涪陵頁(yè)巖氣田鉆井關(guān)鍵技術(shù)

艾 軍，張金成，臧艷彬，許明標(biāo)

（1.中石化重慶涪陵頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)有限公司，重慶涪陵408014；2.中國(guó)石化石油工程技術(shù)研究院，北京100101；3.長(zhǎng)江大學(xué)石油工程學(xué)院，湖北武漢430100）

涪陵頁(yè)巖氣田位于川東高陡褶皺帶包鸞-焦石壩背斜帶焦石壩構(gòu)造，主體構(gòu)造為被大耳山西、石門(mén)、吊水巖、天臺(tái)場(chǎng)等斷層所夾持的斷背斜構(gòu)造，表現(xiàn)為南寬北窄、中部寬緩的特點(diǎn)，總體為北東走向。2012年11月28日，焦頁(yè)1HF井在龍馬溪下部地層獲得了20.3×104m3／d的高產(chǎn)工業(yè)氣流，實(shí)現(xiàn)了涪陵地區(qū)海相頁(yè)巖氣勘探的重大突破[1-2］。2013年，17口開(kāi)發(fā)試驗(yàn)井壓裂試氣均獲高產(chǎn)工業(yè)氣流，單井無(wú)阻流量為（15.3～155.8）×104m3／d，單井配產(chǎn)可達(dá)到（6.0～35.0）×104m3／d，其中焦頁(yè)6-2HF井測(cè)試獲氣量達(dá)37.6×104m3／d、焦頁(yè)8-2HF井測(cè)試獲氣量達(dá)54.7×104m3／d，表明涪陵頁(yè)巖氣田具有廣闊的開(kāi)發(fā)前景。

但由于涪陵地區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜，我國(guó)頁(yè)巖氣配套工程技術(shù)研究起步又較晚，因而頁(yè)巖氣鉆井面臨著極大挑戰(zhàn)，主要表現(xiàn)在以下4方面[1-3］：1）近地表地質(zhì)條件復(fù)雜，暗河、溶洞和裂縫多，淺層出氣、出水，易發(fā)生井漏、井涌，鉆井風(fēng)險(xiǎn)大；2）叢式水平井具有偏移距大（一般為300m）、靶前距大（一般為800m）、水平段長(zhǎng)（一般為1 500m）等特點(diǎn)，摩阻扭矩大，三維井眼軌跡控制難度大；3）頁(yè)巖地層裂縫發(fā)育，鉆井中易發(fā)生垮塌、井漏等問(wèn)題，造成油基鉆井液漏失及卡鉆、埋鉆具等井下故障；4）勘探開(kāi)發(fā)初期，鉆井工程技術(shù)不配套、不成熟，鉆井工程成本高。

針對(duì)涪陵頁(yè)巖氣田鉆井工程存在的上述難題，中國(guó)石化基于國(guó)外先進(jìn)技術(shù)引進(jìn)應(yīng)用、現(xiàn)有技術(shù)集成配套以及關(guān)鍵技術(shù)與工具自主研發(fā)相結(jié)合等技術(shù)思路，開(kāi)展了涪陵地區(qū)頁(yè)巖氣鉆井工程優(yōu)化設(shè)計(jì)、淺層直井段快速鉆井技術(shù)、二開(kāi)定向井段快速鉆井技術(shù)、三維井眼軌跡控制技術(shù)、油基鉆井液技術(shù)、頁(yè)巖氣水平井固井技術(shù)、復(fù)雜山地條件“井工廠”鉆井技術(shù)等的攻關(guān)研究，基本形成了適合于涪陵頁(yè)巖氣田地質(zhì)特點(diǎn)的鉆井關(guān)鍵技術(shù)系列[2-14］。筆者對(duì)涪陵頁(yè)巖氣田鉆井技術(shù)發(fā)展進(jìn)行了較為全面的總結(jié)，并結(jié)合目前存在的實(shí)際問(wèn)題提出了發(fā)展建議，旨在為涪陵頁(yè)巖氣田鉆井現(xiàn)場(chǎng)施工及下一步的技術(shù)研究提供借鑒與指導(dǎo)。

