川東南地區(qū)深層頁巖氣鉆井關(guān)鍵技術(shù)

臧艷彬

(1.頁巖油氣富集機理與有效開發(fā)國家重點實驗室，北京 100101；2.中國石化石油工程技術(shù)研究院，北京 100101)

深層頁巖氣是指儲層埋藏深度為3 500.00～4 500.00 m的頁巖氣[1]。我國深層頁巖氣資源量巨大[2]，據(jù)測算，中國石化在川東南地區(qū)探測到的深層頁巖氣資源量高達4 612×108m3，主要分布于涪陵地區(qū)平橋和江東區(qū)塊及丁山、威榮、永川等地區(qū)，這些地區(qū)將成為中國石化未來頁巖氣勘探開發(fā)的重點地區(qū)。中國已在涪陵頁巖氣田焦石壩、長寧等區(qū)塊實現(xiàn)了中淺層頁巖氣的商業(yè)化開發(fā)，并通過優(yōu)化頁巖氣水平井井身結(jié)構(gòu)、研發(fā)耐油螺桿鉆具和定向PDC鉆頭、開發(fā)低油水比油基鉆井液和彈韌性水泥漿，形成了3 500.00 m以淺頁巖氣優(yōu)快鉆井技術(shù)[3-6]和分開次的鉆井提速工藝、技術(shù)，創(chuàng)建了適合山地特點的“井工廠”鉆井作業(yè)模式[7]，支持了3 500.00 m以淺頁巖氣的經(jīng)濟有效開發(fā)。由于深層頁巖氣的地質(zhì)特征與中淺層相比差別較大，導(dǎo)致深層頁巖氣鉆井存在機械鉆速低、鉆井周期長和成本高等技術(shù)難點[8]，無法滿足經(jīng)濟有效開發(fā)要求。國外針對深層頁巖氣鉆井存在的技術(shù)難點開展了大量的研究和現(xiàn)場實踐，取得了重要進展：美國通過開發(fā)Eagle Ford、Haynesville和Cana Woodford區(qū)塊[9-11]的深層頁巖氣，將深層頁巖氣井井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計為三開井身結(jié)構(gòu)，采用高造斜率旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)(15°/30m)控制井眼軌跡，研發(fā)應(yīng)用了AxeBlade斧式金剛石切削齒鉆頭和Kymera XT混合鉆頭，開發(fā)了耐溫180 ℃、密度1.8～2.1 kg/L的油基鉆井液和泡沫水泥漿。而我國深層頁巖氣的勘探開發(fā)剛剛起步，深層頁巖氣鉆井技術(shù)尚不成熟，機械鉆速較低，鉆井周期較長，如川東南涪陵地區(qū)頁巖氣井平均垂深3 500.00～4 000.00 m，平均機械鉆速5.77 m/h，鉆井周期長達120 d?；诖?，筆者針對川東南地區(qū)深層頁巖氣主要鉆井技術(shù)難點，從井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化、鉆井提速技術(shù)、井眼軌跡控制、高密度油基鉆井液和深層頁巖氣固井技術(shù)等方面入手，通過研究和實踐形成了川東南地區(qū)深層頁巖氣鉆井關(guān)鍵技術(shù)，并在平橋、江東等區(qū)塊進行了應(yīng)用，取得了顯著效果。

1 國內(nèi)外深層頁巖氣鉆井技術(shù)對比

1) 井身結(jié)構(gòu)。國外主要采用三開井身結(jié)構(gòu)：一開，采用φ342.9 mm鉆頭鉆進，下入φ273.1 mm套管；二開，采用φ250.8 mm鉆頭鉆進，下入φ193.7 mm套管(直井段)，水泥返高1 000.00 m；三開，采用φ171.5 mm鉆頭鉆進，下入φ139.7 mm套管，水泥返高2 000.00 m。國內(nèi)深層頁巖氣主要采用四開井身結(jié)構(gòu)：一開，采用φ609.6 mm鉆頭鉆進，下入φ476.2 mm套管；二開，采用φ406.4 mm鉆頭鉆進，下入φ339.7 mm套管；三開，采用φ311.1 mm鉆頭鉆進，下入φ244.5 mm套管；四開，采用φ215.9 mm鉆頭鉆進，下入φ139.7 mm套管；各開次水泥均返至地面。可以看出，國內(nèi)深層頁巖氣井每個開次的井眼直徑均比國外大，且水泥均返至地面，影響了深層頁巖氣鉆井提速提效。

