鞏呈祥+++張玲+++李亞男+++牛洪波+++耿應春

摘 要：元壩地區(qū)是中國石化川氣東送工程的重要能源接替陣地。前期的鉆探實踐表明，該地區(qū)地質因素復雜，鉆井過程中普遍存在溢流、井漏、垮塌等復雜和事故，機械鉆速低，施工周期長，嚴重影響了元壩地區(qū)的勘探開發(fā)進程。綜合考慮元壩地區(qū)復雜的地質特點及前期鉆井期間出現(xiàn)的復雜情況，對元壩地區(qū)井身結構進行了優(yōu)化設計，使得處理井下復雜情況的能力得到了顯著提升。通過開展氣體鉆井、液相控壓鉆井、下部陸相地層使用渦輪鉆具配合孕鑲金剛石鉆頭鉆井，以及海相地層使用抗高溫長壽命螺桿配合高效PDC復合鉆井等新技術的研究，形成了一套適合元壩地區(qū)超深井提速的配套新技術體系。通過在元壩10井等5口井的超深井技術集成試驗，取得了顯著的提速效果，平均機械鉆速2.0m/h，相比試驗之前提高了26.58%，平均鉆井周期331.86d，較試驗前縮短了138d。試驗結果表明，所形成的提速配套技術能夠解決目前元壩地區(qū)的技術難題，適合在元壩地區(qū)進行深入的推廣應用。

關鍵詞：超深井；井身結構優(yōu)化；鉆井提速；氣體鉆井；控壓鉆井；復合鉆井

元壩地區(qū)是繼普光氣田之后，中國石化集團公司天然氣增儲上產(chǎn)的又一重點探區(qū)，也是川氣東送工程的重要能源接替陣地，目的層位于海相地層的飛仙關組、長興組和龍?zhí)督M，完鉆井深7000m左右。該地區(qū)地質因素復雜，存在陸相地層厚度大、砂泥巖互層頻繁、可鉆性差以及自流井-須家河超高壓、壓力窗口窄等特點，所鉆井普遍存在溢流、井漏、垮塌等復雜和事故。探區(qū)前期鉆井過程中的平均機械鉆速僅為1.58m/h，平均故障復雜時效為9.25%，平均鉆井周期高達470d[1-4]。為了加快元壩地區(qū)的勘探開發(fā)進程，綜合考慮該地區(qū)復雜的地質特點和前期出現(xiàn)的復雜情況，對元壩地區(qū)的井身結構進行了優(yōu)化設計，結合氣體鉆井、液相控壓鉆井、渦輪配合孕鑲鉆頭鉆井，以及抗高溫螺桿配合高效PDC復合鉆井等新技術的研究及在元壩10、元壩124等幾口超深井的技術集成試驗，形成了一套適合元壩地區(qū)超深井鉆井提速的配套新技術體系，對于今后元壩地區(qū)的鉆井施工具有重要的指導意義。

1 元壩地區(qū)鉆井技術難點分析

1.1 壓力情況復雜

從元壩地區(qū)實鉆情況來看，縱向壓力分布為常壓-高壓-常壓[5-8]：（1）千佛崖組及其以上地層為常壓地層，千佛崖組及部分下沙溪廟組地層有氣層；（2）自流井-須家河組地層為高壓低滲、裂縫性氣藏，壓力窗口窄，漏、涌時有同層，井下復雜問題多；（3）嘉陵江組地層目前未鉆遇較好氣層，但部分井鉆遇高壓鹽水層。飛仙關組和長興組地層同為一個常壓壓力系統(tǒng)，以溶孔性氣層為主，且可鉆性好；（4）雷口坡組、茅口組和棲霞組地層有局部存在高壓氣層的可能。