1 頁(yè)巖氣井鉆井關(guān)鍵技術(shù)

1.1 鉆井工程優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)

1.1.1 水平井井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)對(duì)涪陵地區(qū)鉆井工程地質(zhì)環(huán)境因素的精細(xì)描述，確定了涪陵地區(qū)的地層必封點(diǎn)，主要有[2］：1）淺表裂縫、溶洞、暗河；2）三疊系的水層、漏層與二疊系的淺層氣；3）龍馬溪組頁(yè)巖氣層頂部濁積砂之上的易漏、易垮塌地層。根據(jù)地層必封點(diǎn)和三壓力剖面，新設(shè)計(jì)了適合涪陵地區(qū)優(yōu)快鉆井的三開(kāi)井身結(jié)構(gòu)（見(jiàn)表1）。

表1 涪陵頁(yè)巖氣田水平井井身結(jié)構(gòu)Table 1 Casing program for shale gas horizontal wells in Fuling Area

新設(shè)計(jì)的鉆井過(guò)程和技術(shù)思路是：

1）導(dǎo)眼段。導(dǎo)眼段采用φ609.6mm鉆頭，下φ473.1mm套管，套管下深50m左右。

2）一開(kāi)井段。一開(kāi)井段采用φ406.4mm鉆頭，下φ339.7mm表層套管，套管下深由長(zhǎng)興組上提至飛仙關(guān)組三段，上提200m左右。與原設(shè)計(jì)相比，一是將井眼尺寸從φ444.5mm縮小到φ406.4mm，二是將表層套管下深減小了200m左右，這樣有利于提速和降本增效。

3）二開(kāi)井段。二開(kāi)井段采用φ311.1mm鉆頭，下φ244.5mm套管，套管下深由龍馬溪組濁積砂巖底上提至濁積砂巖頂3～5m，以便在三開(kāi)井段采用φ215.9mm鉆頭鉆穿濁積砂地層，提高機(jī)械鉆速。

4）三開(kāi)井段。三開(kāi)井段采用φ215.9mm鉆頭，下入φ139.7mm套管射孔完井。

1.1.2 復(fù)雜山地條件下“井工廠”布井及三維井眼軌道優(yōu)化設(shè)計(jì)

根據(jù)涪陵地區(qū)山地的地形特點(diǎn)，針對(duì)頁(yè)巖氣平行開(kāi)發(fā)井網(wǎng)的要求，借鑒國(guó)外“井工廠”鉆井設(shè)計(jì)方法，同時(shí)考慮“井工廠”鉆井作業(yè)的井場(chǎng)集約化需求，形成了復(fù)雜山地條件下“井工廠”布井優(yōu)化方案和水平井三維井眼軌道優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)[6-10］。以井距600m為例，提出了4種布井方案（方案1—4），并進(jìn)行了評(píng)價(jià)分析。

方案1：六井式常規(guī)型軌道設(shè)計(jì)，每個(gè)平臺(tái)鉆6口井，布井方式和井眼軌道見(jiàn)圖1。

圖1 六井式常規(guī)型軌道布井方式與井眼軌道水平投影Fig.1 The conventional well pattern and a well trajectory horizontal projection of a six-well pad

方案2：六井式魚(yú)鉤形軌道設(shè)計(jì)，每個(gè)平臺(tái)鉆6口井，布井方式和井眼軌道見(jiàn)圖2。

圖2 六井式魚(yú)鉤形軌道布井方式與井眼軌道水平投影Fig.2 The fish hook well pattern and well trajectory horizontal projection of a six-well pad

方案3：四井式常規(guī)型軌道設(shè)計(jì)，每個(gè)臺(tái)鉆4口井，布井方式和井眼軌道見(jiàn)圖3。

圖3 四井式常規(guī)型軌道布井方式與井眼軌道水平投影Fig.3 The conventional well pattern and well trajectory horizontal projection of a four-well pad