2) 鉆井提速。國外研發(fā)的個性化的AxeBlade斧式金剛石切削齒鉆頭和Kymera XT混合鉆頭性能穩(wěn)定、提速效果顯著；國內(nèi)深層頁巖氣井鉆井主要應(yīng)用適用于中深層頁巖氣井的等壁厚耐油螺桿(耐溫170 ℃，壽命150 h)、高效破巖鉆頭[11]、旋轉(zhuǎn)沖擊器、液力推進器等提速工具和水力振蕩器防托壓工具，針對性差，造成深層頁巖氣井機械鉆速低、鉆井周期長。

3) 井眼軌跡控制。國外深層頁巖氣井多采用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技術(shù)，應(yīng)用比例達50%以上；造斜段采用高造斜率旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)(15°/30m)，水平段采用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向集成近鉆頭地質(zhì)導(dǎo)向儀器，鉆井周期縮短20%以上。如Haynesville區(qū)塊頁巖氣井采用高造斜率旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)，連續(xù)16口井實現(xiàn)了一趟鉆完成造斜段和水平段鉆進，平均鉆井周期縮短40%以上[5]。國內(nèi)深層頁巖氣井主要采用“MWD+螺桿鉆具”控制井眼軌跡，造斜率一般為(4°～6°)/30m，定向井段長，不利于鉆井提速。

4) 油基鉆井液。針對深層頁巖氣井高溫高壓的特點，國外開發(fā)了密度為1.8～2.1 kg/L、耐溫180 ℃的油基鉆井液，其油水比為85/15～80/20，破乳電壓不低于600 V，具有良好的抗溫性、懸浮穩(wěn)定性和流變性能，有利于保持井眼穩(wěn)定和清潔。國內(nèi)油基鉆井液最高耐溫150 ℃，油水比為90/10。與國外相比，國內(nèi)油基鉆井液的耐溫性差，油水比偏高。

5) 泡沫水泥漿。針對深層頁巖氣井固井段長、水泥漿密度高、易導(dǎo)致漏失和固井質(zhì)量差的問題，國外開發(fā)了泡沫水泥漿，并已廣泛應(yīng)用于深層頁巖氣井產(chǎn)層固井。國內(nèi)也開發(fā)了泡沫水泥漿，但目前只在技術(shù)套管固井中進行了試驗和應(yīng)用。

2 川東南深層頁巖氣地質(zhì)特征與鉆井技術(shù)難點

2.1 深層頁巖氣地質(zhì)特征

與涪陵頁巖氣田焦石壩區(qū)塊中淺層頁巖氣相比，川東南地區(qū)深層頁巖氣地層具有以下特征：

1) 地層層序增多、上部地質(zhì)條件更加復(fù)雜。中淺層頁巖氣井地表出露地層為嘉陵江組地層，深層頁巖氣出露地層為雷口坡組、須家河組及以上的陸相地層。與中淺層頁巖氣相比，深層頁巖氣地層層序增多，且增加的地層為一套海陸交互相沉積的地層，經(jīng)清水浸泡易水化坍塌，存在漏塌同存的風(fēng)險。

2) 地層巖石強度高、可鉆性差。川東南丁山、威榮、永川等地區(qū)石牛欄組地層為粉砂質(zhì)泥巖地層，可鉆性差(可鉆性級值達到8)。涪陵地區(qū)平橋和江東區(qū)塊深層頁巖氣井二開鉆遇小河壩組研磨性強的砂層，其硬度達到6級，塑性系數(shù)低于2級，可鉆性差。

