川南海相深層頁巖氣鉆井關(guān)鍵技術(shù)

劉 偉， 何 龍， 胡大梁， 李文生， 焦少卿

（1. 中國石化西南油氣分公司，四川成都 610041；2. 中國石化西南油氣分公司石油工程技術(shù)研究院，四川德陽 618000）

川南海相深層頁巖氣資源豐富，多口井在筇竹寺組、龍馬溪組和五峰組獲得高產(chǎn)頁巖氣流。例如，DY1井頁巖氣儲(chǔ)層埋深4 270.00 m，壓裂測試獲31.18×104m3/d高產(chǎn)氣流。與實(shí)現(xiàn)商業(yè)開發(fā)的常規(guī)頁巖氣相比，川南海相深層頁巖氣具有儲(chǔ)層埋藏深（3 500.00～4 300.00 m）、優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層?。?.00～8.00 m）、地層溫度高（127～147 ℃）、地層壓力梯度高（1.70～1.85 MPa/100m）、井壁不穩(wěn)定等特征，鉆井提速提效面臨諸多挑戰(zhàn)，采用常規(guī)頁巖氣鉆井技術(shù)難以解決。針對該情況，為實(shí)現(xiàn)海相深層頁巖氣的商業(yè)開發(fā)，在借鑒鄰區(qū)開發(fā)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了差異化的井身結(jié)構(gòu)和井眼軌道設(shè)計(jì)，強(qiáng)化了鉆井參數(shù)，優(yōu)化集成了提速工藝，研制應(yīng)用了高性能水基鉆井液，開展了井眼軌跡實(shí)時(shí)監(jiān)控研究，通過引進(jìn)、創(chuàng)新、聯(lián)合攻關(guān)、自主研發(fā)和集成，形成了一套適合川南海相深層頁巖氣高效開發(fā)的鉆井關(guān)鍵技術(shù)，并在W23平臺(tái)等62口井的進(jìn)行了應(yīng)用，從目前已完成的27口井的情況看，鉆井周期大幅縮短，優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層鉆遇率達(dá)93.17%，效果非常好。

1 鉆井技術(shù)難點(diǎn)

深層頁巖氣是指儲(chǔ)層埋深大于3 500.00 m的頁巖氣[1]。與常規(guī)頁巖氣相比，深層頁巖氣具有儲(chǔ)層埋深更深、壓力和溫度更高、開發(fā)難度更大等特征。水平井是開發(fā)頁巖氣的有效途徑，但既要保證水平段在優(yōu)質(zhì)頁巖儲(chǔ)層中穿行，又要滿足大型分段壓裂要求。因此，深層頁巖氣開發(fā)面臨的主要難題是鉆井提速與降低成本的矛盾。要想實(shí)現(xiàn)深層頁巖氣有效開發(fā)，提高機(jī)械鉆速、提高優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層鉆遇率、縮短鉆井周期和降低鉆井成本是必然選擇，其制約因素主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1）鉆井提速與井身質(zhì)量的矛盾。地震資料解釋和實(shí)測資料顯示，YC區(qū)塊中部背斜區(qū)地層傾角32.0°～37.0°，DS 斜坡帶地層傾角超過 45.0°，YC 區(qū)塊北部Y4-1井一開地層傾角10.0°～20.0°，平均為16.4°。地層傾角大是影響直井段提速提效的主要因素[2]。每個(gè)頁巖氣平臺(tái)部署3～8口井，井間距5.00～8.00 m，井排距25.00～30.00 m。因此，井間防碰是安全鉆井的重點(diǎn)[3]，有時(shí)需要被迫降低鉆速或選用成本高的先進(jìn)提速工具。

2）頁巖坍塌與降低鉆井成本的矛盾。頁巖儲(chǔ)層即使專打?qū)７?，也存在吸水膨脹坍塌、掉塊的情況。因此，國內(nèi)外普遍采用油基鉆井液，造成鉆井液費(fèi)用占鉆井總成本的25%以上，且油基巖屑作為危險(xiǎn)廢棄物，需要進(jìn)行無害化處理，處理成本高、環(huán)保壓力大。優(yōu)化鉆井液性能，保證在頁巖坍塌前完成水平段鉆進(jìn)是急需解決的技術(shù)難點(diǎn)。