方案4：四井式魚(yú)鉤形軌道設(shè)計(jì)，每個(gè)平臺(tái)鉆4口井，布井方式和井眼軌道見(jiàn)圖4。

圖4 四井式魚(yú)鉤形軌道布井方式與井眼軌道水平投影Fig.4 The fish hook well pattern and well trajectory horizontal projection of a four-well pad

從平臺(tái)總數(shù)量、單井鉆前費(fèi)用、井眼長(zhǎng)度、扭方位、摩阻以及投產(chǎn)周期等方面對(duì)4個(gè)方案進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 四種布井及軌道設(shè)計(jì)方案對(duì)比Table 2 Contrasting analysis on the four well patterns and well trajectory design schemes

由表2可知，每個(gè)平臺(tái)鉆6口井的布井方式（簡(jiǎn)稱六井式平臺(tái)）與每個(gè)平臺(tái)鉆4口井的布井方式（簡(jiǎn)稱四井式平臺(tái)）相比能夠減少33%的平臺(tái)數(shù)量，平均單井鉆前成本降低27%；但六井式與四井式相比，井眼增長(zhǎng)了180m；魚(yú)鉤形井眼軌道與常規(guī)井眼軌道相比，其滑動(dòng)鉆進(jìn)摩阻增加30%左右。

從鉆前和鉆井成本以及鉆井施工難度等方面綜合考慮，焦石壩地區(qū)宜采用方案1，但考慮到涪陵焦石壩復(fù)雜山地條件對(duì)平臺(tái)大小的限制以及當(dāng)年投資當(dāng)年建產(chǎn)的需求，最后推薦采用方案3。按照該方案設(shè)計(jì)了焦石壩區(qū)塊一期產(chǎn)能建設(shè)方案，在2014—2015年新增鉆井平臺(tái)63個(gè)，每個(gè)平臺(tái)鉆井4口，共計(jì)鉆井253口，建成50×108m3產(chǎn)能。

1.2 淺層直井段快速鉆井技術(shù)

1.2.1 高密度電法預(yù)測(cè)淺層裂縫溶洞

高密度電法技術(shù)是在常規(guī)電法基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的陣列勘探方法。它以探測(cè)巖石介質(zhì)的導(dǎo)電性差異為基礎(chǔ)，對(duì)于裂縫、溶洞等隱患主要表現(xiàn)出高電阻、低密度和低介電常數(shù)等特征，通過(guò)觀測(cè)分析人工建立的地下穩(wěn)定電流場(chǎng)的分布規(guī)律，來(lái)反演地下介質(zhì)的形態(tài)。

前期鉆井實(shí)踐表明，涪陵地區(qū)地表裂縫、溶洞和暗河發(fā)育，在導(dǎo)眼及一開(kāi)井段鉆進(jìn)時(shí)經(jīng)常發(fā)生失返性漏失，漏失鉆井液往往以千方計(jì)，不但嚴(yán)重影響了鉆井施工的順利進(jìn)行，而且極大地增加了鉆井成本。為此，在井場(chǎng)選址后，首先采用高密度電法技術(shù)對(duì)平臺(tái)近地表進(jìn)行勘查，根據(jù)地下裂縫、溶洞和暗河的發(fā)育情況進(jìn)行安全性評(píng)估，在確定平臺(tái)位置的時(shí)候盡量避開(kāi)裂縫、溶洞和暗河。依據(jù)高密度電法勘探結(jié)果，對(duì)焦頁(yè)14號(hào)、焦頁(yè)40號(hào)、焦頁(yè)45號(hào)等平臺(tái)進(jìn)行了重新選址，規(guī)避了鉆遇裂縫、溶洞和暗河的風(fēng)險(xiǎn)。并對(duì)整體滿足要求的井場(chǎng)再進(jìn)行局部加密測(cè)線掃描解釋，清楚標(biāo)示出主要的溶洞發(fā)育區(qū)和破碎帶，對(duì)井口及其他負(fù)重區(qū)域進(jìn)行安全評(píng)價(jià)，以有效指導(dǎo)鉆井井口、巖屑池和污水池位置的優(yōu)化布置。

