周，有效攜帶井內及井壁的大掉塊，使用潤滑漿封井。2）各開次裸眼井段長、套管尺寸大、套管與井眼環空間隙小，下入難度較大；回接套管環空間隙小，開泵困難，需進一步優化井身結構。3）頂替效率低。4）易發生漏失。5）易發生氣竄。

8 事故與復雜的預防與處理

自2009年中石化提出“元壩大提速”目標后，中石化各施工單位加大各種新工具、新工藝的投入力度，提速效果顯著，并創出多項高指標和紀錄。

川東北元壩地區事故種類繁多，斷鉆具、掉牙輪、電測事故、卡鉆事故、套管事故等是最為常見的事故，但通過認真分析事故的原因，并制定了針對性的預防措施，事故發生率明顯減少。

9 結論與認識

1）元壩地區超深直探井施工模式基本形成。2）優快鉆井技術重點在于鉆頭的選型、新工具新技術的應用。3）井控一直是“三高”地區的重中之重，完善可靠的井控設備與先進的井控工藝是元壩地區安全鉆井施工的保障。4）對于事故與復雜情況要預防為主，處理為輔。5）鉆井液體系的正確選擇是超深井鉆井成功與否的關鍵。

[1]曹耀峰.超深高酸性氣田鉆井技術與實踐[M].中國石化出版社,2011,2:47-123

[2]吳志均,陳剛等.天然氣鉆井井控技術的發展[J].石油鉆采工藝,2010,9(4):56-60

[3]傅陽春等.川東北地區超深井鉆井液技術初探[J].西部探礦工程,2008,11:95-98

高思，男，1983年2月出生，工程師，從事鉆井技術工作。2008年畢業于中國石油大學（華東）油氣井工程專業，獲得工學碩士學位，工程師。