川西須二深井三開(kāi)鉆井技術(shù)及先導(dǎo)試驗(yàn)

何　龍　朱禮平　歐　彪　王希勇（ . 中國(guó)石化西南油氣分公司鉆井工程處，四川成都　6004；.中國(guó)石化西南油氣分公司工程技術(shù)研究院，四川德陽(yáng)　68000）

川西須二深井三開(kāi)鉆井技術(shù)及先導(dǎo)試驗(yàn)

何龍1朱禮平2歐彪2王希勇2
（ 1. 中國(guó)石化西南油氣分公司鉆井工程處，四川成都610041；2.中國(guó)石化西南油氣分公司工程技術(shù)研究院，四川德陽(yáng)618000）

川西須二氣藏巖性致密，具有高溫、高壓且氣藏含水等特點(diǎn)，前期兩輪優(yōu)化形成四開(kāi)井身結(jié)構(gòu)，平均井深5 354.60 m，鉆井周期達(dá)252.20 d以上，采用常規(guī)鉆井技術(shù)經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)難度大，極大影響了川西工區(qū)增儲(chǔ)上產(chǎn)進(jìn)程。為此，在前期鉆井工程難點(diǎn)分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)地質(zhì)精細(xì)認(rèn)識(shí)和工區(qū)現(xiàn)有鉆井技術(shù)，采用井筒壓力平衡理論，結(jié)合前期須二深井鉆探實(shí)踐優(yōu)化設(shè)計(jì)三開(kāi)結(jié)構(gòu)，并配套了優(yōu)快鉆井技術(shù)，形成了川西須二深井三開(kāi)鉆井技術(shù)方案，指導(dǎo)完成了XS1井鉆井設(shè)計(jì)和先導(dǎo)試驗(yàn)，較同構(gòu)造須二前期四開(kāi)完鉆井節(jié)約鉆井周期68 d，降低鉆井成本約600萬(wàn)元以上，截至目前已推廣應(yīng)用到須二探井LX1、海相評(píng)價(jià)井PZ1-1H井中，為川西工區(qū)致密氣藏有效開(kāi)發(fā)提供了技術(shù)借鑒。

川西； 陸相； 須二深井；三開(kāi)結(jié)構(gòu)； 先導(dǎo)試驗(yàn)

川西新場(chǎng)須二氣藏是國(guó)內(nèi)第1個(gè)致密碎屑巖氣藏，探明儲(chǔ)量達(dá)1 211×108m3，須二段目的層埋深超過(guò)4 500 m，由于高溫、高壓、巖性致密，且氣藏含水等特點(diǎn)，有效開(kāi)發(fā)難度較大。截至目前，以須二為目的層完鉆井20余口，從2006年以來(lái)經(jīng)過(guò)兩輪優(yōu)化，形成了四開(kāi)制井身結(jié)構(gòu)，采用?165.1 mm鉆頭完鉆，下入?139.7 mm尾管。根據(jù)2008—2011年完鉆井分析，平均完鉆井深5 354.6 m，鉆井周期252.2 d，平均機(jī)械鉆速2.39 m/h，與半年完鉆一口須二5 000 m深井相比其鉆井周期偏長(zhǎng)，鉆井成本較高，有必要結(jié)合井位部署要求，對(duì)前期四開(kāi)鉆井技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，降低鉆井成本，推進(jìn)川西須二氣藏勘探開(kāi)發(fā)進(jìn)程［1-4］。

采用井筒壓力平衡理論［5-7］，結(jié)合前期須二深井鉆探實(shí)踐優(yōu)化設(shè)計(jì)三開(kāi)結(jié)構(gòu)，并配套了優(yōu)快鉆井技術(shù)，形成了川西須二深井三開(kāi)鉆井技術(shù)方案，指導(dǎo)完成了須二探井XS1井鉆井設(shè)計(jì)和先導(dǎo)試驗(yàn)，同比須二四開(kāi)完鉆井節(jié)約了鉆井周期，降低了鉆井成本，為川西工區(qū)致密氣藏有效開(kāi)發(fā)提供了技術(shù)借鑒。

1　工程技術(shù)難點(diǎn)

川西須二氣藏縱向多壓力系統(tǒng)分布、地質(zhì)條件復(fù)雜導(dǎo)致深井開(kāi)發(fā)面臨諸多困難，在現(xiàn)有技術(shù)條件下主要存在以下工程技術(shù)難點(diǎn)［4］。