1.2.2 “清水＋PDC鉆頭＋螺桿鉆具”復(fù)合鉆井

前期鉆井實(shí)踐表明，涪陵地區(qū)不但地表裂縫、溶洞和暗河發(fā)育，在導(dǎo)眼及一開(kāi)井段鉆進(jìn)時(shí)還經(jīng)常發(fā)生失返性漏失；而且嘉陵江組中下部存在區(qū)域性水層，因埋深、地層壓力等差異，出水量差異較大，其中焦頁(yè)5-2HF井出水最嚴(yán)重，在嘉陵江底部—飛仙關(guān)組頂部（埋深317.00～424.00m）出水量達(dá)7 360m3。針對(duì)這種難題，通過(guò)探索研究，形成了“清水＋PDC鉆頭＋螺桿鉆具”復(fù)合鉆井技術(shù)。該技術(shù)是在將清水作為鉆井液的基礎(chǔ)上采用“PDC鉆頭＋螺桿鉆具”復(fù)合鉆井技術(shù)，遇嚴(yán)重漏失井時(shí)采用清水強(qiáng)鉆。

“清水＋PDC鉆頭＋螺桿鉆具”復(fù)合鉆井技術(shù)的應(yīng)用，不但避免了鉆井液嚴(yán)重漏失對(duì)淺部地層產(chǎn)生的污染，縮短了因頻繁堵漏而損失的時(shí)間，而且在導(dǎo)眼、一開(kāi)和二開(kāi)上部井段“一趟鉆”便能完成鉆進(jìn)作業(yè)，極大地提高了鉆井作業(yè)效率。目前完鉆井導(dǎo)眼、一開(kāi)和二開(kāi)上部井段平均鉆速為5.75m／h，與該技術(shù)應(yīng)用前同井段平均機(jī)械鉆速4.50m／h相比，平均機(jī)械鉆速提高了27.78%。尤其在一開(kāi)井段，基本實(shí)現(xiàn)了“一趟鉆”鉆達(dá)設(shè)計(jì)井深。表3為“清水＋PDC鉆頭＋螺桿鉆具”復(fù)合鉆井技術(shù)在一開(kāi)井段的提速效果統(tǒng)計(jì)結(jié)果。

由表3可知，使用該技術(shù)后平均機(jī)械鉆速達(dá)到21.13m／h，與2014年上半年一開(kāi)井段平均機(jī)械鉆速12.48m／h相比，提高了69.31%。目前該技術(shù)已經(jīng)成為韓家店組以上井段（即導(dǎo)眼、一開(kāi)和二開(kāi)上部井段）的主要鉆井提速技術(shù)。

表3 “清水＋PDC鉆頭＋螺桿鉆具”復(fù)合鉆井技術(shù)在一開(kāi)井段的提速效果Table 3 The application of combined drilling technology of“clear water＋PDC bit＋PDM”in the first spud

1.3 二開(kāi)定向井段快速鉆井技術(shù)

二開(kāi)定向井段一直是制約涪陵地區(qū)鉆井提速的瓶頸，針對(duì)二開(kāi)定向井段井眼尺寸大（φ311.1mm）、地層可鉆性差（5級(jí)以上）、機(jī)械鉆速低（1.94m／h）和施工周期長(zhǎng)（約占全井鉆完井周期的30%）等問(wèn)題，通過(guò)科技攻關(guān)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，初步探索出一套鉆井提速技術(shù)系列，突破了大尺寸井眼定向井段鉆井提速技術(shù)瓶頸，實(shí)現(xiàn)了定向井段機(jī)械鉆速的大幅提高。