3）控時(shí)鉆進(jìn)與優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層鉆遇率的矛盾。川南深層頁巖氣勘探程度較低，地質(zhì)差異性大，W1平臺(tái)2口井A靶點(diǎn)相距406.00 m，垂深相差26.00 m，依靠鄰井實(shí)鉆資料進(jìn)行卡層難度較大。為確保鉆頭沿著優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層穿行，被迫控時(shí)鉆進(jìn)，在一定程度上延長了鉆井周期，相應(yīng)地提高了水平段的鉆井風(fēng)險(xiǎn)。

2 深層頁巖氣鉆井關(guān)鍵技術(shù)

2.1 井身結(jié)構(gòu)及井眼軌道差異化設(shè)計(jì)

按龍馬溪組目的層垂深3 900.00 m、水平段長1 500.00 m計(jì)算，采用二維井眼軌道設(shè)計(jì)的水平井完鉆井深約5 500.00 m，平臺(tái)外側(cè)采用三維井眼軌道設(shè)計(jì)的水平井完鉆井深約5 700.00 m。自上而下鉆遇陸相、海相8套地層，地層壓力梯度1.00～1.85 MPa/100m，為滿足φ139.7 mm套管分段壓裂要求，井身結(jié)構(gòu)采用自下而上的設(shè)計(jì)方法[4]。目前，水平井一般采用三開井身結(jié)構(gòu)：一開，套管下至井深500.00～600.00 m，封隔上部易漏地層；二開，套管下至龍馬溪組頂部，對于三維井眼軌道的水平井，盡量將二開套管下得深一些，以減少三開裸眼段的長度，降低后續(xù)施工摩阻。鑒于壓裂過程中易發(fā)生套管變形問題，在確保通徑不變的情況下，造斜點(diǎn)以深采用抗擠強(qiáng)度更高的外加厚套管。在裂縫發(fā)育、應(yīng)力敏感地區(qū)，為降低三開鉆井液密度，解決因提高鉆井液密度導(dǎo)致鉆井液費(fèi)用增加的問題，加大二開套管下深，封隔龍馬溪組上部高壓氣層。川南海相深層頁巖氣井典型井身結(jié)構(gòu)為：一開采用φ406.4 mm鉆頭鉆進(jìn)，下入φ339.7 mm套管封隔上部易漏地層；二開采用φ311.1 mm鉆頭鉆進(jìn)，下入φ244.5 mm套管，采用二維井眼軌道的水平井，套管封隔龍馬溪以淺地層，采用三維井眼軌道的水平井，套管下至穩(wěn)斜段，以降低三開施工難度；三開采用φ215.9 mm鉆頭鉆至設(shè)計(jì)井深，下入φ139.7 mm套管。

在井眼軌道設(shè)計(jì)方面，二維井眼軌道水平井根據(jù)靶前距優(yōu)化造斜點(diǎn)井深和二開套管下深。平臺(tái)外側(cè)三維井眼軌道水平井從源頭設(shè)計(jì)主動(dòng)防斜，將三維井眼軌道優(yōu)化為雙二維井眼軌道，采用“直—增—穩(wěn)—降—直”五段制井身剖面，在二開井段實(shí)現(xiàn)造斜和扭方位，后期盡量降低井斜角，以降低井眼相碰風(fēng)險(xiǎn)和三開鉆井難度。按靶點(diǎn)垂深3 980.00 m、靶前距 670.00 m、造斜率（15°～18°）/100m 計(jì)算不同井斜角穩(wěn)斜段的造斜點(diǎn)井深、穩(wěn)斜段長度、完鉆井深等，結(jié)果見表1。