1.1縱向發(fā)育多套氣層，井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化難度大

川西工區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜，縱向上存在多壓力系統(tǒng)，總體表現(xiàn)為異常高壓，從上至下鉆遇蓬萊鎮(zhèn)組、遂寧組、沙溪廟組和須家河組等氣層，地壓梯度從1.0↑1.80↑2.00↓1.60 MPa/100 m，高低壓同存，兼顧完井要求下提速井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化難度大。

1.2巖石致密可鉆性差，機(jī)械鉆速低，鉆井周期長(zhǎng)

川西地區(qū)地層巖性以砂泥巖為主，為低滲—致密—超致密氣藏，深部須四段以下地層巖石可鉆性級(jí)值6～8，屬中硬—硬地層，可鉆性差，在高密度鉆井液條件下機(jī)械鉆速和單只鉆頭進(jìn)尺都不理想，井深3 000 m以下機(jī)械鉆速0.8～1.0 m/h、單只鉆頭進(jìn)尺80～100 m，尤其須二段單只鉆頭壽命30 h，鉆速0.7 m/h。2000年以后須家河組完鉆16口深井平均鉆井周期達(dá)330 d，平均機(jī)械鉆速為1.5 m/h，而須家河組以下鉆井周期長(zhǎng)達(dá)240 d，約占全井周期2/3～3/4。

1.3地層裂縫發(fā)育易井漏，增加非鉆進(jìn)作業(yè)時(shí)間

深層井漏多與裂縫發(fā)育相伴生，裂縫發(fā)育非均質(zhì)性，使地層中井漏出現(xiàn)情況復(fù)雜多變。須五到須二段地層均有不同程度裂縫性井漏發(fā)生，其中須四及須二段發(fā)生裂縫性漏失頻率最高，須五、須三段相對(duì)次之，裂縫以高角度縫為主，裂縫寬度可達(dá)5 mm，鉆井過(guò)程中防漏堵漏難度大，易發(fā)生裂縫性漏失，堵漏作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)，增加了非鉆進(jìn)作業(yè)時(shí)間。

2　井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

按照井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則，根據(jù)地質(zhì)精細(xì)認(rèn)識(shí)和工區(qū)現(xiàn)有鉆井工藝，采用井筒內(nèi)壓力平衡理論和結(jié)合川西須二深井鉆井實(shí)踐［2-3］，優(yōu)化必封點(diǎn)設(shè)置、優(yōu)配鉆頭/套管尺寸如下。

2.1必封點(diǎn)設(shè)置

（1）理論必封點(diǎn)。根據(jù)川西新場(chǎng)須二深井最新地層三壓力剖面特征和工程設(shè)計(jì)系數(shù)，采用Landmark軟件井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模塊，在滿足井筒內(nèi)壓力平衡條件下，計(jì)算必封點(diǎn)設(shè)置，在井口預(yù)埋導(dǎo)管后，理論上設(shè)置2個(gè)必封點(diǎn)：第1必封點(diǎn)（井深400 m±），封隔上部水層、不穩(wěn)定易漏、易坍塌地層，安裝井口裝置，為鉆開(kāi)下部高壓氣層提供井控支持；第2必封點(diǎn)設(shè)置在須二頂部，實(shí)現(xiàn)須二專層專打目的。

（2）工程必封點(diǎn)。鑒于川西工區(qū)上部以蓬萊鎮(zhèn)、沙溪廟鉆井資料多，其地層壓力和井下復(fù)雜（如井塌、井漏及井涌等）較清楚，根據(jù)須二前期四開(kāi)完鉆井、一開(kāi)/二開(kāi)實(shí)鉆情況，在滿足井控要求和兼顧鉆井降本原則下，可對(duì)理論必封點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整如下：第1必封點(diǎn)從理論井深400 m±加深至蓬萊鎮(zhèn)中下部地層（1 500 m±），第2必封點(diǎn)仍按理論必封點(diǎn)要求設(shè)置在須二頂部。

2.2井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案

根據(jù)必封點(diǎn)設(shè)置要求，在滿足生產(chǎn)套管直徑不小于?139.7 mm下，采用由內(nèi)向外/自下而上設(shè)計(jì)方法，基于套管和井眼尺寸配合要求下，對(duì)川西須二井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)見(jiàn)表1。

表1　井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

3　優(yōu)快鉆井配套技術(shù)

3.1復(fù)合鉆井技術(shù)

