大慶徐深氣田技套快速安全鉆井技術

胡先平

（大慶鉆探工程公司三聯(lián)實業(yè)有限公司 黑龍江大慶 163000）

1 地質概況

徐深氣田鉆遇的地層巖性將自上而下揭示的地層依次為第四系、第三系泰康組、上白堊統(tǒng)明水組、四方臺組、下白堊統(tǒng)嫩江組、姚家組、青山口組、泉頭組、登婁庫組四段、三段、二段、營城組（未穿）。嫩江組粘土礦物以蒙皂石和伊利石為主；姚家組粘土礦物以伊利石為主，含量達到60%以上；容易出現(xiàn)縮徑、泥包、卡鉆等復雜。青山口組巖性以泥頁巖為主，粘土礦物含量達70%～90%，易發(fā)生表面水化、坍塌、井壁剝落等復雜；微裂縫、孔隙發(fā)育，鉆井液濾液進入孔縫中，降低巖石內聚力及巖石強度。

2 施工難點及解決思路

2.1 施工難點

（1）技套深度一般為2700-3100m，一般在登四段完鉆，技套對上部不穩(wěn)定泥巖段進行封固，技套施工的層位較多，由于技套井深達到2700m以上，鉆進周期較長，鉆進周期多在15天以上，需要不斷的短起或長起修整井壁，以保證井下安全，長短起修整時間較長，延長了整個鉆井周期。

（2）當鉆進至泉一段時，由于巖性較硬，機械鉆速變慢，后期鉆進周期較長，延長了整個鉆井周期。

（3）鉆進過程中，由于上部泥巖段較長，嫩江組大段泥巖，由于鉆速過快，返砂不充分，粘土礦物易聚集在井壁上，鉆進過程中極易出現(xiàn)泥包、泥環(huán)等現(xiàn)象，影響技套鉆進施工，必須通過長起或短起進行處理；青二三段橫縱裂隙發(fā)育，易掉塊，出現(xiàn)井壁失穩(wěn)現(xiàn)象，泉頭組砂泥巖互層，各層位地層特性各具特點，由于周期較長，鉆進過程中整個井眼的井壁穩(wěn)定情況也需重視，往往起鉆時，由于鉆具磕碰，導致井壁剝落發(fā)生復雜。

2.2 解決思路

（1）由于技套鉆進周期較長，為了有效提高鉆井效率，較少整體周期，必須減少短起下鉆，在鉆速由于鉆頭磨損嚴重明顯變慢時再進行起鉆，減少短起下就需要在鉆進過程添加φ290-300mm清砂接頭或螺扶以保證鉆進過程中能清理上部井壁吸附的鉆屑或者嫩江組水化膨脹后的泥餅，同時可使上部井筒更加暢通，每350-500m添加1個就可有效減少起鉆次數(shù)。

（2）由于下部鉆速較慢周期較長，在鉆頭磨損嚴重需要換鉆頭時，建議下部井段使用提速工具，可使用液動懸沖工具或螺桿連接鉆頭，達到提速效果。

（3）合理的優(yōu)化鉆井液體系及措施，上部地層嫩江組，增強鉆井液的抑制性，通過添加一定的潤滑劑，使鉆進過程中的鉆屑中所含坂土進行分散，防止粘土聚結，形成泥包或泥環(huán)；對于青山口易剝落井段，添加足量封堵材料，保持井壁穩(wěn)定；下部泉頭組地層仍以抑制性為主，防止地層造漿，保持性能穩(wěn)定，增強攜巖性，預防縮徑、剝落等情況。

3 現(xiàn)場應用

3.1 工程優(yōu)化方案

3.1.1 加入清砂接頭

采用φ290-300mm方接頭或螺扶，每鉆進500m加1個，1口技套加5個，加清砂用的方接頭不能過多，防止扭矩過大影響鉆速，通過上述措施可有效減少短起。

3.1.2 優(yōu)化參數(shù)及措施

（1）使用單Φ308mm螺扶，小鐘擺鉆具組合和液動旋沖小鐘擺組合，液動旋沖工具主要用于泉頭組后面較硬地層進行施工。

（2）技套鉆完水泥塞后前150-200m頂驅轉速控制在40-50轉/分，然后鉆速逐漸提高為100-120轉/分，在明水組和四方臺組鉆進時控制鉆速，并均勻送鉆，確保每米鉆時不低于1-1.5min/m，同時每鉆進一個立柱正倒劃眼2-3次，每次正劃眼或倒劃眼不低于3min，劃眼時頂驅轉速30-40轉/min。每次接完立柱，開泵后鉆頭接觸井底循環(huán)0.5-1min，然后啟動頂驅恢復鉆進，防止井底因巖屑沉降過多鉆進時產生泥包。

