元壩地區(qū)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(qū)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(fā)項目，隨之元壩、河壩、馬路背等氣田相繼進入勘探開發(fā)階段。本文主要是針對元壩地區(qū)的超深直探井施工做了相關(guān)的研究，簡單分析了元壩區(qū)塊勘探井井身結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點，總結(jié)出單井生產(chǎn)施工流程，介紹了較為成熟的鉆頭選型技術(shù)、鉆具結(jié)構(gòu)模式和合理的鉆井參數(shù)優(yōu)選、應(yīng)用于“三高”地區(qū)的井控裝置和井控技術(shù)、固完井技術(shù)以及復(fù)雜事故預(yù)防與處理技術(shù)。由此形成了完整的一套元壩地區(qū)超深直探井鉆井施工模式，系統(tǒng)的鉆完井技術(shù)初步形成。

超深直探井；井身結(jié)構(gòu)；施工流程；鉆頭選型；井控；新技術(shù)；復(fù)雜事故預(yù)防與處理

元壩地區(qū)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(chǎn)油氣流，目前已進入部署開發(fā)井階段。通過兩輪提速井的施工，細化完善了元壩地區(qū)超深井的鉆井設(shè)計，基本確立了合理的井身結(jié)構(gòu)，成功運用了各項新工藝、新技術(shù)，積累了不同地層復(fù)雜事故的寶貴經(jīng)驗，并撰寫出翔實的完井報告，這些對下步開發(fā)水平井的施工具有很好的借鑒作用與指導(dǎo)意義。

1 元壩地區(qū)超深井井況簡介

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

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

2 元壩地區(qū)超深直探井鉆井施工流程

鉆井是一項系統(tǒng)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(chǎn)計劃、過硬的技術(shù)措施，健全的HSE管理運行制度，還要有科學(xué)化的管理，嚴密無縫的生產(chǎn)運行，設(shè)備的有力保障，各類物資的供應(yīng)到位，現(xiàn)場各施工單位之間的配合，具備了以上的條件才能高效、優(yōu)質(zhì)、安全的完成一個鉆井項目工程。

3 鉆頭選型與鉆具結(jié)構(gòu)優(yōu)選

3.1 各開次鉆頭選型模式

導(dǎo)管1井段大多采用Ф914.4mm鉆頭進行開孔。采用小排量、低轉(zhuǎn)速、小鉆壓的鉆井參數(shù)開眼。

導(dǎo)管2井段采用Φ660.4mm鋼齒牙輪鉆頭居多，應(yīng)用空氣及泡沫鉆井技術(shù)，該井段鉆遇地層較軟，可鉆性較好，一般采用楔型齒設(shè)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(xiàn)完鉆。

3.2 鉆具結(jié)構(gòu)的優(yōu)選與鉆進參數(shù)的選擇

3.2.1 鉆具結(jié)構(gòu)優(yōu)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(jié)構(gòu)，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(zhì)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(fù)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(shù)量較多的鉆頭。

3.2.2 鉆井參數(shù)的選擇

1）一開鉆進確定鉆井參數(shù)時，要綜合考慮機械鉆速和井身質(zhì)量。2）二開鉆進采用高壓噴射技術(shù)，充分發(fā)揮鉆井液水功率，增大鉆井液循環(huán)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(zhuǎn)速的配合，可實現(xiàn)進尺與機械鉆速的進一步提高。

4 井控設(shè)備與井控技術(shù)

4.1 井控設(shè)備

元壩地區(qū)是典型的高壓、高產(chǎn)、高含硫“三高”地區(qū)，地層的復(fù)雜性就決定了必須要配備高壓力級別的井控設(shè)備。隨著鉆井井控設(shè)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(shù)

井控技術(shù)一直是鉆井工程中的重中之重。簡單的講，井控技術(shù)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(jù)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(xiàn)平衡或近平衡壓力鉆井技術(shù)。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(jiān)測是否存在“三類十五種顯示”。④早期發(fā)現(xiàn)溢流，及時關(guān)井，進入二級井控狀態(tài)。

5 新技術(shù)與新工具應(yīng)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(shù)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(fù)合鉆井技術(shù)，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(yōu)選

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

7 固完井技術(shù)

1）制定通井措施，用低粘切+高粘切稠漿鉆井液循環(huán)一周，有效攜帶井內(nèi)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(huán)空間隙小，下入難度較大；回接套管環(huán)空間隙小，開泵困難，需進一步優(yōu)化井身結(jié)構(gòu)。3）頂替效率低。4）易發(fā)生漏失。5）易發(fā)生氣竄。

8 事故與復(fù)雜的預(yù)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(chuàng)出多項高指標和紀錄。

川東北元壩地區(qū)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(yù)防措施，事故發(fā)生率明顯減少。

9 結(jié)論與認識

1）元壩地區(qū)超深直探井施工模式基本形成。2）優(yōu)快鉆井技術(shù)重點在于鉆頭的選型、新工具新技術(shù)的應(yīng)用。3）井控一直是“三高”地區(qū)的重中之重，完善可靠的井控設(shè)備與先進的井控工藝是元壩地區(qū)安全鉆井施工的保障。4）對于事故與復(fù)雜情況要預(yù)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(guān)鍵。

[1]曹耀峰.超深高酸性氣田鉆井技術(shù)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(shù)的發(fā)展[J].石油鉆采工藝,2010,9(4):56-60

[3]傅陽春等.川東北地區(qū)超深井鉆井液技術(shù)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(shù)工作。2008年畢業(yè)于中國石油大學(xué)（華東）油氣井工程專業(yè)，獲得工學(xué)碩士學(xué)位，工程師。