1.2 復雜地層分布

由實鉆資料得知，元壩地區(qū)地質剖面上復雜地層較多，鉆進過程中地層不穩(wěn)定，易發(fā)生井漏、塌、斜等復雜情況，鉆井施工難度較大。影響該地區(qū)鉆井速度的復雜地層主要有：（1）劍門關組地層多存在裂縫性漏層，且多數(shù)井上部有微出水層；（2）上沙溪廟組地層上部的微出水層，其承壓不高，鉆井液密度超過1.90g/cm3時易漏；上沙溪廟組地層底部存在垮塌層，空氣鉆井難以實施；（3）自流井組-須家河組復雜地層有三個特點：a.油氣藏多為裂縫性氣藏，壓力窗口窄，壓井時易出現(xiàn)噴、漏同存；b.自流井組與須家河組地層的砂礫巖層可鉆性極差，機械鉆速低、易發(fā)生井下故障；c.泥巖段不穩(wěn)定，易出現(xiàn)掉塊卡鉆；（4）嘉陵江組地層多井鉆遇高壓鹽水層，對鉆井速度造成了一定影響。

1.3 鉆進事故及復雜情況

經(jīng)對元壩地區(qū)已鉆井進行分析，該地區(qū)超深井平均非生產(chǎn)時效11.7%，個別井甚至超過了20%，嚴重影響了鉆井施工進度。其故障與復雜主要分為以下幾類[5-8]：（1）鉆具與鉆頭事故：空氣鉆過程中經(jīng)常出現(xiàn)卡鉆和斷鉆具事故，須家河復雜層多發(fā)生鉆頭與卡鉆事故。統(tǒng)計顯示，該類事故累計損失時間占該地區(qū)事故總時間的33.97%。（2）溢流、井漏：壓力分布規(guī)律性不均衡，溢流、井漏頻繁發(fā)生，不僅損失大量的施工時間、還損失大量鉆井液造成巨大經(jīng)濟損失。（3）轉漿復雜：氣體鉆井轉換泥漿后，多發(fā)生井下復雜，被迫劃眼甚至出現(xiàn)卡鉆。（4）固井復雜與事故：地層承壓能力難以準確掌握、井溫高，固井施工難度大，固井時多發(fā)生漏失，固井返速低、質量差，固井復雜問題頻發(fā)。

2 元壩超深井優(yōu)快鉆井技術

近兩年來，針對元壩地區(qū)的工程地質特點，通過技術攻關和引入國內(nèi)外先進的鉆井工藝和技術，大大提升了探區(qū)鉆井技術水平，逐步為元壩地區(qū)提高機械鉆速開辟了一條合理的提速模式。

2.1 井身結構優(yōu)化設計

元壩探區(qū)鉆井普遍較深，鉆探茅口組的井已接近7500m，區(qū)域的壓力系統(tǒng)也十分復雜。優(yōu)化前主要采用的是“Φ508.0mm+Φ339.7mm+Φ273.1mm+Φ193.7mm+Φ146.1mm”井身結構。該套井身結構存在下面幾個方面的問題[9]：（1）Φ508.0mm導管下深淺，不能有效封隔疏松表層及地表水，導致導眼鉆進過程中發(fā)生多次滲漏，并嚴重影響了下一開次的空氣鉆實施；（2）Φ339.7mm表層套管下深淺，不能有效封固上沙廟組低承壓地層，將承壓能力較低的上沙廟組地層與壓力較高的須家河組同時打開，易引起井漏等復雜；（3）Φ273.1mm技術套管不能將須家河、雷口坡組的高壓層位完全封固，導致雷口坡、嘉陵江均使用高密度鉆進，增加了安全的風險，同時受密度的限制，許多提速措施難以實施，鉆井速度大受影響，而且極易發(fā)生卡鉆事故。

為此對元壩探區(qū)的井身結構進行了優(yōu)化，新井身結構增加了Φ508mm、Φ339.7mm套管和Φ273.1mm套管的下深，有效封隔了復雜層位，為實施新技術應用創(chuàng)造了條件。同時，新井身結構設計“留有余地”，如果在嘉陵江組鉆遇高壓層，則可以提前下入Φ193.7mm套管，采用Φ146.1mm尾管完井，使得處理井下復雜情況的能力得到了提升。