3) 深部地層構(gòu)造復(fù)雜，儲層預(yù)測精度低，實鉆結(jié)果與設(shè)計值偏差大。川東南地區(qū)深部頁巖氣儲層標(biāo)志層不清晰，地質(zhì)預(yù)測偏差大，如涪陵頁巖氣田江東與平橋區(qū)塊的A靶點實鉆垂深與設(shè)計垂深的偏差平均達50.00 m，最大超過200.00 m。

2.2 深層頁巖氣鉆井技術(shù)難點

1) “導(dǎo)眼+三開”的井身結(jié)構(gòu)不能完全滿足深層頁巖氣安全鉆井的需要?！皩?dǎo)眼+三開”的井身結(jié)構(gòu)滿足了涪陵焦石壩區(qū)塊和長寧地區(qū)中淺層頁巖氣鉆井技術(shù)需求[6]，但深層頁巖氣與中淺層頁巖氣相比，上部增加了雷口坡組、須家河組等陸相地層，特別是丁山和威榮地區(qū)還增加了沙溪廟組和自流井組地層。陸相地層穩(wěn)定性差、易井漏，前期采用三開井身結(jié)構(gòu)的多口井在導(dǎo)管和一開鉆進過程中多次發(fā)生井漏、井壁垮塌等井下故障，被迫填井，為此川東南涪陵、丁山等地區(qū)深層頁巖氣井中多采用四開井身結(jié)構(gòu)。

2) 川東南地區(qū)石牛欄組/小河壩組地層研磨性強，可鉆性差,采用PDC鉆頭鉆進石牛欄組/小河壩組地層時PDC鉆頭磨損快，使用壽命短，機械鉆速低；采用中淺層頁巖氣常用的KSD1362型和ADGR型PDC鉆頭鉆進石牛欄組/小河壩組地層時鉆頭磨損極快，需多次起下鉆更換鉆頭，PDC鉆頭消耗較中淺層頁巖氣井增加2～3只。

3) 深層頁巖氣水平井井眼軌跡控制難度大。川東南地區(qū)深部頁巖氣儲層標(biāo)志層不清晰，地質(zhì)預(yù)測偏差大，導(dǎo)致中靶困難，水平段軌跡調(diào)整頻繁。如川東南地區(qū)涪陵頁巖氣田平橋和江東區(qū)塊，單井軌跡調(diào)整次數(shù)最高達48次。焦頁89-1HF井因濁積砂標(biāo)志層不清，3次上調(diào)A靶點垂深，累計上調(diào)了60.00 m，后又將A靶點垂深下調(diào)了85.00 m，在100.00 m長的井段內(nèi)，A靶點垂深調(diào)整了4次，導(dǎo)致起下鉆3次，耗時50 h；焦頁184-2HF井和焦頁185-3HF井水平段井眼軌跡調(diào)整次數(shù)分別達到38和43次，水平段機械鉆速不足2.00 m/h，僅為平均水平的1/4。

4) 高密度油基鉆井液固相含量高、黏度大，性能維護困難。油基鉆井液在高溫高密度狀態(tài)下易出現(xiàn)增稠、流變性調(diào)整困難、加重劑沉降及攜巖效果差等問題。如威頁1HF井鉆井過程中油基鉆井液密度高達2.1 kg/L，固相含量達到35%，漏斗黏度82 s，動切力6 Pa，排量25 L/s，泵壓高達30 MPa。

5) 深層頁巖氣井封固段更長，壓裂施工壓力高，對水泥環(huán)性能和固井質(zhì)量要求更高。一方面，深層頁巖氣井由于井深增加，封固井段更長，固井過程中更容易發(fā)生漏失；另一方面，深層頁巖氣井壓裂施工壓力高，對水泥環(huán)彈韌性的要求更高。據(jù)統(tǒng)計，涪陵地區(qū)深層頁巖氣井固井漏失率達到90%。

3 深層頁巖氣鉆井關(guān)鍵技術(shù)