1.3.1 空氣泡沫定向鉆井

開(kāi)展了泡沫鉆井技術(shù)可行性評(píng)價(jià)、電磁波隨鉆測(cè)量、空氣泡沫流體及鉆進(jìn)參數(shù)優(yōu)選、鉆具組合及井眼軌跡控制等方面的攻關(guān)研究，形成了一套具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的空氣泡沫定向鉆井技術(shù)[12］，并在國(guó)內(nèi)首次開(kāi)展了空氣泡沫定向鉆井技術(shù)應(yīng)用試驗(yàn)，先后試驗(yàn)了3口井。其中，焦頁(yè)13-1HF井累計(jì)鉆進(jìn)524.19m，平均機(jī)械鉆速7.88m／h，較鄰井提高62.8%；測(cè)量最大井斜角達(dá)到27.1°，最大造斜率達(dá)到6.6°／30m；該井二開(kāi)平均機(jī)械鉆速8.07m／h，二開(kāi)鉆井周期16.87d，取得了良好的提速效果（見(jiàn)表4）。

1.3.2 特色PDC鉆頭的研制與應(yīng)用

針對(duì)茅口組—韓家店地層巖性變化頻繁、PDC復(fù)合片受到的沖擊作用強(qiáng)而易崩碎、定向段PDC鉆頭造斜能力差和工具面不穩(wěn)定等問(wèn)題，對(duì)定向段PDC鉆頭的失效原因及存在的問(wèn)題進(jìn)行了分析，結(jié)合地層組構(gòu)特征分析和可鉆性描述，通過(guò)平穩(wěn)切削控制技術(shù)、低扭矩設(shè)計(jì)技術(shù)、力平衡優(yōu)化切削結(jié)構(gòu)等研究，提高了定向控制能力，確保了工具面的穩(wěn)定；對(duì)鉆頭水力結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，防止巖屑床的形成，避免了重復(fù)破碎。與國(guó)內(nèi)外鉆頭廠商合作，研制了適用于涪陵地區(qū)二開(kāi)定向井段的特色PDC鉆頭，在焦頁(yè)32-4HF井、焦頁(yè)10-4HF井、焦頁(yè)7-1HF井等進(jìn)行了成功應(yīng)用，應(yīng)用井段平均機(jī)械鉆速10.85m／h，提高了87.10%（見(jiàn)表5）。

表4 空氣泡沫定向鉆井技術(shù)在焦頁(yè)13-1HF井的應(yīng)用情況Table 4 The application of directional drilling with foam in Well Jiaoye 13-1HF

表5 特色PDC鉆頭在定向井段的應(yīng)用情況Table 5 The application of specific PDC bits in directional well section

1.3.3 韓家店組低密度鉆井液

志留系韓家店組地層裂縫發(fā)育，井壁穩(wěn)定性較差，目前使用的鉆井液密度較高（一般為1.25kg／L），不僅容易引起井漏，而且導(dǎo)致機(jī)械鉆速偏低?？紤]到該層段孔隙壓力梯度為1.02～1.18MPa／100m，坍塌壓力當(dāng)量密度為1.0～1.25kg／L，在韓家店組試驗(yàn)應(yīng)用了低密度鉆井液技術(shù)，取得了明顯的提速效果。在焦頁(yè)30-3HF井韓家店組1 322～1 943m井段采用低密度（1.02，1.15，1.17和1.24kg／L）KCl聚合物潤(rùn)滑鉆井液體系鉆進(jìn)，平均機(jī)械鉆速16.47m／h，與鄰井機(jī)械鉆速10.23m／h相比，提高了61.00%。

1.3.4 在三維復(fù)雜軌跡井段應(yīng)用水力振蕩器

為了解決三維復(fù)雜井眼滑動(dòng)鉆進(jìn)時(shí)的托壓?jiǎn)栴}，試驗(yàn)優(yōu)選了NOV水力振蕩器。該工具由NOV公司研制，可以溫和地周期性振蕩鉆柱，減小滑動(dòng)鉆進(jìn)和旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)時(shí)井壁與鉆桿之間的摩擦，改善鉆壓傳遞、拓寬旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)的應(yīng)用范圍，提高滑動(dòng)鉆進(jìn)能力。在焦頁(yè)17-3HF井二開(kāi)定向井段（2 005～2 506m）試驗(yàn)應(yīng)用了水力振蕩器，與未采用該工具的焦頁(yè)2-3HF井相比，鉆時(shí)明顯縮短，取得了良好的鉆井提速效果。