2.2 鉆井提速新技術

2.2.1 氣體鉆井技術

自2005年底首度在老君1井使用空氣鉆以來，氣體鉆井技術已經(jīng)成為探區(qū)內(nèi)陸相控制井斜和提速的重要手段[10，11]。元壩陸相上部地層為白堊系以及侏羅系的蓬萊鎮(zhèn)組、遂寧組地層，地層厚度大；地層巖性不均，以泥巖和石英砂巖為主，巖性多變，巖石堅硬，可鉆性差，但地層相對穩(wěn)定，沒有油氣層，比較適合空氣鉆井。白堊系下部地層普遍存在水層，為了保證空氣鉆順利實施，井身結構設計導管下深500～700m，采用泡沫鉆井方式鉆進。

結合川東北氣體鉆井的實踐經(jīng)驗以及元壩地區(qū)的地層性質和井眼條件，對元壩地區(qū)的氣體鉆井參數(shù)進行了優(yōu)化，如表1所示，鉆進過程中，氣體排量隨井深的增加逐漸增大，另外當出現(xiàn)破碎帶或預測井下出水時可適當增加排量，以保證井下安全。

表1 氣體鉆井優(yōu)化參數(shù)

針對空氣鉆對鉆具損傷嚴重的特點，空氣鉆實施過程中每趟鉆均對鉆鋌及配合接頭進行逐一探傷，并通過適時調(diào)整鉆井參數(shù)，在鉆具組合靠近鉆頭處使用雙向減振器的辦法，減小跳鉆對鉆具和鉆頭的損傷，從而保證了空氣鉆井的安全?？紤]空氣鉆井安全的需要，主要采用塔式鉆具結構防斜：Φ444.5mm鉆頭+浮閥+Φ279.4mm鉆鋌×3根+831×730接頭+Φ228.6mm減震器×1根+Φ228.6mm鉆鋌×6根+731×630接頭+Φ203.2mm鉆鋌×8根+631×410接頭+Φ177.8mm鉆鋌×2根+Φ139.7mm鉆桿。

2.2.2 控壓降密度鉆井技術

元壩陸相下部地層主要鉆遇下沙溪廟、千佛崖、自流井和須家河地層，尤其自流井和須家河組為高壓低產(chǎn)地層，常規(guī)鉆井鉆井液密度高（最高2.43g/cm3），機械鉆速低（平均鉆速僅為0.63m/h），同時易出現(xiàn)地層漏失、壓差卡鉆、鉆桿脫扣以及地層孔隙壓力與破裂梯度之間的壓力窗口狹窄而造成的既涌又漏等問題，使非生產(chǎn)時間增多、井控難度加大。

高鉆井液密度和較大井底壓差是造成元壩地區(qū)該層段深井機械鉆速低、井下復雜情況多的關鍵因素。壓差增大容易產(chǎn)生壓持效應，影響機械鉆速；容易壓漏地層，出現(xiàn)井下復雜情況，并且在地層發(fā)生漏失過程中，易誘發(fā)高壓層產(chǎn)生溢流。采用液相欠平衡/控壓鉆井技術，井口安裝旋轉控制頭，可以適當降低鉆井液密度，解決井漏或降低漏失程度，在保證安全的前提下盡量減小“壓持效應”，提高機械鉆速，如果鉆遇天然氣發(fā)生氣侵時可以在進行壓力控制的情況下邊處理邊鉆進。在自流井產(chǎn)層必須用能夠壓穩(wěn)產(chǎn)層密度的鉆井液近平衡鉆開并鉆完，鉆穿后如果氣層發(fā)育狀況不好，在安全的前提下可以降低鉆井液密度繼續(xù)進行控壓鉆井作業(yè)至須家河產(chǎn)層頂部以上50m。

針對元壩地區(qū)陸相下部地層特點、壓力狀況以及井眼條件，利用DRILLBENCH公司的鉆井動態(tài)模擬軟件——Dynaflodrill軟件模擬計算了控壓降密度鉆井期間的鉆井液密度參數(shù)，如表2所示。