3.1 井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化

目前國內(nèi)深層頁巖氣井主要采用四開井身結(jié)構(gòu)，由于套管層次多，上部井眼尺寸大，造成機械鉆速低，中完次數(shù)多，鉆井周期長。為此，在鉆井地質(zhì)環(huán)境因素描述的基礎(chǔ)上，將四開井身結(jié)構(gòu)簡化為三開井身結(jié)構(gòu)，并持續(xù)優(yōu)化套管和鉆頭尺寸。優(yōu)化后的井身結(jié)構(gòu)為：一開，采用φ406.4 mm鉆頭鉆進，下入φ339.7 mm套管；二開，采用φ311.1 mm鉆頭鉆進，下入φ244.5 mm套管；三開，采用φ215.9 mm鉆頭鉆進，下入φ139.7 mm套管。該井身結(jié)構(gòu)上部井眼尺寸縮小，且減少了一個開次，有利于提高機械鉆速，縮短鉆井周期。

3.2 優(yōu)選和試驗鉆井提速工具

針對深層頁巖氣井機械鉆速低的問題，在川東南地區(qū)先后試驗和應(yīng)用了沖擊鉆井工具、高效螺桿鉆具、個性化PDC鉆頭以及控壓鉆井等技術(shù)，取得了顯著效果。

1) 直井段應(yīng)用沖擊鉆井工具提速。針對采用大尺寸鉆頭鉆進上部非均質(zhì)性地層時跳鉆嚴(yán)重、鉆頭損壞等問題[8]，一開直井段采用水力加壓器和射流沖擊器配合高效PDC鉆頭鉆進，取得顯著提速效果。其中水力加壓器先后應(yīng)用了21井次，機械鉆速提高30%，基本實現(xiàn)了1只PDC鉆頭完成一開進尺。射流式?jīng)_擊器在焦頁86-2HF井等深層頁巖氣井應(yīng)用了16井次，機械鉆速同比提高38%以上。

2) 應(yīng)用短彎螺桿鉆具。短彎螺桿是指螺桿鉆具彎點與轉(zhuǎn)子輸出端的距離(見圖1)較常規(guī)彎螺桿短的一種新型螺桿。常規(guī)螺桿彎點與轉(zhuǎn)子輸出端的距離為1.50～2.00 m，短彎螺桿為1.00～1.20 m。由于減小了彎點與轉(zhuǎn)子輸出端的距離，在彎角相同的情況下，采用短彎螺桿可獲得更高的造斜率，從而減小滑動鉆進進尺，增大復(fù)合鉆進進尺。短彎螺桿鉆具在焦頁184-4HF井3 292.00～3 540.00 m井段進行了現(xiàn)場試驗，純鉆時間41 h，進尺248.00 m，其中定向進尺113.00 m，復(fù)合進尺136.00 m。試驗發(fā)現(xiàn)，φ172.0 mm×1.25°短彎螺桿的平均造斜率為9.3°/30m，較常規(guī)彎螺桿提高105.49%;平均機械鉆速6.08 m/h，較常規(guī)彎螺桿提高17.87%。

圖1 短彎螺桿與常規(guī)螺桿彎點與轉(zhuǎn)子輸出端的距離Fig.1 Distance between bending point and rotor outlet of short bending screw and conventional screw

3) 應(yīng)用高效PDC鉆頭。深層頁巖氣井定向井段增長，采用常規(guī)PDC鉆頭鉆進時容易發(fā)生托壓且造斜率偏低，因此選用適合于深層頁巖氣水平井定向鉆進的超短保徑PDC鉆頭和混合鉆頭。與常規(guī)PDC鉆頭相比，超短保徑PDC鉆頭的保徑長度小，更利于產(chǎn)生側(cè)向切削，提高鉆頭的造斜能力。混合鉆頭兼具PDC鉆頭和牙輪鉆頭的優(yōu)點[12]，具有良好的耐磨性和防托壓效果，與牙輪鉆頭和PDC鉆頭相比，單只鉆頭進尺長，機械鉆速高，能解決定向鉆進托壓的問題。焦頁191-1HF井應(yīng)用了超短保徑PDC鉆頭，單只鉆頭進尺414.00 m，平均機械鉆速4.99 m/h，與未應(yīng)用的鄰井相比，機械鉆速提高25%以上，扭方位角達到92.4°，鉆井過程中未出現(xiàn)托壓現(xiàn)象。焦頁89-1HF井鉆進濁積砂地層時應(yīng)用了混合鉆頭，應(yīng)用井段機械鉆速5.51 m/h，與未應(yīng)用的鄰井相比提高了50%。

