劍閣區(qū)塊井身結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀與優(yōu)化

黃升超

（川慶鉆探工程有限公司川西鉆探公司，四川 成都 610051）

0 引言

劍閣區(qū)塊具有高溫高壓、壓力系統(tǒng)復(fù)雜、異常高壓發(fā)育、縱向上多產(chǎn)層等特點。當(dāng)前主要開發(fā)三疊系下統(tǒng)飛仙關(guān)和二疊系上統(tǒng)長興組，完鉆井井深6 578～7 793 m。因地質(zhì)條件復(fù)雜，當(dāng)前使用的主要是六開六完的非常規(guī)井身結(jié)構(gòu)，井身結(jié)構(gòu)已經(jīng)達到極限。若要鉆探下部的的二疊系下統(tǒng)茅口組，因壓力系統(tǒng)復(fù)雜，當(dāng)前使用的井身結(jié)構(gòu)已經(jīng)不能保證能成功鉆至下二疊統(tǒng)，鉆井難度大。在下文中對當(dāng)前使用的井身結(jié)構(gòu)進行了總結(jié)，并針對新部署鉆探茅口組的風(fēng)險探井JT1井，對現(xiàn)有井身結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化設(shè)計，調(diào)整套管下入層位，在確保實現(xiàn)鉆探茅口組的同時，且條件允許的情況下，減少一層套管，實現(xiàn)更大尺寸套管完井。

1 地層特點

1.1 地層分層

劍閣區(qū)塊地層層序正常，以新部署的JT1井為例，自上而下分別鉆遇白堊系劍門關(guān)組；侏羅系蓬萊鎮(zhèn)組、遂寧組、沙溪廟組、涼高山組、自流井組珍珠沖段；三疊系須家河組、雷口坡組、嘉陵江組、飛仙關(guān)組；二疊系長興組、吳家坪組、茅口組。主要目的層為飛仙關(guān)、茅口組，設(shè)計進入茅口組100 m完鉆。特殊巖性主要有：珍珠沖、須家河含礫巖、石英砂巖，地層可鉆性差，機械鉆速低；雷口坡、嘉陵江含鹽巖、石膏，為塑性地層，易造成井眼縮徑，易溶解后形成大肚子造成上部井壁失去支撐造成垮塌；吳家坪、茅口含燧石和硅質(zhì)灰?guī)r，可鉆性差，機械鉆速低。

1.2 地層壓力特點

參考完成井實測壓力及鉆井液密度數(shù)據(jù)，預(yù)測劍門關(guān)組-涼高山組為常壓地層，壓力系數(shù)1.0～1.2；珍珠沖段壓力系數(shù)1.35；須家河組為高壓地層，壓力系數(shù)2.10；雷口坡組-飛仙關(guān)組壓力系數(shù)1.70；長興組相對低壓，壓力系數(shù)1.40；吳家坪組-茅口組為高壓地層，壓力系數(shù)2.0。

2 井身結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀和存在的問題

2.1 完成井情況

劍閣區(qū)塊二疊系的井目前已完鉆JM1、LG61、LG62、LG63、LG68、LG69、LG70等井，除LG70井鉆穿下二疊統(tǒng)茅口組、棲霞組以外，其他井均鉆至上二疊統(tǒng)長興組完鉆。

2.2 井身結(jié)構(gòu)應(yīng)用歷程

劍閣區(qū)塊的井身結(jié)構(gòu)主要經(jīng)歷JM1井和之后的LG61、LG62等井兩個階段。JM1井原設(shè)計Φ177.8 mm套管下至飛仙關(guān)，實鉆中因須家河鉆遇高壓地層而提前下入，導(dǎo)致下部Φ149.2 mm小井眼鉆進井段長達2 007 m。之后設(shè)計了六開六完的非常規(guī)井身結(jié)構(gòu)，應(yīng)用在LG61、LG62、LG63、LG68、LG69等井,該套井身結(jié)構(gòu)為當(dāng)前劍閣區(qū)塊的主流井身結(jié)構(gòu)[1-3]。

2.3 存在的主要工程地質(zhì)難點分析

⑴珍珠沖段存在異常高壓，可能發(fā)生氣侵或溢流。⑵須家河組為高壓氣層，且易漏失，安全密度窗口窄，鉆井過程中可能溢漏同存。⑶嘉陵江組含鹽巖、石膏，鉆井過程中可能發(fā)生卡鉆等復(fù)雜；且存在高壓水層，需注意防鹽水侵。⑷飛仙關(guān)存在異常高壓，可能發(fā)生溢流。⑸長興組為區(qū)域產(chǎn)層，本井若鉆遇生物礁，可能發(fā)生井漏、溢流、卡鉆等復(fù)雜。⑹吳家坪～茅口組安全密度窗口窄，鉆井過程中可能溢漏同存。⑺高溫、高壓、含H2S。JT1井底垂深7 435 m，預(yù)計井底溫度177 ℃；須家河、吳家坪-茅口為高壓地層，地質(zhì)設(shè)計預(yù)測壓力系數(shù)分別為2.10、2.00。

