瀘州油區深層頁巖氣鉆井提速工具技術

華威武 蘇長路 蘇喜龍 劉樹偉 李光輝 李偉

摘要：瀘2XXH1平臺為瀘州油區深層頁巖氣代表性平臺，共部署四口水平井，設計井深5700-6100m。為了解決瀘州地區頁巖氣機械鉆速低、地層溫度高等難題，在分析鉆井技術難點，優化鉆井參數的基礎上，該平臺率先使用水力減震加壓器、鉆井液地面降溫裝置、旋轉下套管裝置等新工具，并取得較好的效果。鉆井提速工具的率先使用為瀘州油區深層頁巖氣鉆井安全高效施工、鉆井提速提效具有很好的意義。

關鍵詞：瀘州油區;深層頁巖氣;水力減震加壓器;地面降溫裝置;旋轉下套管

川南深層頁巖氣通過技術攻關，瀘2XX井放噴測試關井最高井口壓力57MPa，頁巖氣日產量達134萬方，成為國內首口單井測試日產量超百萬立方米的頁巖氣井，顯示出瀘州油區深層頁巖氣巨大的開發潛力，隨即迎來開發熱潮。深層頁巖氣不同于常規頁巖氣，其目的層埋藏深、地層溫度和地層壓力高、巖石可鉆性差、優質儲層薄，使得鉆井機械鉆速低，周期長，成本高，制約了其經濟有效開發。針對瀘州油區深層頁巖氣的特點，為更好的實現鉆井提速，在鉆井過程中一系列的新工具新工藝投入到生產中來，本文將以瀘2XXH1平臺為例，著重分析鉆井提速工具在瀘州油區的使用效果并提出了一些建議。

1 瀘2XXH1平臺情況

瀘2XXH1平臺為瀘2XX區塊深層頁巖氣平臺，以一字排開、部署四口水平井：瀘2XXH1-1、瀘2XXH1-2、瀘2XXH1-3、瀘2XXH1-4。該平臺在施工過程中，使用了水力減震加壓器、鉆井液地面降溫裝置、旋轉下套管裝置等一系列提速工藝，大大縮減了鉆井周期，取得了較好的提速效果。其中瀘2XXH1-3井導眼井鉆完井周期75天，創瀘2XX區塊指標;瀘2XXH1-2井二開鉆井周期4.13天，機械鉆速達12.71m/h，在瀘2XX區塊同開次排名第一。

2 瀘2XXH1平臺提速工具使用分析

2.1水力減震加壓器

水力震加加壓器時一種應用于鉆井、修井等作業中的井下工具。它是一種能量轉換裝置，利用循環時的泵壓為動力把液體壓能轉化為鉆壓的一項新型鉆井工具，改變了常規鉆井是靠下部鉆鋌的重量施加鉆壓的方式，使鉆頭或下部部分鉆具與鉆柱中的其他部分柔性連接，將鉆鋌給予鉆頭或其它工具的剛性加壓變為液力柔性加壓，克服了剛性加壓的種種弊端，從而達到高速度、高質量鉆井的目的。

2.1.1工作原理

工作時，開泵循環泥漿，工具內形成壓降，該壓降作用在活塞端面上，形成推力，推動活塞下行，直到行程結束為止，該推力就是鉆頭需要的鉆壓。當鉆完一個行程后，指重表懸重增加，泵壓顯示下降，下放鉆柱送鉆，開始第二個行程。

2.1.2使用效果分析

該平臺四口井二開井段鉆進過程中均使用了水力減震加壓器，其中瀘2XXH1-3井為平臺施工的第一口井，使用的是二級水力減震加壓器，減震效果較差，鉆進過程中鉆具振動大，加壓困難，頂驅轉速開不起來，嚴重影響機械鉆速，機械鉆速僅為6.90m/h;因減震效果較差，頂驅導軌反扭矩梁固定螺桿多次被震斷，造成時效耽誤。瀘2XXH1-1井二開鉆進時換用三級水力減震加壓器，減震效果明顯提升。在施工第二口井瀘2XXH1-4井時，繼續使用三級水力減震加壓器，通過總結經驗，優化鉆具組合及鉆井參數，二開機械鉆速提升到了11.30m/h，機械鉆速相對瀘2XXH1-1井明顯提升，使用效果較好。瀘2XXH1-2井為平臺二開施工的最后一口井，充分總結平臺前3口井的施工經驗，針對性的制定施工方案及鉆井參數，二開機械鉆速達到了12.71m/h，二開鉆井周期4.13天，在當時瀘2XX區塊同開次排名第一。