4) 應(yīng)用控壓鉆井技術(shù)。川東南地區(qū)淺層氣普遍發(fā)育，淺層裂縫中氣量小、侵入快，雖易壓穩(wěn)但易發(fā)生漏失，為提高鉆井時效，采用控壓鉆井技術(shù)防控淺層氣。深層頁巖氣儲層裂縫發(fā)育，鉆井過程中易出現(xiàn)溢漏同存的情況，為此，采用控壓鉆井技術(shù)降低鉆井液密度，防止油基鉆井液漏失。應(yīng)用表明，應(yīng)用控壓鉆井技術(shù)能夠防止出現(xiàn)溢漏，提高機械鉆速(見表1)。

表1 控壓鉆井技術(shù)應(yīng)用前后情況對比Teble 1 The application effect of MPD drilling technology

3.3 井眼軌跡控制技術(shù)

川東南地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、標(biāo)志層不明顯和預(yù)測精度低，造成深層頁巖氣水平井中靶難度大，軌跡調(diào)整頻繁，在優(yōu)化井眼軌道剖面、軌道參數(shù)、鉆具組合與鉆井參數(shù)的基礎(chǔ)上，進行了旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技術(shù)和近鉆頭地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)的探索性試驗。

1) 旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技術(shù)。旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技術(shù)可在鉆柱旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下實現(xiàn)軌跡控制。中淺層頁巖氣井主要采用“彎螺桿+MWD”控制井眼軌跡，平橋和江東等區(qū)塊的深層頁巖氣井地質(zhì)情況愈加復(fù)雜，部分井定向井段出現(xiàn)了托壓、機械鉆速低等問題，為此，在井眼軌道較復(fù)雜的頁巖氣井進行了旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井試驗。其中，焦頁52-1HF井2 440.00～3 006.00 m井段應(yīng)用了旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技術(shù)，該井段的扭方位角為78.4°，平均機械鉆速為10.58 m/h，與未應(yīng)用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技術(shù)的鄰井相比提高了161.88%，定向過程中未出現(xiàn)托壓現(xiàn)象。

2) 近鉆頭伽馬地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)。近鉆頭伽馬測井儀測點距鉆頭的距離小于1.00 m，與常規(guī)測井儀相比約縮短了13.00 m，可以及時發(fā)現(xiàn)地層的變化，從而提高優(yōu)質(zhì)儲層的鉆遇率。為應(yīng)對深層復(fù)雜地質(zhì)條件，試驗和應(yīng)用了近鉆頭隨鉆地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)，優(yōu)質(zhì)儲層鉆遇率達到90%以上(見表2)。

表2近鉆頭地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)應(yīng)用前后情況對比

Teble2Theapplicationeffectofnear-bitgeosteeringtechnology

平臺編號井名水平段長/m1+3號層段長/m1+3號層鉆遇率,%備注67焦頁67-1HF1 138.001 119.0098.3近鉆頭地質(zhì)導(dǎo)向焦頁67-3HF1 555.001 283.0082.564焦頁64-5HF1 354.001 287.0095.1近鉆頭地質(zhì)導(dǎo)向焦頁64-6HF1 515.001 435.0094.7近鉆頭地質(zhì)導(dǎo)向焦頁64-2HF1 610.001 064.0066.1