由表1可知，隨著穩(wěn)斜段井斜角增大，造斜點(diǎn)井深增加，完鉆井深增加，穩(wěn)斜段長度減小。在目前技術(shù)條件下，從造斜效率、經(jīng)濟(jì)成本考慮，將平臺(tái)外側(cè)三維井眼軌道水平井穩(wěn)斜段井斜角設(shè)計(jì)為25°～35°，更有利于提高上部井段的機(jī)械鉆速、降低鉆井成本。

表 1 井眼軌道優(yōu)化影響因素分析結(jié)果Table 1 Analysis results of the factors affecting borehole trajectory optimization

根據(jù)井眼軌道與起下鉆摩阻、套管下入摩阻的敏感因素分析結(jié)果，為確保二開井段安全鉆進(jìn)和φ244.5 mm套管的順利下入，按“直—增—穩(wěn)—降—直”五段制井身剖面設(shè)計(jì)平臺(tái)外側(cè)水平井的井眼軌道。按井徑擴(kuò)大率為10%、全角變化率為18°/100m計(jì)算，可得起下鉆摩阻低于170 kN，套管下入摩阻低于220 kN。因此，布置6～8口井的平臺(tái)在設(shè)計(jì)二開井段全角變化率時(shí)，不能超過（16°～17°）/100m。

2.2 采用預(yù)彎曲動(dòng)力鉆具組合并優(yōu)化鉆井參數(shù)

為了避免一開、二開井段的井眼相碰風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)鉆井提速提效，通過理論分析和實(shí)踐驗(yàn)證，在WR區(qū)塊首選雙穩(wěn)定器預(yù)彎曲動(dòng)力鉆具組合。采用預(yù)彎曲動(dòng)力鉆具組合鉆井，可理解為鉆進(jìn)時(shí)工具面角進(jìn)行有規(guī)律變化，其總體效果用鉆柱旋轉(zhuǎn)一周內(nèi)鉆頭合側(cè)向力來表達(dá)，因鉆具組合中預(yù)置了一定彎角的螺桿，并加入1個(gè)穩(wěn)定器，當(dāng)鉆具和螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可在一定程度上消除鉆頭軸線的指向作業(yè)，當(dāng)鉆頭合側(cè)向力大于地層增斜力時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)防斜打快。對于既定井身結(jié)構(gòu)，理論計(jì)算和現(xiàn)場5口井試驗(yàn)表明：一開φ406.4 mm井段采用自帶近鉆頭穩(wěn)定器的“φ244.5 mm 螺桿+φ402.0～φ404.0 mm 穩(wěn)定器”鉆具組合，二開φ311.1 mm井段采用自帶近鉆頭穩(wěn)定器的“φ244.5 mm螺桿+φ308.0～φ310.0 mm穩(wěn)定器”鉆具組合，防斜效果較好。

由鉆速方程可知，鉆速與鉆壓、轉(zhuǎn)速、排量、扭矩等參數(shù)相關(guān)，在鉆井參數(shù)一定的情況下，鉆速與累計(jì)進(jìn)尺成反比[5]。將工程地質(zhì)研究成果與川南地區(qū)地層巖石特性相結(jié)合，分層段確定了鉆壓、轉(zhuǎn)速、水力參數(shù)和鉆井液密度差等相關(guān)系數(shù)，以定量預(yù)測不同鉆井參數(shù)下的機(jī)械鉆速。以二開φ311.1 mm井段為例，該井段鉆遇地層為須家河組，井深1 200.00 m，鉆井液密度1.35 kg/L，施工排量50 L/s，機(jī)械鉆速預(yù)測結(jié)果如圖1所示。

圖1 鉆井參數(shù)與機(jī)械鉆速的關(guān)系Fig. 1 Relationship between drilling parameters and ROP