2.4 當(dāng)前井身結(jié)構(gòu)存在的主要問題

劍閣區(qū)塊若鉆探飛仙關(guān)、長興組，當(dāng)前井身結(jié)構(gòu)應(yīng)用較成熟，但若鉆探下部的茅口組高壓層，則井身結(jié)構(gòu)存在較大風(fēng)險。下文以新部署的風(fēng)險探井JT1井來進行分析。

通過對地層壓力和鄰井的資料進行分析，JT1井自下而上存在的必封點有：①吳家坪-茅口為高壓、窄密度窗口地層，需要在吳家坪頂部下套管；②～③須家河為高壓、窄密度窗口地層，需要在須家河頂和底分別下套管封隔；④下表層套管，建立井口裝置；⑤因JT1井井場為填方，散石厚度11 m，需要下導(dǎo)管封隔不穩(wěn)定地層。因此，JT1井至少需要六開井身結(jié)構(gòu)。

長興組壓力系數(shù)1.4，雷口坡-飛仙關(guān)正常壓力系數(shù)1.7，雖然相差較大，但通過實鉆分析，JM1井、LG70井飛仙關(guān)組均未鉆遇異常高壓），且順利完成正常情況下可以使用當(dāng)前井身結(jié)構(gòu)（標(biāo)記為方案一）。此方案相對比較成熟，但飛仙關(guān)可能鉆遇異常高壓，無法實現(xiàn)鉆探茅口組的地質(zhì)目的。

3 井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計

為了確保鉆至茅口組氣藏、實現(xiàn)地質(zhì)目的，設(shè)計時按飛仙關(guān)鉆遇異常高壓來考慮，必需對當(dāng)前井身結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化。設(shè)計思路為調(diào)整須家河以上井段套管下深，減少一層套管以備對長興組進行專封。通過總結(jié)已鉆井實鉆密度和漏失情況，分析相對低壓層段承壓能力如下：⑴推測劍門關(guān)組-蓬萊鎮(zhèn)組承壓能力當(dāng)量密度高于1.47 g/cm3。依據(jù)為：①相鄰以須家河為目的層的JM102井在306～3 686 m井段（劍門關(guān)-沙溪廟）密度1.55 g/cm3未顯示井漏；②JM104井在300～3 625 m井段（劍門關(guān)-沙溪廟）密度1.47 g/cm3未顯示井漏。⑵推測遂寧組-珍珠沖段該段承壓能力當(dāng)量密度高于1.80 g/cm3，可能達到2.34 g/cm3以上。依據(jù)為：①LG61井在1 812～4 065 m（遂寧組-須家河）井段密度2.34 g/cm3未顯示井漏；②LG62井在1 790～3 833 m（遂寧組-珍珠沖段）井段密度1.84 g/cm3未顯示井漏；③LG63井在2 013～4 476 m（遂寧組-珍珠沖段）井段密度1.80 g/cm3未顯示井漏。⑶推測雷口坡組-飛仙關(guān)組地層承壓能力當(dāng)量密度高于2.10 g/cm3。依據(jù)為：①JM1井對裸眼段5 002～6 038 m(雷口坡-嘉陵江)承壓試驗井漏，折合當(dāng)量密度2.11～2.17 g/cm3；②LG62井密度 1.80 g/cm3鉆至6 227 m（飛仙關(guān)）氣侵，提密度至2.18，基本未漏失；③LG69井飛仙關(guān)發(fā)生溢流，密度1.93 g/cm3提高至2.21 g/cm3，未發(fā)生漏失。⑷推測長興組地層承壓能力當(dāng)量密度高于1.80 g/cm3。依據(jù)為：①JM1、LG61井在長興組分別采用鉆井液密度1.85 g/cm3、1.80 g/cm3鉆進未發(fā)生漏失；②LG70井對長興組進行承壓試驗，當(dāng)量密度1.82 g/cm3未漏失。其中JM1井、LG70井飛仙關(guān)組未鉆遇異常高壓，均將雷口坡組-長興組一起打，并順利完成。

基于以上分析，認為：①劍門關(guān)-涼高山壓力系數(shù)1.0～1.2，鄰井未見異常高壓，鉆井液密度控制在1.45 g/cm3以內(nèi)，該段承壓能力高于1.47 g/cm3，可以考慮在一起打；②珍珠沖壓力系數(shù)1.35，存在異常高壓，密度可能超過1.80 g/cm3，與劍門關(guān)-涼高山一起打存在較大井漏風(fēng)險，通過LG61井實鉆情況分析，珍珠沖段承壓能力超過2.34 g/cm3，因此可考慮將珍珠沖與須家河一起打；③雷口坡組-飛仙關(guān)組承壓能力強，即使飛仙關(guān)鉆遇異常高壓，雷口坡組-飛仙關(guān)組也可以一起打；④在飛仙關(guān)組不鉆遇異常高壓的情況下長興組可以和上部的雷口坡組-飛仙關(guān)組一起打。