3.4 高密度油基鉆井液

1) 自主研發(fā)高溫高密度油基鉆井液。針對高溫高密度油基鉆井液沉降穩(wěn)定性差的技術(shù)難題，通過自主攻關(guān)，研發(fā)了新型高溫乳化劑和高密度流型調(diào)節(jié)劑，構(gòu)建了高溫高密度油基鉆井液[13-14]。基礎(chǔ)配方為75.0%～80.0%乳液+20.0%～25.0%CaCl2水溶液，其中乳液為柴油/礦物油+0.1%～0.5% SMASA+0.5%～1.5%有機膨潤土+3.0%～6.0%主/輔乳化劑+3.0%～5.0%降濾失劑+2.0%～3.0%石灰。該鉆井液的性能為：密度1.75～2.10 kg/L，固相含量30%以下，漏斗黏度70 s以下，動切力達10 Pa以上，抗溫可達200 ℃。

2) 強化油基鉆井液隨鉆與專用堵漏技術(shù)，降低成本。為降低油基鉆井液的消耗量和使用成本，采用剛性SMSD-1、柔性SMRPA及纖維類SMFibre-O等隨鉆封堵材料進行隨鉆堵漏，將油基鉆井液的消耗量控制在8 m3/100m以下。同時，針對漏速大于5 m3/h的井漏，采用以親油材料、遇油膨脹材料、纖維類材料等為主的廣譜封堵技術(shù)和以親油微膨脹固結(jié)材料為核心的油基固結(jié)封堵技術(shù)，實現(xiàn)油基鉆井液漏失的快速封堵。

3.5 深層頁巖氣固井技術(shù)

針對川東南地區(qū)深層頁巖氣井封固井段長、固井易漏失和水泥環(huán)密封完整性要求高的難題，研發(fā)和試驗了充氣泡沫水泥漿固井技術(shù)和新型彈韌性水泥漿固井技術(shù)，滿足了深層頁巖氣固井技術(shù)需求。

1) 機械式充氣泡沫水泥漿固井技術(shù)。開發(fā)了機械式充氣固井裝備，該裝備利用高壓氣體混合發(fā)泡方法，在加入發(fā)泡劑、穩(wěn)泡劑的嘉華G級水泥漿中直接產(chǎn)生泡沫，通過合理設(shè)計注氣量，形成了充氣泡沫水泥漿固井技術(shù)[15]。泡沫水泥漿密度在1.15～1.60 kg/L可實時調(diào)整，水泥石48 h抗壓強度6～16 MPa，解決了固井漏失問題，且泡沫水泥石膠結(jié)強度高、彈性模量為3.5～5.0 GPa，可提高水泥環(huán)的密封質(zhì)量。

2) 新型彈韌性水泥漿固井技術(shù)。隨著水泥石彈性模量降低，水泥環(huán)所受的應(yīng)力水平降低，有利于保持水泥環(huán)的密封完整性[16]。為此，優(yōu)選彈性材料，優(yōu)化水泥漿配方，降低水泥石的彈性模量，滿足了深層頁巖氣壓裂對水泥環(huán)密封性能的要求。新型彈韌性水泥漿配方為G級水泥+35.0%復(fù)合硅粉+6.0%～8.0%彈性粒子+1.5%無機纖維+4.0%SCF+2.0%SCR+44.0%水，形成的水泥石彈性模量小于6.0 GPa，變形能力提高30%以上，抗拉強度提高60%以上。室內(nèi)測試表明，可滿足110 MPa交變應(yīng)力下18段壓裂對密封完整性的要求。

4 現(xiàn)場應(yīng)用

深層頁巖氣鉆井關(guān)鍵技術(shù)在涪陵地區(qū)的平橋和江東區(qū)塊及丁山、威榮、永川等地區(qū)開展了現(xiàn)場實踐和應(yīng)用，取得了顯著效果(見表3)，如平橋和江東區(qū)塊應(yīng)用該鉆井關(guān)鍵技術(shù)后機械鉆速較應(yīng)用前提高了27.20%，鉆井周期縮短了29.8%。

表3 鉆井關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用效果Teble 3 The application effect of key drilling technology