2.2.3 渦輪配合孕鑲鉆頭鉆井技術

元壩陸相下沙溪廟～須家河組巖性一般為砂泥巖互層，地層軟硬交錯，可鉆性極差，特別是自流井底部存在大段礫石層，以及須家河組致密石英砂巖地層，研磨性極強，易造成鉆頭過早磨損。元壩1井在該層段鉆進時平均機械鉆速0.94m/h，機械鉆速最小的0.31m/h，單只鉆頭進尺最低僅為4.59m。機械鉆速慢、單只鉆頭進尺少、起下鉆趟數(shù)多是導致元壩1井全井鉆井速度慢、鉆井周期長的最重要原因。

為了解決下部陸相地層提速瓶頸問題，引進了孕鑲+渦輪復合鉆井技術，為深井、硬地層、大尺寸井眼提高機械鉆速提供了一套全新的模式。其中渦輪鉆具的優(yōu)點：高能量效率、高性能，轉速可以達到1444r/min，是普通螺桿的5倍以上；工作平穩(wěn)，可以減少因為井下振動引起的損害，如碎齒、胎體斷裂、掉齒等，延長鉆頭壽命；設計加工精細，沒有橡膠件，工作壽命長，可在井下工作400-1000h；孕鑲金剛石鉆頭是一種自銳性鉆頭，通過磨削破碎地層：金剛石鑲進鉆頭本體內(nèi)，交疊設計可以保證鉆頭對井底全接觸，并且金剛石高耐磨性，適合高轉速，對須家河組高研磨性地層比較適應，如圖1所示。其中渦輪鉆具配合孕鑲金剛石鉆頭復合鉆井的鉆具結構為：Φ311.2mm孕鑲金剛石鉆頭+Φ241.3mm渦輪鉆具+浮閥+Φ228.6mm鉆鋌×3根+731×630接頭+Φ203.2mm鉆鋌×6根+Φ203.2mm震擊器+Φ177.8mm鉆鋌×2根+Φ139.7mmHWDP×9根+Φ139.7mmDP。鉆井參數(shù)：鉆壓50-130kN，轉速50-60r/min，排量38-45L/s，立壓30-31MPa；泥漿性能：密度1.58-1.99g/cm3，漏斗黏度55-58s。

圖1 SmithBits公司K507孕鑲金剛石鉆頭

2.2.4 螺桿配合PDC復合鉆井技術

元壩地區(qū)海相地層，地層埋藏深，壓力系數(shù)較低，地層巖性主要是膏巖、灰?guī)r、白云巖，巖石抗壓強度在200～400MPa之間，抗拉強度5MPa左右，具有高抗壓、低剪切的特征，同時巖性均質，適合PDC鉆頭的使用[12]。高速螺桿與PDC鉆頭的配合使用與傳統(tǒng)的低轉速轉盤驅動相比，其“低鉆壓和高轉速”的特點可以大大提高機械鉆速，縮短鉆井周期，并能有效地控制井斜和減輕對上部技術套管的磨損。

復合鉆進時螺桿鉆具鉆井參數(shù)的選擇既要考慮地層巖石的性質，又要考慮到螺桿本身的性能，使得PDC鉆頭達到最佳工作狀態(tài)，即機械鉆速最快。為了實現(xiàn)這一目的，鉆壓、轉盤轉速和鉆井液排量必須控制在一定的范圍。轉盤轉速控制在30～70r/min，原則上井越深，井眼越小，轉盤轉速應越低。排量的選擇在滿足鉆井要求的同時，不要超過螺桿鉆具允許的最大排量，如果要求的排量太大，可考慮選用帶分流孔的空心轉子螺桿鉆具來解決大排量問題。