因此，設(shè)計了方案二井身結(jié)構(gòu)：一開Φ914.4 mm鉆頭開鉆，下720 mm導(dǎo)管至25 m左右，封固地表散石等不穩(wěn)定地層；二開Φ660.4 mm鉆頭鉆至480 m左右，下Φ508 mm表層套管，封固上部水層、漏層、垮塌層，安裝井口；三開Φ444.5 mm鉆頭鉆至珍珠沖頂4 100 m，下Φ365.1 mm套管，封隔上部相對低壓層；四開Φ333.4 mm鉆頭鉆至雷口坡頂5 238 m，下Φ273.05 mm + Φ282.58 mm套管，封隔須家河高壓層；五開Φ241.3 mm井眼考慮飛仙關(guān)鉆遇異常高壓，鉆至長興頂7 090 m下入Φ219.08 mm懸掛套管；六開Φ190.5 mm鉆頭鉆至吳家坪頂7 352 m，懸掛Φ168.3 mm套管，再回接Φ193.68 mm + 177.8 mm套管；七開Φ139.7 mm鉆頭鉆至完鉆井深7 574 m，下114.3 mm尾管完井。

方案二井身結(jié)構(gòu)在實施過程中，若五開Φ241.3 mm井眼在飛仙關(guān)組未鉆遇異常高壓，則繼續(xù)鉆完長興組至吳家坪 組 頂 部，下Φ193.68 mm+Φ177.8 mm+Φ184.15 mm油層套管，采用先懸掛Φ177.8 mm+Φ184.15 mm套管，再回接Φ193.68 mm+Φ177.8 mm套管的固井方式；六開使用149.2 mm鉆頭鉆至完鉆井深，下Φ127 mm尾管完井。從而簡化井身結(jié)構(gòu)，擴大完井尺寸?；诜桨付斫Y(jié)構(gòu)的可靠性，推薦該方案作為JT1井的實施方案。

4 井身結(jié)構(gòu)進一步優(yōu)化建議

采用方案二井身結(jié)構(gòu)，最終可能為Φ114.3 mm尾管完井，這樣井眼尺寸小，不利于完井和后期井下作業(yè)，鑒于長興組為相對低壓地層，建議應(yīng)用膨脹管技術(shù)，進一步擴大井眼尺寸。初步設(shè)計為：前五開與方案二相同；六開Φ190.5 mm鉆頭鉆至吳家坪頂7 352 m，對長興組擴眼后下膨脹管，要求膨脹管膨脹后通徑不小于Φ149.2 mm；七開Φ149.2 mm鉆頭鉆至完鉆井深7 574 m，下Φ127 mm尾管，然后分段回接Φ193.68 mm+Φ177.8 mm+Φ168.3 mm套管完井。按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[6]，計算膨脹管最低強度要求為：抗內(nèi)壓61 MPa、抗外擠38 MPa。這樣，即使飛仙關(guān)鉆遇異常高壓地層，也能保證最終Φ127 mm尾管完井。

5 結(jié)語

⑴劍閣區(qū)塊當(dāng)前使用的六開六完非常規(guī)井身結(jié)構(gòu)基本可以滿足鉆探飛仙關(guān)組、長興組氣藏，但鉆探下二疊統(tǒng)茅口組風(fēng)險較大，可能不能實現(xiàn)地質(zhì)目標(biāo)。⑵針對鉆探下二疊統(tǒng)的JT1井，通過分析各段地層的承壓能力，提出井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案，將Φ365.1 mm套管深下至珍珠沖頂，節(jié)省一層套管作為下部飛仙關(guān)鉆遇異常高壓后的備用，設(shè)計七開七完井身結(jié)構(gòu)，若飛仙關(guān)未鉆遇異常高壓，則轉(zhuǎn)換為六開六完，擴大完井井眼尺寸。⑶為了保障優(yōu)化后的井身結(jié)構(gòu)順利實施，相關(guān)方進行了調(diào)配ZJ80型鉆機、引進48～70大尺寸防噴器組、采購大套管高鋼級套管和加厚套管等技術(shù)準(zhǔn)備。⑷采用方案二井身結(jié)構(gòu)，最終可能為Φ114.3 mm尾管完井，這樣井眼尺寸小，不利于完井和后期井下作業(yè)，鑒于長興組為相對低壓地層，建議應(yīng)用膨脹管技術(shù)，進一步擴大井眼尺寸。