由圖1可知，在轉(zhuǎn)速不變的情況下，鉆壓由70 kN提高到240 kN時(shí)，機(jī)械鉆速提高4.85倍；在鉆壓不變的情況下，轉(zhuǎn)速由60 r/min提高到150 r/min時(shí)，機(jī)械鉆速提高36.04%。因此，可根據(jù)鉆頭特性，優(yōu)化鉆井參數(shù)，提高機(jī)械鉆速。一開井段，采用預(yù)彎曲動(dòng)力鉆具組合，推薦鉆井參數(shù)：鉆壓140～200 kN，頂驅(qū)轉(zhuǎn)速50～80 r/min，排量50～60 L/s。二開井段，推薦鉆井參數(shù)：鉆壓160～200 kN，頂驅(qū)轉(zhuǎn)速60～80 r/min，排量45～55 L/s，同時(shí)配備承壓能力高的鉆井泵和管線。

2.3 垂直鉆井技術(shù)

川南海相深層頁巖氣勘探階段，直井段采用常規(guī)鉆井技術(shù)鉆進(jìn)，機(jī)械鉆速僅1.6 m/h。為解決提速與井身質(zhì)量的矛盾，根據(jù)地層傾角，進(jìn)行了各種提速技術(shù)的現(xiàn)場試驗(yàn)，結(jié)果表明，垂直鉆井技術(shù)防斜打直效果受鉆壓影響較小，是釋放鉆壓、提高鉆井速度、控制井斜的有效技術(shù)。YC區(qū)塊中部背斜區(qū)、DS斜坡帶最大地層傾角45°，適合應(yīng)用垂直鉆井技術(shù)進(jìn)行鉆進(jìn)。

應(yīng)用垂直鉆井技術(shù)的主要目的是釋放鉆壓，主要采用單穩(wěn)定器垂直鉆井鉆具組合。以二開φ311.1 mm井段為例，分別模擬穩(wěn)定器外徑和鉆壓對鉆頭側(cè)向力的影響，結(jié)果表明：穩(wěn)定器的外徑從306.0 mm增至310.0 mm時(shí)，鉆頭側(cè)向力的變化量分別是0.13 kN和0.14 kN，變化不大，現(xiàn)場施工時(shí)，推薦選擇略小于鉆頭直徑的欠尺寸穩(wěn)定器；鉆壓從120 kN增至240 kN時(shí)，無論鉆頭側(cè)向力是增斜力還是降斜力，鉆頭側(cè)向力的改變分別是0.25 kN和0.26 kN，進(jìn)一步驗(yàn)證了鉆壓對鉆頭側(cè)向力的影響較小。二開井段推薦鉆具組合為：φ311.1 mm鉆頭+垂直鉆井工具+φ306.0 ～φ308.0 mm穩(wěn)定器+φ228.6 mm無磁鉆鋌+φ228.6 mm鉆鋌。

2.4 氣體鉆井技術(shù)

氣體鉆井技術(shù)是以氣體為循環(huán)介質(zhì)的鉆井方式，其降低了壓持效應(yīng)，可大幅度提高鉆井速度，在川東北陸相地層進(jìn)行了大規(guī)模應(yīng)用。川南地區(qū)出露地層為沙溪廟組地層，陸相地層厚度1 500.00～1 600.00 m，前期勘探階段自流井組-須家河組常規(guī)復(fù)合鉆井機(jī)械鉆速5.00～6.00 m/h（部分井段低于3.00 m/h），提高該井段的鉆井速度是實(shí)現(xiàn)該地區(qū)頁巖氣高效開發(fā)的重點(diǎn)。地質(zhì)研究發(fā)現(xiàn)，淺部地層水系較發(fā)育，測井解釋發(fā)現(xiàn)井深350.00 m以淺可能鉆遇水層，微含氣層普遍發(fā)育在井深750.00 m以深，須家河組中部、中下部頁巖和碳質(zhì)頁巖發(fā)育，局部地層易坍塌，在一定程度上制約了氣體鉆井技術(shù)的應(yīng)用，但該井段不含H2S，地層壓力較低，通過提高注氣排量、精細(xì)操作、適時(shí)轉(zhuǎn)換鉆井介質(zhì)能確保氣體鉆井的安全[6]。以Y1井的測井資料為基礎(chǔ)，評價(jià)氣體鉆井的井壁坍塌風(fēng)險(xiǎn)，結(jié)果如圖2所示。