考慮到元壩地區(qū)井底溫度較高（預計150℃以上），推薦采用國民油井公司生產(chǎn)的Hemidril泥漿馬達，如圖2所示，為國民油井抗高溫高效螺桿結構圖。該螺桿鉆具抗高溫可達177℃，最大輸出扭矩20547N·m，適用于井底高溫、地層復雜的深井。其主要技術特點為：（1）橡膠壁厚均勻，能夠減小泄漏與熱量，耐壓更高，扭矩更大；（2）采用動力筋技術，密封效率高，少漏失、摩擦小，有助于將壓力轉換成扭矩，使更多功率傳遞到鉆頭，提高機械鉆速。

圖2 國民油井抗高溫高效螺桿結構圖

3 提速技術集成應用效果分析

針對元壩地區(qū)的工程地質特點，通過開展上述優(yōu)快鉆井配套技術的研究，選取了元壩10、元壩16、元壩103H、元壩124及元壩205井等5口井進行了元壩地區(qū)提速試驗，最終5口試驗井平均機械鉆速2.0m/h，相比試驗之前提高了26.58%，試驗井平均鉆井周期331.86d，較試驗前縮短了29.4%。其中5口試驗井Φ660.4mm導眼井段采用泡沫鉆井技術平均機械鉆速4.50m/h，有效解決了上部大井眼攜水攜砂難題，與泥漿鉆相比，單井便節(jié)約鉆井周期30d以上；一開Φ444.5mm井眼段采用空氣鉆井技術，平均鉆進進尺2440m，機械鉆速高達10.25m/h，相比試驗之前提高了19.1%；元壩10、元壩103H井Φ311.2mm井眼自上沙溪廟組至須家河組地層采用控壓降密度鉆井技術，應用井段分別為3267～4894m和3969～5075.3m，平均機械鉆速均相比試驗之前提高了35%以上；元壩10、元壩124井Φ311.2mm井眼自千佛崖組至須家河組地層采用渦輪鉆具配合孕鑲金剛石鉆頭鉆井技術鉆進，平均機械鉆速1.19m/h，較試驗前提高了40%以上，并且元壩124井使用孕鑲+渦輪復合鉆井第三趟鉆創(chuàng)造了單只鉆頭鉆穿自流井底部40.47m礫石層后，仍鉆進了須家河組高致密研磨地層314m的元壩地區(qū)鉆井紀錄；5口試驗井Φ241.3mm井眼在海相地層雷口坡、嘉陵江及飛仙關組采用高效螺桿配合PDC鉆頭復合鉆井技術，分層機械鉆速較試驗前分別提高了15.4%、37.32%和73.22%。

4 結論與建議

（1）元壩地區(qū)優(yōu)化后的井身結構增加了Φ508mm、Φ339.7mm及Φ273.1mm套管的下深，由于封隔了更多的復雜層位，有效減少了上沙廟、自流井以及須家河地層復雜情況的發(fā)生，同時避免了深層小井眼、小鉆具施工，使得機械鉆速大幅度提高，應對異常情況的能力大大加強；（2）高轉速的渦輪鉆具配合具有高耐磨性和長壽命的孕鑲金剛石鉆頭復合鉆井技術，能夠較大幅度提高自流井、須家河地層的機械鉆速及行程鉆速，是解決深井大尺寸井眼強研磨性地層機械鉆速慢的有效手段；（3）氣體鉆井、高轉速渦輪鉆具配合孕鑲金剛石鉆頭復合鉆井以及抗高溫長壽命螺桿配合高效PDC復合鉆井等技術針對性地解決了元壩陸相上部大尺寸井眼地層、下部自流井-須家河組高研磨性地層以及深部海相地層的技術難題，適合在元壩地區(qū)進行深入的推廣應用；（4）建議針對元壩地區(qū)的不同地層特點，進一步加大國產(chǎn)“孕鑲金剛石鉆頭+渦輪鉆具”、“高效PDC+抗高溫螺桿鉆具”等工具的研制與改進，現(xiàn)場試驗與推廣應用，以便盡快提升我國深井超深井鉆井的技術水平，同時實現(xiàn)顯著降低鉆井成本的目的。

參考文獻

[1]張金成，張東清，張新軍.元壩地區(qū)超深井鉆井提速難點與技術對策[J].石油鉆探技術，2011，39（6）：6-10.