2.2鉆井液地面降溫裝置

瀘州油區相較其它頁巖氣區塊埋藏更深，目的層均在3500m以深，而且地溫梯度更高，在龍馬溪組目的層，井溫>130℃，鉆進時地面鉆井液溫度達75-85℃，常規旋轉導向工具（RSS）無法承受，抗高溫的RSS費用高昂，且供不應求，難以滿足該區塊大規模開發的需求;此時，鉆井液地面降溫裝置發揮了作用。

2.2.1地面降溫裝置使用

瀘2XXH1-2井四開第一趟鉆采用直螺桿加RSS鉆具組合鉆進，進入水平段前井底溫度在110-115℃，RSS工作正常，進入水平段后井溫迅速上漲至120℃，RSS開始出現信號不穩現象，立即開啟地面降溫裝置，處理前鉆井液溫度76℃，處理后的鉆井液溫度降至34℃，經循環罐充分混合攪拌后循環罐內鉆井液綜合溫度降至43℃;一個遲到時間過后，井底溫度降至116℃，RSS儀器恢復正常工作狀態，信號不穩現象解除。后續水平段鉆進過程中全程開啟降溫裝置，井底溫度始終保持在122℃已下，未出現過因井下高溫導致RSS無信號而起鉆的情況，較好的解決了常規RSS在瀘州油區無法正常使用的問題。瀘2XXH1-2井是瀘州油區第一口未使用抗高溫RSS完成水平段作業的井，為該區塊其它井的施工提供了寶貴的經驗。

2.3旋轉下套管裝置

瀘2XXH1平臺龍馬溪組目的層較薄，為瀘州油區福集向斜的邊緣構造，目的層厚度不足5m，地層傾角變化大，存在較長的螞蟻體破碎帶，斷層較發育。為保證優質儲層鉆遇率，水平段鉆進時頻繁調整井眼軌跡，導致平臺四口井的井眼軌跡及其復雜。其中瀘2XXH1-3井，完鉆井深5335m，水平段長1650m，造斜段最大狗腿達到了9.98°/30m，水平段最大狗腿超6°/30m，鉆進鉆時正常懸重110t，起鉆時懸重上提至180t仍難以將鉆具正常起出，不得不采取倒劃眼起鉆的方式起鉆，常規下套管方式風險極高，平臺四口井均采用旋轉下套管。

2.3.1使用效果分析

瀘2XXH1平臺四開套管為BG140V×139.7mm×12.7mm，扣型為BGT2氣密封扣，最佳上扣扭矩26.99KN.m，整個旋轉下套管過程中扭矩均未超過最佳上扣扭矩，未對絲扣造成損傷。中途循環頂通時可使套管保持轉動狀態，有效的避免了套管粘卡風險。其中瀘2XXH1-4井水平段長2550m，使用旋轉下套管裝置將套管一次性下到位，為后期完井安全奠定了基礎。

3結論

（1）瀘州油區上部地層研磨性強、可鉆性差，鉆進過程中時常伴有蹩跳鉆現象，鉆具振動大、加壓困難等嚴重制約機械鉆速，水力減震加壓器能較好地緩解鉆具振動大的問題，有效的提高機械鉆速。

（2）瀘州油區龍馬溪組地層溫度高，常規旋轉導向工具難以滿足作業需求，配合使用鉆井液地面降溫裝置能有效降低地面鉆井液溫度，使得常規旋轉導向工具在該區塊能夠得以正常使用，填補高溫旋轉導向工具缺口。

（3）瀘州油區常規的下套管工藝難以滿足施工要求，旋轉下套管裝置能較好地彌補常規下套管工藝的不足，且旋轉下套管工藝在該區塊的運用已相對成熟，能夠實現安全、高效下套管作業。

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作者簡介：

華威武，男，出生于1995年，畢業于東北石油大學海洋油氣工程專業，工程師職稱，從事頁巖氣鉆井開發工作。

基金項目：

中國石油渤海鉆探工程有限公司重大工藝研究項目《2021ZD18Y-01瀘州、渝西深層頁巖氣水平井安全優快鉆完井及配套技術研究》及《2021ZD14Y-02川渝深層頁巖氣長井段一趟鉆與福山一趟鉆提速提效技術研究》聯合支助。