圖2 Y1井上部地層氣體鉆井坍塌壓力當(dāng)量密度分布Fig.2 Distribution of collapse pressure equivalent density of gas drilling in the upper formation of Well Y1

由圖2可知，自流井組（井深約900.00 m）以淺地層的坍塌壓力當(dāng)量密度普遍低于氣體鉆井臨界坍塌壓力當(dāng)量密度（0.35 kg/L），部分薄層坍塌壓力當(dāng)量密度略高，但厚度小、規(guī)模小，不會(huì)引發(fā)井下故障，具備實(shí)施氣體鉆井技術(shù)的條件。采用氣體鉆井技術(shù)鉆進(jìn)須家河組地層，井壁穩(wěn)定性較好，雖然部分地層可能存在剝落掉塊，但垮塌卡鉆風(fēng)險(xiǎn)較低，可通過提高注氣排量解決剝落掉塊的問題。

為提高設(shè)備運(yùn)行效率，對井身結(jié)構(gòu)和施工工序進(jìn)行了優(yōu)化：1）按目前的井身結(jié)構(gòu)，采用泡沫鉆井技術(shù)完成一開鉆進(jìn)，采用干法固井，候凝期間將鉆井設(shè)備平移至第二口井施工；2）將一開套管下深延長至雷口坡組頂部，盡量在一個(gè)開次完成氣體鉆井施工，以減少設(shè)備動(dòng)遷和停待。借鑒威遠(yuǎn)-長寧氣體鉆井實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)[7]，在施工設(shè)計(jì)中明確了分段注替參數(shù)和終止條件，為氣體鉆井的成功實(shí)施創(chuàng)造了條件。一開井段，推薦鉆具組合為：φ406.4 mm空氣錘/牙輪鉆頭+鉆具止回閥+φ279.4 mm鉆鋌×3根+φ228.6 mm鉆鋌×6根+φ139.7 mm加重鉆桿+φ139.7 mm鉆桿；推薦鉆井參數(shù)為：鉆壓100～150 kN，轉(zhuǎn)速50～60 r/min，注氣排量110～140 m3/min。

2.5 高性能水基鉆井液

針對油基鉆井液費(fèi)用高、環(huán)保壓力大的難題，借鑒鄰區(qū)和國外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)[8-9]，以巖石力學(xué)和層理裂縫試驗(yàn)分析為基礎(chǔ)，根據(jù)龍馬溪組地層井眼失穩(wěn)機(jī)理，在常規(guī)聚胺鉆井液基礎(chǔ)上，從增強(qiáng)抑制性、封堵性、潤滑性和流變性入手，降低表面電負(fù)性、壓縮黏土晶格晶層間距，研發(fā)了SMJA-1胺基抑制劑、SM系列復(fù)合封堵劑、SMLUB-E液體潤滑劑與固體石墨潤滑劑，形成了強(qiáng)抑制、強(qiáng)封堵、強(qiáng)潤滑的高性能水基鉆井液，并提出了分段施工工藝，即采用高性能水基鉆井液快速鉆進(jìn)，盡快完成水平段鉆進(jìn)，若出現(xiàn)掉塊增多的情況，及時(shí)轉(zhuǎn)換為油基鉆井液。

應(yīng)用高性能水基鉆井液最大的優(yōu)勢是可減少油基鉆井液用量，降低油基巖屑產(chǎn)生量。經(jīng)現(xiàn)場試驗(yàn)，優(yōu)化了高性能水基鉆井液配方，細(xì)化了維護(hù)處理措施：1）根據(jù)返出巖屑和固相含量及時(shí)補(bǔ)充抑制劑和包被劑，確保鉀離子含量不低于25 000 mg/L，以保持鉆井液的強(qiáng)抑制性；2）及時(shí)補(bǔ)充納微米封堵材料、變形封堵劑等，保持高溫高壓濾失量低于5 mL，以形成致密濾餅，保持鉆井液的強(qiáng)封堵性；3）隨著井深增加提高潤滑劑含量，以降低摩阻；4）及時(shí)補(bǔ)充膠液，采用小孔徑振動(dòng)篩和高速離心機(jī)清除有害固相，確保其性能滿足攜巖和降低泵壓的要求。經(jīng)測算，采用高性能水基鉆井液，單井可減少約550 t油基巖屑，大幅降低了鉆屑處理費(fèi)用。