[2]王光磊，侯健，于承朋，等.元壩1井鉆井設計與施工[J].石油鉆探技術，2008，36（3）：41-45.

[3]李偉廷.元壩1井超深井鉆井技術[J].石油鉆探技術，2009，37（2）：94-99.

[4]王文剛，王萍，楊景利.充氣泡沫鉆井液在元壩地區(qū)陸相地層的應用[J].石油鉆探技術，2010，38（4）：45-48.

[5]陳濟鋒，李根生，萬立夫.川東北地區(qū)鉆井難點及對策[J].石油鉆探技術，2009，37（6）：48-52.

[6]高航獻，瞿佳，曾鵬琿.元壩地區(qū)鉆井提速探索與實踐[J].石油鉆探技術，2010，38（4）：26-29.

[7]董明鍵.元壩124井超深井鉆井提速配套技術[J].石油鉆探技術，2011，39（6）：23-26.

[8]張克勤.元壩地區(qū)鉆井難題分析與技術對策探討[J].石油鉆探技術，2010，38（3）：27-31.

[9]陳明，竇玉玲，李文飛.川東北元壩區(qū)塊井身結構優(yōu)化設計[J].天然氣技術，2010，4（3）：44-47.

[10]韓培.空氣鉆井技術在元壩5井的應用[J].西部探礦工程，2009，31（10）：66-69.

[11]孫海芳，韓烈祥，張治發(fā).提高四川深井超深井鉆井速度的技術途徑[J].天然氣工業(yè)，2007，27（6）：57-60.

[12]董明鍵，肖新磊，邊培明.復合鉆井技術在元壩地區(qū)陸相地層中的應用[J].石油鉆探技術，2010，38（4）：38-40.

圖2 國民油井抗高溫高效螺桿結構圖

3 提速技術集成應用效果分析

針對元壩地區(qū)的工程地質特點，通過開展上述優(yōu)快鉆井配套技術的研究，選取了元壩10、元壩16、元壩103H、元壩124及元壩205井等5口井進行了元壩地區(qū)提速試驗，最終5口試驗井平均機械鉆速2.0m/h，相比試驗之前提高了26.58%，試驗井平均鉆井周期331.86d，較試驗前縮短了29.4%。其中5口試驗井Φ660.4mm導眼井段采用泡沫鉆井技術平均機械鉆速4.50m/h，有效解決了上部大井眼攜水攜砂難題，與泥漿鉆相比，單井便節(jié)約鉆井周期30d以上；一開Φ444.5mm井眼段采用空氣鉆井技術，平均鉆進進尺2440m，機械鉆速高達10.25m/h，相比試驗之前提高了19.1%；元壩10、元壩103H井Φ311.2mm井眼自上沙溪廟組至須家河組地層采用控壓降密度鉆井技術，應用井段分別為3267～4894m和3969～5075.3m，平均機械鉆速均相比試驗之前提高了35%以上；元壩10、元壩124井Φ311.2mm井眼自千佛崖組至須家河組地層采用渦輪鉆具配合孕鑲金剛石鉆頭鉆井技術鉆進，平均機械鉆速1.19m/h，較試驗前提高了40%以上，并且元壩124井使用孕鑲+渦輪復合鉆井第三趟鉆創(chuàng)造了單只鉆頭鉆穿自流井底部40.47m礫石層后，仍鉆進了須家河組高致密研磨地層314m的元壩地區(qū)鉆井紀錄；5口試驗井Φ241.3mm井眼在海相地層雷口坡、嘉陵江及飛仙關組采用高效螺桿配合PDC鉆頭復合鉆井技術，分層機械鉆速較試驗前分別提高了15.4%、37.32%和73.22%。