1.4 叢式水平井三維井眼軌跡控制技術(shù)

針對(duì)涪陵地區(qū)頁(yè)巖氣叢式水平井偏移距大、靶前距遠(yuǎn)、水平段長(zhǎng)、施工摩阻扭矩大等技術(shù)難題，優(yōu)化了井眼軌跡剖面，利用地層自然造斜規(guī)律，降低了摩阻扭矩；簡(jiǎn)化了鉆具組合，降低了鉆具剛性，進(jìn)一步降低了摩阻扭矩；提高了井眼軌跡預(yù)測(cè)精度，增加了軌跡的光滑性；制定了井下故障監(jiān)測(cè)及處理預(yù)案，確保了井下安全，形成了基于常規(guī)導(dǎo)向技術(shù)的叢式井三維井眼軌跡控制技術(shù)。

在未使用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)的情況下，采用常規(guī)導(dǎo)向鉆井技術(shù)，完成了水平段長(zhǎng)1 500m的頁(yè)巖氣水平井65口，其中焦頁(yè)9-1HF井等5口井1 500m長(zhǎng)水平段“一趟鉆”完成?；诔Ｒ?guī)導(dǎo)向技術(shù)的水平段長(zhǎng)度超過(guò)2 000m的水平井鉆井試驗(yàn)也在焦頁(yè)12-4HF井取得成功，完鉆井深4 720.00m，水平位移達(dá)2 505.83m，水平段長(zhǎng)2 130.00m，鉆井周期66.67d，平均機(jī)械鉆速5.73m／h。

1.5 油基鉆井液技術(shù)

油包水型油基鉆井液是一種熱力學(xué)不穩(wěn)定體系，影響其穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素是乳化劑。與國(guó)外乳化劑相比，國(guó)內(nèi)乳化劑雖然也可以獲得較好的乳化穩(wěn)定性，但具有處理劑加量大、體系穩(wěn)定性差、調(diào)配到滿足作業(yè)要求的性能較為困難、整體性能指標(biāo)較低和綜合經(jīng)濟(jì)成本較高等缺點(diǎn)[11，14］。針對(duì)涪陵地區(qū)頁(yè)巖地層特點(diǎn)與長(zhǎng)水平段水平井的施工要求，基于HLB理論和界面膜理論，自主研發(fā)了HiDrill柴油基鉆井液用主、輔乳化劑，提高了油水界面吸附基團(tuán)數(shù)量、致密化程度、油水界面膜的強(qiáng)度及連續(xù)相的結(jié)構(gòu)力。通過(guò)體系配方研究和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，形成了適合涪陵頁(yè)巖地層長(zhǎng)水平段鉆進(jìn)的HiDrill柴油基鉆井液體系。

HiDrill柴油基鉆井液體系具有以下特點(diǎn)：1）性能穩(wěn)定，破乳電壓800～1 600V；2）處理劑加量小，外加劑總加量10%，乳化劑加量2%～3%，綜合成本低；3）體系低黏、高切，攜巖能力強(qiáng)、井眼凈化好；4）高溫高壓濾失量小，失水造壁性好；5）現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)簡(jiǎn)單。該鉆井液適用于常溫至220℃、鉆井液密度為0.96～2.30kg／L的工況下施工。涪陵地區(qū)的應(yīng)用結(jié)果表明，該鉆井液能夠有效防止頁(yè)巖地層井壁失穩(wěn)，降低水平段鉆進(jìn)及電測(cè)、下套管過(guò)程中的摩阻，滿足頁(yè)巖氣水平井安全鉆井的要求，整體性能接近國(guó)外公司同類產(chǎn)品，且其處理劑成本只有國(guó)外相同鉆井液體系的三分之一，大幅度降低了頁(yè)巖氣水平井的鉆井液費(fèi)用。截至目前，HiDrill柴油基鉆井液已在46口水平井作業(yè)中得到應(yīng)用，各水平井均井眼清潔，摩阻低，井徑規(guī)則，電測(cè)順利，一次通井成功，套管下入順暢。