（1）螺桿+高效PDC復(fù)合鉆井技術(shù)。針對(duì)巖石致密可鉆性差，機(jī)械鉆速低等難題，2007年以來(lái)多輪攻關(guān)形成了螺桿+高效PDC復(fù)合鉆井技術(shù)，多口完鉆井上部沙溪廟組以淺大尺寸井眼采用復(fù)合鉆井技術(shù)取得突破，平均機(jī)械鉆速達(dá)11.37 m/h，其中XC7井?316.5 mm井眼機(jī)械鉆速達(dá)21.17 m/h，刷新了新場(chǎng)地區(qū)復(fù)合鉆井最高紀(jì)錄，該項(xiàng)技術(shù)已成為上部地層提速配套技術(shù)。

（2）渦輪+孕鑲金剛石鉆頭［8］。針對(duì)須家河組地層石英含量高、研磨性強(qiáng)、可鉆性差特點(diǎn)，為減少起下鉆次數(shù)、提高機(jī)械鉆速，在2009年新場(chǎng)8井渦輪鉆井試驗(yàn)上推廣多井次，僅2010年總進(jìn)尺達(dá)1048.78 m，平均機(jī)械鉆速1.97 m/h，同比2009年新場(chǎng)8井平均機(jī)械鉆速提高了21.60%，其中501井、丫3井采用渦輪鉆井技術(shù)，須二段機(jī)械鉆速均突破2 m/h，分別達(dá)2.01 m/h和2.15 m/h，實(shí)現(xiàn)了須二段機(jī)械鉆速實(shí)質(zhì)性飛躍。

3.2垂直鉆井技術(shù)

新復(fù)合鉆井在高效快速破巖同時(shí)，井斜增加趨勢(shì)明顯，其中XC7井二開(kāi)427.48～1 104.87 m井段采用復(fù)合鉆井，機(jī)械鉆速達(dá)21.17 m/h，但井斜從井深558.22 m的0.96°上升至1 050 m的3.6°，后續(xù)施工變換鉆具組合，采用吊打方式降斜限制了鉆井提速。2009年以來(lái)，在XS1、XAS1、XC6和X209等井應(yīng)用VTK垂直鉆井技術(shù)［9］，其平均機(jī)械鉆速達(dá)14.2 m/h，同比常規(guī)鉆井提高45%，與復(fù)合鉆井相當(dāng)，其井斜均控制在1°以內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了優(yōu)快鉆井。

3.3液體欠平衡鉆井技術(shù)

通過(guò)開(kāi)展欠壓值、鉆井液密度設(shè)計(jì)和工藝流程配套，形成了須二深井三開(kāi)（上沙—須五段）液體欠平衡鉆井技術(shù)方案［10］。2009年推廣應(yīng)用5井次，總進(jìn)尺5 730.42 m，同比2008年增加17.23%，平均機(jī)械鉆速達(dá)4.35 m/h，同比2008年提高17.25%，其中，XC25井上沙-須四段采用液體欠平衡鉆井工藝，單只鉆頭刷新川西液體欠平衡新紀(jì)錄，進(jìn)尺1 081.01 m，平均機(jī)械鉆速達(dá)7.67 m/h，成為川西地區(qū)深井上部地層鉆井提速成熟配套技術(shù)。

3.4高效鉆頭選型技術(shù)

針對(duì)須三、須二段地層研磨性強(qiáng)、可鉆性差特點(diǎn)，以提速和提效為目標(biāo)，兼顧進(jìn)尺和使用壽命，形成了須四上部以淺地層PDC鉆頭為主、須四中下部以下地層以進(jìn)口PDC和牙輪鉆頭結(jié)合的鉆頭選型技術(shù)，其中X10井須四和須三采用進(jìn)口高效PDC鉆頭，機(jī)械鉆速達(dá)2.59 m/h和1.22 m/h；X501井須四段試驗(yàn)MDSI616BPX鉆頭，進(jìn)尺436.61 m，平均機(jī)械鉆速達(dá)2.71 m/h；XS1須三段試驗(yàn)2只Q506FX鉆頭，總進(jìn)尺752 m，純鉆時(shí)間488.36 h，機(jī)械鉆速1.54 m/h。同比須三井段平均機(jī)械鉆速0.8 m/h提高約92.5%。

4　先導(dǎo)試驗(yàn)