4 結論與建議

（1）元壩地區(qū)優(yōu)化后的井身結構增加了Φ508mm、Φ339.7mm及Φ273.1mm套管的下深，由于封隔了更多的復雜層位，有效減少了上沙廟、自流井以及須家河地層復雜情況的發(fā)生，同時避免了深層小井眼、小鉆具施工，使得機械鉆速大幅度提高，應對異常情況的能力大大加強；（2）高轉速的渦輪鉆具配合具有高耐磨性和長壽命的孕鑲金剛石鉆頭復合鉆井技術，能夠較大幅度提高自流井、須家河地層的機械鉆速及行程鉆速，是解決深井大尺寸井眼強研磨性地層機械鉆速慢的有效手段；（3）氣體鉆井、高轉速渦輪鉆具配合孕鑲金剛石鉆頭復合鉆井以及抗高溫長壽命螺桿配合高效PDC復合鉆井等技術針對性地解決了元壩陸相上部大尺寸井眼地層、下部自流井-須家河組高研磨性地層以及深部海相地層的技術難題，適合在元壩地區(qū)進行深入的推廣應用；（4）建議針對元壩地區(qū)的不同地層特點，進一步加大國產(chǎn)“孕鑲金剛石鉆頭+渦輪鉆具”、“高效PDC+抗高溫螺桿鉆具”等工具的研制與改進，現(xiàn)場試驗與推廣應用，以便盡快提升我國深井超深井鉆井的技術水平，同時實現(xiàn)顯著降低鉆井成本的目的。

參考文獻

[1]張金成，張東清，張新軍.元壩地區(qū)超深井鉆井提速難點與技術對策[J].石油鉆探技術，2011，39（6）：6-10.

[2]王光磊，侯健，于承朋，等.元壩1井鉆井設計與施工[J].石油鉆探技術，2008，36（3）：41-45.

[3]李偉廷.元壩1井超深井鉆井技術[J].石油鉆探技術，2009，37（2）：94-99.

[4]王文剛，王萍，楊景利.充氣泡沫鉆井液在元壩地區(qū)陸相地層的應用[J].石油鉆探技術，2010，38（4）：45-48.

[5]陳濟鋒，李根生，萬立夫.川東北地區(qū)鉆井難點及對策[J].石油鉆探技術，2009，37（6）：48-52.

[6]高航獻，瞿佳，曾鵬琿.元壩地區(qū)鉆井提速探索與實踐[J].石油鉆探技術，2010，38（4）：26-29.

[7]董明鍵.元壩124井超深井鉆井提速配套技術[J].石油鉆探技術，2011，39（6）：23-26.

[8]張克勤.元壩地區(qū)鉆井難題分析與技術對策探討[J].石油鉆探技術，2010，38（3）：27-31.

[9]陳明，竇玉玲，李文飛.川東北元壩區(qū)塊井身結構優(yōu)化設計[J].天然氣技術，2010，4（3）：44-47.

[10]韓培.空氣鉆井技術在元壩5井的應用[J].西部探礦工程，2009，31（10）：66-69.

[11]孫海芳，韓烈祥，張治發(fā).提高四川深井超深井鉆井速度的技術途徑[J].天然氣工業(yè)，2007，27（6）：57-60.

[12]董明鍵，肖新磊，邊培明.復合鉆井技術在元壩地區(qū)陸相地層中的應用[J].石油鉆探技術，2010，38（4）：38-40.