（3）鉆進過程中仍然需要在設備允許的條件下盡量保持較大排量，初期排量盡量達到70L/s，后期受泵壓影響排量至少達到65L/s以上，提高環(huán)空返速，充分攜帶鉆屑，保證井眼清潔，并根據返砂情況可適當增加劃眼循環(huán)時間至30分鐘用以保證返砂效率。

（4）每500米加1個方接頭，完鉆后短起至1-2個方接頭處即可進行完井作業(yè)，根據短起時起鉆情況可增加完鉆后的起鉆井段。

3.2 鉆井液的優(yōu)選與措施

3.2.1 優(yōu)選鉆井液體系

為保證深層技套安全施工，需選用抑制性較強鉆井液體系，能夠使泥巖在較長時間浸泡，防止其水化膨脹過快，致使鉆進過程中縮徑，泥包。根據大慶油田目前應用的三種水基鉆井液進行優(yōu)選。

通過選取徐深氣田其他施工井所取得的嫩江組、青山口組、泉頭組的巖屑，通過120度滾動回收試驗，得到下述結果，并通過滾動回收率對抑制性能進行評價。

表1 現(xiàn)場實驗2口井配漿性能及抑制性

徐深氣田各層位巖屑在實驗中用鉀鹽共聚物鉆井液體系的滾動回收率均高于其他鉆井液體系，鉆井液抑制性比其他兩種體系要高，因此為適應該區(qū)塊的安全快速鉆井，選擇具有更強抑制性的鉀鹽共聚物鉆井液比較適合該區(qū)塊。

3.2.2 鉆井液優(yōu)化配方及措施

（1）優(yōu)化現(xiàn)有鉀鹽共聚物配方，減少整體鉆井液體系的坂土含量，減少泥包鉆頭和出現(xiàn)泥環(huán)的風險。鉀鹽共聚物鉆井液體系優(yōu)化由原來的5%土粉加量變?yōu)?-3%，并減少1種處理劑降濾失劑JS-2用以減少初期粘度并加入潤滑劑2-5%潤滑劑保證鉆井液的潤滑性，并能夠分散鉆進時粘土顆粒減少鉆進中土含量的聚集。

（2）嫩江組由于上部易水化分散井段施工固相的侵入，嫩五、四段造漿段的協(xié)同作用，易出現(xiàn)鉆井液粘度增加的現(xiàn)象，重點保障流變性能穩(wěn)定，同時嫩二段標準層黑色硬脆油頁巖易掉塊，重點防塌。

（3）青山口組地層易吸水水化膨脹剝落產生大的泥頁巖掉塊，鉆井中要增強鉆井液封堵性，降低中壓濾失量，補充井壁穩(wěn)定劑和封堵劑，保持封堵劑濃度在3%以上，加強地層封堵并改善泥餅質量。配合使用降濾失劑嚴格控制API失水小于4ml，盡可能減少剝落掉塊的產生，同時進入青山口后鉆井液密度維持在設計上限，保持井壁穩(wěn)定。

（4）在泉頭組以下井段在扶余油層和楊大城子油層繼續(xù)維持鉆井液密度在設計上限，加強密度的監(jiān)測。泉二、泉一段主要為深紫、紫紅色泥巖，容易造漿，保持泥漿抑制性，控制泥漿粘度不超過60s。

4 現(xiàn)場應用效果

XS12-P1井技套深度為3031m，二開共使用1支315mm PDC鉆頭和1只311.2mmPDC鉆頭，進尺2740m，鉆速15.36m/h，其中第2只鉆頭采用液動旋沖提速工具，后期泉一段鉆速明顯變快，二開鉆進周期為11.06天，當時在徐深氣田創(chuàng)下3000m以上井深的技套最快紀錄。

5 結論與建議

（1）使用清砂接頭及提速工具在排量能達至65-72L/s的情況下，通過高轉速鉆進可極大提高徐深氣田井深較深技套的快速施工，可有效提高鉆速，縮短技套施工周期，減少復雜情況的發(fā)生。

（2）鉀鹽共聚物鉆井液的抑制能力能滿足徐深氣田快速鉆井的施工，在此基礎上形成了一套完整的徐深氣田快速安全鉆井技術，可進一步提高鉆井施工效率。