在前期須二氣藏四開(kāi)鉆井技術(shù)攻關(guān)上，結(jié)合2013年度川西工區(qū)勘探開(kāi)發(fā)進(jìn)度，須二深井三開(kāi)鉆井技術(shù)在XS1井進(jìn)行先導(dǎo)試驗(yàn)，該井采用三開(kāi)井身結(jié)構(gòu)，配合采用復(fù)合鉆井、高效PDC鉆頭選型等優(yōu)快鉆井技術(shù)，于2014年1月鉆成了川西須二氣藏首口三開(kāi)深井，完鉆井深5 040 m，鉆井周期191.23 d，全井機(jī)械鉆速2.47 m/h，與同構(gòu)造前期須二完鉆四開(kāi)深井相比，鉆至相同井深節(jié)約鉆井周期68 d，按鉆機(jī)費(fèi)用、套管、鉆井液以及水泥漿等費(fèi)用測(cè)算，節(jié)約鉆井成本600萬(wàn)元以上。截至目前，三開(kāi)鉆井技術(shù)指導(dǎo)川西工區(qū)完鉆了須二勘探井LX1井，完鉆井深5150 m，并同期推廣應(yīng)用到了川西海相PZ1-1H井直導(dǎo)眼鉆井設(shè)計(jì)中。

5　結(jié)論

（1）根據(jù)地質(zhì)精細(xì)認(rèn)識(shí)和鉆井工藝技術(shù)，采用井筒壓力平衡理論，結(jié)合前期實(shí)踐優(yōu)化設(shè)計(jì)三開(kāi)結(jié)構(gòu)并配套了優(yōu)快鉆井技術(shù)，形成了川西須二深井三開(kāi)鉆井技術(shù)方案。

（2）XS1井先導(dǎo)試驗(yàn)表明，采用三開(kāi)結(jié)構(gòu)滿足安全建井要求，在鉆井提速及降本增效等方面試驗(yàn)效果良好，已推廣應(yīng)用到須二探井LX1、海相評(píng)價(jià)井PZ1-1H井中。

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（修改稿收到日期2015-02-12）

〔編輯薛改珍〕

Third spud section drilling technology and pilot test for Xu-2 deep well in West Sichuan

HE Long1, ZHU Liping2, OU Biao2, WANG Xiyong2
（1. Drilling Engineering Department of Southwest Oil & Gas Company, SINOPEC, Chengdu 610041, China; 2. Research Institute of Engineering Technology of Southwest Oil & Gas Company, SINOPEC, Deyang 618000, China）

The proven gas reserves of Xu-2 gas reservoir in West Sichuan part is up to 1.211×1 011 m3, and the burial depth of the reservoir is over 4 500 m; the rock is tight, and is characterized by high temperature, high pressure and gas pool containing water. The previous two rounds of optimization led to a 4th spud section wellbore configuration; the average well depth was 5 354.60 m, and drilling cycle was over 252.20 d. So it is of great difficulty to develop the gas pool using conventional drilling technology, hence greatly affecting the process of reserve growth in West Sichuan work area. For this purpose and based on the previous analysis of drilling difficulties, this paper optimized the design of 3rd spud section configuration according to fine understanding of geology and the available drilling technologies in the work area, using the wellbore pressure balance theory and combining the previous practice in drilling of Xu-2 deep well, and provided fast drilling technology and formed a 3rd spud section drilling program for Xu-2 deep well in West Sichuan; the paper also directed and completed drilling design and pilot test for XS1 Well, and compared with previous 4th spud section drilling of the same structure, the drilling cycle was shortened by 68 d, and drilling cost was reduced by over 6 million Yuan. Up to now, the technology has been used in the drilling of Xu-2 exploration well LX1 and marine appraisal well PZ1-1H, providing technical reference for effective development of tight gas pools in the work area in West Sichuan.

West Sichuan; continental facies; Xu-2 deep well; third spud section structure; pilot test

TE243

A

1000 – 7393（ 2015 ） 02 – 0016 – 03

10.13639/j.odpt.2015.02.005

國(guó)家科技重大專項(xiàng)課題“低滲氣藏復(fù)雜地層高效鉆井關(guān)鍵技術(shù)”（編號(hào)：2011ZX05022-005）資助。

何龍，1970年生。1993年畢業(yè)于成都理工大學(xué)鉆探工程專業(yè)獲學(xué)士學(xué)位，現(xiàn)從事鉆井工程技術(shù)管理工作，高級(jí)工程師。電話：18583378936。E-mail：helong@cqdc.biz。

引用格式：何龍，朱禮平，歐彪，等.川西須二深井三開(kāi)鉆井技術(shù)及先導(dǎo)試驗(yàn)［J］.石油鉆采工藝，2015，37（2）：16-18.