4.1 焦頁74-2HF井

焦頁74-2HF井是一口評價井，設(shè)計井深5 440.00 m。該井采用優(yōu)化后的三開井身結(jié)構(gòu)，一開和二開直井段應(yīng)用水力加壓器進行提速，水平段采用近鉆頭地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)。該井完鉆井深5 443.00 m，垂深3 972.88 m，水平段長1 455.00 m，平均機械鉆速10.01 m/h，鉆井周期54.25 d，較未應(yīng)用鉆井關(guān)鍵技術(shù)的鄰井機械鉆速提高了73.48%，鉆井周期縮短了42.89%，創(chuàng)涪陵深層頁巖氣井平均機械鉆速最高和鉆井周期最短2項紀(jì)錄。

4.2 焦頁187-2HF井

焦頁187-2HF井是平橋區(qū)塊的一口開發(fā)井，設(shè)計井深5 700.00 m。該井采用優(yōu)化后的三開井身結(jié)構(gòu)，一開和二開直井段采用水力加壓器進行提速，三開水平段使用密度為1.68 kg/L油基鉆井液，采用水力振蕩器解決定向井段托壓的問題。該井完鉆井深5 807.00 m，垂深4 024.14 m，水平段長1 577.00 m，平均機械鉆速7.92 m/h，鉆井周期96.50 d(除去處理斷鉆具故障的時間，鉆井周期70.50 d)，固井質(zhì)量優(yōu)良率達89%。與未應(yīng)用鉆井關(guān)鍵技術(shù)的鄰井相比機械鉆速提高了37.26%，鉆井周期縮短了25.79%，固井質(zhì)量提高了20%。

5 結(jié)論及建議

1) 深層頁巖氣鉆井關(guān)鍵技術(shù)基本滿足川東南地區(qū)深層頁巖氣開發(fā)的要求，但與高速、高效、低成本的要求和國外先進技術(shù)相比還有一定的差距，仍需進一步優(yōu)化提升、配套完善和科研攻關(guān)。

2) 近鉆頭測量和測井儀器、旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向、高效PDC鉆頭等仍是制約深層頁巖氣高效鉆井的瓶頸，亟待攻關(guān)突破；水力振蕩器、短彎螺桿、高溫高密度油基鉆井液及泡沫水泥固井等技術(shù)能夠滿足深層頁巖氣鉆井要求，建議盡快進行推廣應(yīng)用。

3) 建議以具有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)為主，持續(xù)優(yōu)化井身結(jié)構(gòu)和鉆井提速技術(shù)，通過一體化技術(shù)示范與應(yīng)用，盡快形成適應(yīng)我國深層頁巖氣地質(zhì)特征的優(yōu)快鉆井技術(shù)，實現(xiàn)深層頁巖氣的經(jīng)濟高效開發(fā)。

參考文獻
References

[1] DZ/T 0254—2014 頁巖氣資源儲量計算與評價技術(shù)規(guī)范[S].

DZ/T 0254—2014 Regulation of shale gas resources/reserves estimation[S].

[2] 蔣廷學(xué)，卞曉冰，王海濤，等.深層頁巖氣水平井體積壓裂技術(shù)[J].天然氣工業(yè)，2017，37(1)：90-96.

JIANG Tingxue,BIAN Xiaobing,WANG Haitao,et al.Volume fracturing of deep shale gas horizontal wells[J].Natural Gas Industry,2017,37(1):90-96.

[3] 路保平.中國石化頁巖氣工程技術(shù)進步及展望[J].石油鉆探技術(shù)，2013，41(5)：1-8.

LU Baoping.Sinopec engineering technical advance and its developing tendency in shale gas[J].Petroleum Drilling Techniques,2013,41(5):1-8.

[4] 曾義金.頁巖氣開發(fā)的地質(zhì)與工程一體化技術(shù)[J].石油鉆探技術(shù)，2014，42(1)：1-6.

ZENG Yijin.Integration technology of geology & engineering for shale gas development[J].Petroleum Drilling Techniques,2014,42(1):1-6.

[5] 牛新明.涪陵頁巖氣田鉆井技術(shù)難點及對策[J].石油鉆探技術(shù)，2014，42(4)：1-6.