2.6 井眼軌跡控制技術(shù)

龍馬溪組優(yōu)質(zhì)頁巖儲(chǔ)層較?。ê穸燃s5.00 m），靶框半高僅2.00 m。開發(fā)階段在龍馬溪組地層設(shè)置6個(gè)控制點(diǎn)并分別定級，根據(jù)近鉆頭方位伽馬變化趨勢和元素錄井資料識(shí)別鉆遇層位，以減少井眼軌跡調(diào)整頻次。針對儲(chǔ)層特性，分段制定井眼軌跡控制方案，三開首先采用“1.25°螺桿+MWD”鉆至井斜角達(dá)到45°左右，再換用高造斜率旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具[10]，以縮短靶前距、著陸和通井劃眼時(shí)間。采用長壽命PDC鉆頭和“一趟鉆”施工工藝，以縮短施工周期。在缺少旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具的情況下，對儲(chǔ)層變化小、水平段井斜角小于90°的井，采用“φ171.4 mm耐油螺桿+MWD+近鉆頭方位伽馬測井儀”控制井眼軌跡，水平段鉆進(jìn)后期，在泵壓允許條件下配備水力振蕩器，以降低水平段出現(xiàn)托壓現(xiàn)象的概率和發(fā)生壓差卡鉆的風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)井眼軌跡優(yōu)化隨鉆震擊器和水力振蕩器的安放位置，以確保使用效果。為實(shí)現(xiàn)深層頁巖氣區(qū)塊的效益開發(fā)，平臺(tái)第一口井完鉆后進(jìn)行測井，其余井均不測井，直接下套管完井，根據(jù)井內(nèi)摩阻和儲(chǔ)層浸泡時(shí)間，條件允許時(shí)在水基鉆井液條件下直接完井，以縮短完井作業(yè)時(shí)間。因儲(chǔ)層溫度高達(dá)147 ℃，為確保入井工具的穩(wěn)定性，采用抗溫175 ℃的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具和MWD。例如，Y1井采用“近鉆頭方位伽馬測井儀+旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具”鉆至井深5 578.00 m，中途調(diào)整井眼軌跡12次，優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層鉆遇率100%，起下鉆摩阻僅180 kN[11]。

3 現(xiàn)場應(yīng)用效果

川南海相深層頁巖氣鉆井關(guān)鍵技術(shù)在62口井進(jìn)行了應(yīng)用。其中，41口井完成直井段，二開直井段平均井深3 380.45 m，鉆井周期平均64.38 d，與勘探評價(jià)階段相比縮短了33.0%；27口井完成水平段，平均井深5 423.19 m，鉆井周期平均為109.15 d，與勘探評價(jià)階段相比縮短了46.0%。

川南海相深層頁巖氣水平井均采用三開井身結(jié)構(gòu)：除W35平臺(tái)的頁巖氣水平井φ244.5 mm技術(shù)套管下至龍馬溪組一段外，其余頁巖氣水平井二開井段技術(shù)套管均下至龍馬溪組頂部。三開井段采用密度1.80 kg/L鉆井液鉆進(jìn)，采用密度1.95～1.98 kg/L水泥漿固井，減少了加重劑用量，降低了鉆井成本，已完成的3口井固井質(zhì)量均為優(yōu)。28口井通過應(yīng)用預(yù)彎曲動(dòng)力鉆具組合和強(qiáng)化鉆井參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了提速。其中，W23-2井機(jī)械鉆速22.25 m/h，日進(jìn)尺達(dá)403.00 m，最大井斜角0.79°，與前期已鉆井相比，一開鉆井周期縮短2～3 d。YC區(qū)塊鉆進(jìn)陸相地層時(shí)，進(jìn)行了8井次垂直鉆井試驗(yàn)，其中一開井段應(yīng)用4井次，平均機(jī)械鉆速7.65 m/h，最大井斜角1.34°，平均井徑擴(kuò)大率4.66%；二開井段應(yīng)用4井次，平均機(jī)械鉆速4.13 m/h，最大井斜角3.17°，平均井徑擴(kuò)大率5.05%；LY1井在985.00～1 905.00 m井段應(yīng)用了垂直鉆井技術(shù)，平均機(jī)械鉆速8.98 m/h，井斜角僅0.21°，與采用塔式鉆具組合的鄰井段相比，機(jī)械鉆速提高289.7%。