1.6 長(zhǎng)水平段水平井固井技術(shù)

根據(jù)頁(yè)巖氣水平段大型多段壓裂對(duì)水泥石的要求，建立了分段壓裂過(guò)程中基于地層-水泥石-套管的受力分析模型和分段壓裂條件下的水泥石彈塑性力學(xué)評(píng)價(jià)方法。在水泥漿中加入優(yōu)選的彈性、增韌性材料，大大提高了水泥石的彈性和變形能力，有效改善了水泥石的抗沖擊性能和耐久性，水泥石的彈性模量較常規(guī)水泥石降低100%以上，韌性提高40%以上，滿足頁(yè)巖氣儲(chǔ)層長(zhǎng)水平段大型多段壓裂的要求，形成了適合頁(yè)巖氣水平井固井的ElastiS-lurry水泥漿體系[13］。針對(duì)水平段使用油基鉆井液的特點(diǎn)，研制開(kāi)發(fā)出VersaClean高效沖洗隔離液，可以清洗環(huán)空中不同黏度和密度的油基鉆井液，7min的沖洗效率即可達(dá)到100%，大大提高了油基鉆井液條件下的水泥環(huán)膠結(jié)質(zhì)量。分析了帶扶正器條件下的套管下入能力，在引鞋之上接短套管安放一只整體式扶正器，保證套管頂部在水平段處于“抬頭”狀態(tài)，減小下入摩阻，利于套管下入。合理安放套管扶正器，水平井段每根套管加一個(gè)扶正器，采用彈性雙弓扶正器和剛性樹(shù)脂旋流扶正器交替安放；造斜段每2根套管安放1只剛性樹(shù)脂扶正器；直井段每5根套管安放1只彈性扶正器，確保套管居中度達(dá)到70%以上，解決了涪陵地區(qū)頁(yè)巖氣井水平段長(zhǎng)、水垂比大從而導(dǎo)致套管下入困難的問(wèn)題。

通過(guò)多項(xiàng)技術(shù)的集成，形成了適合涪陵地區(qū)頁(yè)巖氣水平井的固井配套技術(shù)，并在涪陵地區(qū)進(jìn)行了全面推廣應(yīng)用。截至目前，已應(yīng)用39井次，固井質(zhì)量合格率達(dá)100%，優(yōu)質(zhì)率達(dá)85%以上。例如焦頁(yè)17-3HF井即使在漏失的情況下，固井作業(yè)也極為順暢，施工連續(xù)，水泥漿體系在高頂?shù)诇夭睢㈤L(zhǎng)封固段情況下具有較好的強(qiáng)度。ElastiSlurry彈塑性水泥漿和VersaClean多功能沖洗隔離液可替代進(jìn)口產(chǎn)品，固井成本降低40%以上。

1.7 復(fù)雜山地條件“井工廠”鉆井技術(shù)

通過(guò)山地環(huán)境條件下的頁(yè)巖氣“井工廠”三維井眼軌道優(yōu)化設(shè)計(jì)、地面井場(chǎng)布局優(yōu)化、鉆機(jī)快速運(yùn)移裝置、鉆井液循環(huán)利用、工廠化作業(yè)設(shè)備配套、施工作業(yè)流程化標(biāo)準(zhǔn)化等研究，形成了復(fù)雜山地條件下的“井工廠”鉆井技術(shù)。該技術(shù)在焦頁(yè)30平臺(tái)進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，單井平均占地面積縮小82.5%以上，單井鉆井成本降低25.0%，鉆井液材料成本節(jié)約56.0%，移動(dòng)及安裝時(shí)間大幅縮短，實(shí)現(xiàn)了國(guó)內(nèi)第一個(gè)真正意義上的頁(yè)巖氣“井工廠”作業(yè)模式。