NIU Xinming.Drilling technology challenges and resolutions in Fuling Shale Gas Field[J].Petroleum Drilling Techniques,2014,42(4):1-6.

[6] 艾軍，張金成，臧艷彬，等.涪陵頁巖氣田鉆井關(guān)鍵技術(shù)[J].石油鉆探技術(shù)，2014，42(5)：9-15.

AI Jun,ZHANG Jincheng,ZANG Yanbin,et al.The key drilling technologies in Fuling Shale Gas Field[J].Petroleum Drilling Techniques,2014,42(5):9-15.

[7] 張金成，艾軍，臧艷彬，等.涪陵頁巖氣田“井工廠”技術(shù)[J].石油鉆探技術(shù)，2016，44(3)： 9-15.

ZHANG Jincheng,AI Jun,ZANG Yanbin,et al.Multi-well pad technology in the Fuling Shale Gas Field[J].Petroleum Drilling Techniques,2016,44(3):9-15.

[8] 路保平，丁士東.中國石化頁巖氣工程技術(shù)新進展與發(fā)展展望[J].石油鉆探技術(shù)，2018，46(1)：1-9.

LU Baoping,DING Shidong.New progress and development prospect in shale gas engineering technologies of Sinopec[J].Petroleum Drilling Techniques,2018,46(1):1-9.

[9] POPE C,PETERS B,BENTON T,et al.Haynesville shale:one operato’s approach to well completions in this evolving play[R].SPE 125079,2009.

[10] WOOD D D,SCHMIT B E,RIGGINS L,et al.Cana Woodford stimulation practices:a case history[R].SPE 143960,2011.

[11] 楊金華，田洪亮，郭曉霞，等.美國頁巖氣水平井鉆井提速提效案例與啟示[J].石油科技論壇，2013，32(6)：44-48,67.

YANG Jinhua,TIAN Hongliang,GUO Xiaoxia,et al.Improvement of drilling speed and efficiency of US shale gas horizontal well[J].Oil Forum,2013,32(6):44-48,67.

[12] 許京國，陶瑞東，鄭智冬，等.牙輪-PDC混合鉆頭在迪北103井的應(yīng)用試驗[J].天然氣工業(yè)，2014，34(10)：71-74.

XU Jingguo,TAO Ruidong,ZHENG Zhidong,et al.Pilot tests of a roller-PDC hybrid bit in Well Dibei 103,Tarim Basin[J].Natural Gas Industry,2014,34(10):71-74.

[13] 林永學(xué)，王顯光，李榮府.頁巖氣水平井低油水比油基鉆井液研制及應(yīng)用[J].石油鉆探技術(shù)，2016，44(2)：28-33.

LIN Yongxue,WANG Xianguang,LI Rongfu.Development of oil-based drilling fluid with low oil-water ratio and its application to drilling horizontal shale gas wells[J].Petroleum Drilling Techniques,2016,44(2):28-33.

[14] 李勝，夏柏如，林永學(xué)，等.焦頁54-3HF井低油水比油基鉆井液技術(shù)[J].石油鉆探技術(shù)，2017，45(1)：51-56.

LI Sheng,XIA Boru,LIN Yongxue,et al.Oil-based mud with low oil/water ratio for Well Jiaoye 54-3HF[J].Petroleum Drilling Techniques,2017,45(1):51-56.

[15] 肖京男，劉建，桑來玉，等.充氣泡沫水泥漿固井技術(shù)在焦頁9井的應(yīng)用[J].斷塊油氣田，2016，23(6)：835-837.

XIAO Jingnan,LIU Jian,SANG Laiyu,et al.Application of foamed cement slurry to Jiaoye-9 Well[J].Fault-Block Oil & Gas Field,2016,23(6):835-837.

[16] 劉偉，陶謙，丁士東.頁巖氣水平井固井技術(shù)難點分析與對策[J].石油鉆采工藝，2012，34(3)：40-43.

LIU Wei,TAO Qian,DING Shidong.Difficulties and countermeasures for cementing technology of salle gas horizontal well[J].Oil Drilling & Production Technology,2012,34(3):40-43.