Y1-1井和WR區(qū)塊的W29-4井進(jìn)行了氣體鉆井試驗(yàn)。Y1-1井一開采用氣體鉆井技術(shù)，鉆時(shí)2.5～3.0 min/m，鉆至井深103.40 m時(shí)地層出水，出水量約6.5 m3/h，轉(zhuǎn)換為泡沫鉆井，平均機(jī)械鉆速10.80 m/h；鉆至井深762.00 m，因機(jī)械鉆速變慢轉(zhuǎn)換為鉆井液鉆進(jìn)。W29-4井一開自井深102.00 m采用氣體鉆井技術(shù)，鉆至井深114.13 m時(shí)由于地層出水轉(zhuǎn)換為泡沫鉆井，鉆至井深761.00 m一開中完，平均機(jī)械鉆速10.08 m/h；二開采用氣體鉆井技術(shù)鉆至井深1 063.05 m，因跳鉆嚴(yán)重，被迫采用低鉆壓（小于60 kN）、低轉(zhuǎn)速（小于50 r/min）鉆進(jìn)，平均機(jī)械鉆速12.24 m/h。

W23等3個(gè)平臺(tái)10口頁巖氣水平井應(yīng)用了高性能水基鉆井液。W23-2井使用高性能水基鉆井液鉆進(jìn)2 115.00 m，起下鉆摩阻低于250.0 kN，裸眼浸泡時(shí)間67.00 d，掉塊數(shù)量與使用油基鉆井液相當(dāng)；W23-3井使用高性能水基鉆井液僅用18.14 d即完成三開鉆進(jìn)，并在水基鉆井液條件下實(shí)現(xiàn)鉆井、測井、下套管一體化作業(yè)。WR區(qū)塊和YC區(qū)塊通過地質(zhì)建模和優(yōu)選定向工具，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)導(dǎo)向和井眼軌跡控制，2區(qū)塊已完鉆27口井，優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層平均鉆遇率93.17%，WR區(qū)塊2018年完成的井優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層平均鉆遇率高達(dá)98.28%。

4 結(jié)論與建議

1）針對川南海相深層頁巖氣鉆井技術(shù)難點(diǎn)，研究形成了集差異化井身結(jié)構(gòu)和井眼軌道設(shè)計(jì)、鉆井提速技術(shù)、高性能水基鉆井液、井眼軌跡控制技術(shù)于一體的深層頁巖氣鉆井關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了鉆井提速提效，為川南地區(qū)頁巖氣產(chǎn)能建設(shè)提供了技術(shù)支持。

2）預(yù)彎曲動(dòng)力鉆具在地層傾角較小的WR區(qū)塊防斜打快效果顯著，性價(jià)比高，值得推廣應(yīng)用；垂直鉆井技術(shù)更適用于地層傾角較大的YC區(qū)塊的背斜區(qū)和DS斜坡帶；川南地區(qū)上部井段地層水較發(fā)育，沙溪廟-須家河組易跳鉆，采用氣體鉆井技術(shù)提速明顯。

3）隨著環(huán)保壓力和成本壓力的增大，需要進(jìn)一步優(yōu)化水基鉆井液的潤滑和防塌性能，以降低摩阻和保障井眼穩(wěn)定，使其滿足水平段鉆進(jìn)、測井和下套管固井的要求。