2 涪陵頁(yè)巖氣田鉆井技術(shù)發(fā)展建議

2.1 存在的技術(shù)問(wèn)題

盡管近幾年涪陵頁(yè)巖氣田鉆井技術(shù)取得了重大進(jìn)展，形成了適用于該地區(qū)的系列鉆井關(guān)鍵技術(shù)，基本滿足了涪陵頁(yè)巖氣田的開(kāi)發(fā)需求，但隨著一期50×108m3產(chǎn)能建設(shè)的全面展開(kāi)，也出現(xiàn)了一些新的問(wèn)題，主要表現(xiàn)在：1）在外圍地區(qū)和斷層附近，水平井水平段發(fā)生油基鉆井液嚴(yán)重漏失情況，堵漏處理難度大；2）五峰組與龍馬溪組可鉆性差異大，PDC鉆頭適應(yīng)性差，水平段軌跡在兩層之間交錯(cuò)穿行，影響了水平段“一趟鉆”完成的成功率。

2.2 鉆井技術(shù)發(fā)展建議

根據(jù)涪陵頁(yè)巖氣田出現(xiàn)的新問(wèn)題和涪陵頁(yè)巖氣田鉆井技術(shù)不斷發(fā)展完善的需求，筆者提出以下發(fā)展建議：

1）開(kāi)展油基鉆井液專用堵漏處理劑研發(fā)及堵漏工藝和技術(shù)研究，盡早形成油基鉆井液防漏堵漏技術(shù)。

2）針對(duì)涪陵地區(qū)三開(kāi)采用油基鉆井液而常規(guī)螺桿橡膠不耐油、壽命普遍較低的問(wèn)題，研制開(kāi)發(fā)長(zhǎng)壽命耐油螺桿；針對(duì)茅口組、龍馬溪組濁積砂和五峰組地層可鉆性差、PDC鉆頭不適用、牙輪鉆頭機(jī)械鉆速低的問(wèn)題，研制開(kāi)發(fā)特色PDC鉆頭，提高水平段“一趟鉆”完成的成功率。

3）完善四井式“井工廠”鉆井作業(yè)模式，加大推廣應(yīng)用力度；開(kāi)展五井式、六井式“井工廠”鉆井作業(yè)模式的研究與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)；研究適用于復(fù)雜山地條件的“井工廠”鉆井作業(yè)模式，實(shí)現(xiàn)涪陵頁(yè)巖氣田降本增效的實(shí)質(zhì)性突破。

4）組織編寫(xiě)涪陵頁(yè)巖氣田鉆井技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范，盡快形成涪陵頁(yè)巖氣示范區(qū)鉆井技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范系列，示范和引領(lǐng)我國(guó)頁(yè)巖氣大發(fā)展。

5）針對(duì)各鉆井隊(duì)伍鉆井施工能力參差不齊的現(xiàn)象，持續(xù)優(yōu)化涪陵頁(yè)巖氣田鉆井提速技術(shù)方案，加強(qiáng)培訓(xùn)學(xué)習(xí)，不斷提高鉆井施工作業(yè)隊(duì)伍的學(xué)習(xí)能力，努力提升涪陵地區(qū)鉆井技術(shù)的整體水平。

3 結(jié)論及建議

1）通過(guò)技術(shù)攻關(guān)研究和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，已基本形成了適合涪陵頁(yè)巖氣田的系列鉆井工程關(guān)鍵技術(shù)，較好地滿足了涪陵頁(yè)巖氣田安全優(yōu)快鉆井的需求。

2）在涪陵頁(yè)巖氣田全面推廣應(yīng)用了常規(guī)導(dǎo)向鉆井技術(shù)、國(guó)產(chǎn)油基鉆井液技術(shù)及長(zhǎng)水平段水平井固井技術(shù)，大大降低了鉆井工程成本。

3）降本增效是開(kāi)發(fā)頁(yè)巖氣田持續(xù)關(guān)注的主題，建議開(kāi)展油基鉆井液防漏堵漏技術(shù)研究、提高水平段“一趟鉆”完成的成功率、持續(xù)優(yōu)化涪陵頁(yè)巖氣田鉆井提速技術(shù)方案、推廣應(yīng)用“井工廠”技術(shù)、盡快形成涪陵頁(yè)巖氣示范區(qū)鉆井技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范系列。

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