圖2 國民油井抗高溫高效螺桿結構圖

3 提速技術集成應用效果分析

針對元壩地區(qū)的工程地質特點，通過開展上述優(yōu)快鉆井配套技術的研究，選取了元壩10、元壩16、元壩103H、元壩124及元壩205井等5口井進行了元壩地區(qū)提速試驗，最終5口試驗井平均機械鉆速2.0m/h，相比試驗之前提高了26.58%，試驗井平均鉆井周期331.86d，較試驗前縮短了29.4%。其中5口試驗井Φ660.4mm導眼井段采用泡沫鉆井技術平均機械鉆速4.50m/h，有效解決了上部大井眼攜水攜砂難題，與泥漿鉆相比，單井便節(jié)約鉆井周期30d以上；一開Φ444.5mm井眼段采用空氣鉆井技術，平均鉆進進尺2440m，機械鉆速高達10.25m/h，相比試驗之前提高了19.1%；元壩10、元壩103H井Φ311.2mm井眼自上沙溪廟組至須家河組地層采用控壓降密度鉆井技術，應用井段分別為3267～4894m和3969～5075.3m，平均機械鉆速均相比試驗之前提高了35%以上；元壩10、元壩124井Φ311.2mm井眼自千佛崖組至須家河組地層采用渦輪鉆具配合孕鑲金剛石鉆頭鉆井技術鉆進，平均機械鉆速1.19m/h，較試驗前提高了40%以上，并且元壩124井使用孕鑲+渦輪復合鉆井第三趟鉆創(chuàng)造了單只鉆頭鉆穿自流井底部40.47m礫石層后，仍鉆進了須家河組高致密研磨地層314m的元壩地區(qū)鉆井紀錄；5口試驗井Φ241.3mm井眼在海相地層雷口坡、嘉陵江及飛仙關組采用高效螺桿配合PDC鉆頭復合鉆井技術，分層機械鉆速較試驗前分別提高了15.4%、37.32%和73.22%。

4 結論與建議

（1）元壩地區(qū)優(yōu)化后的井身結構增加了Φ508mm、Φ339.7mm及Φ273.1mm套管的下深，由于封隔了更多的復雜層位，有效減少了上沙廟、自流井以及須家河地層復雜情況的發(fā)生，同時避免了深層小井眼、小鉆具施工，使得機械鉆速大幅度提高，應對異常情況的能力大大加強；（2）高轉速的渦輪鉆具配合具有高耐磨性和長壽命的孕鑲金剛石鉆頭復合鉆井技術，能夠較大幅度提高自流井、須家河地層的機械鉆速及行程鉆速，是解決深井大尺寸井眼強研磨性地層機械鉆速慢的有效手段；（3）氣體鉆井、高轉速渦輪鉆具配合孕鑲金剛石鉆頭復合鉆井以及抗高溫長壽命螺桿配合高效PDC復合鉆井等技術針對性地解決了元壩陸相上部大尺寸井眼地層、下部自流井-須家河組高研磨性地層以及深部海相地層的技術難題，適合在元壩地區(qū)進行深入的推廣應用；（4）建議針對元壩地區(qū)的不同地層特點，進一步加大國產(chǎn)“孕鑲金剛石鉆頭+渦輪鉆具”、“高效PDC+抗高溫螺桿鉆具”等工具的研制與改進，現(xiàn)場試驗與推廣應用，以便盡快提升我國深井超深井鉆井的技術水平，同時實現(xiàn)顯著降低鉆井成本的目的。

參考文獻

[1]張金成，張東清，張新軍.元壩地區(qū)超深井鉆井提速難點與技術對策[J].石油鉆探技術，2011，39（6）：6-10.

[2]王光磊，侯健，于承朋，等.元壩1井鉆井設計與施工[J].石油鉆探技術，2008，36（3）：41-45.

[3]李偉廷.元壩1井超深井鉆井技術[J].石油鉆探技術，2009，37（2）：94-99.

[4]王文剛，王萍，楊景利.充氣泡沫鉆井液在元壩地區(qū)陸相地層的應用[J].石油鉆探技術，2010，38（4）：45-48.

[5]陳濟鋒，李根生，萬立夫.川東北地區(qū)鉆井難點及對策[J].石油鉆探技術，2009，37（6）：48-52.

[6]高航獻，瞿佳，曾鵬琿.元壩地區(qū)鉆井提速探索與實踐[J].石油鉆探技術，2010，38（4）：26-29.

[7]董明鍵.元壩124井超深井鉆井提速配套技術[J].石油鉆探技術，2011，39（6）：23-26.

[8]張克勤.元壩地區(qū)鉆井難題分析與技術對策探討[J].石油鉆探技術，2010，38（3）：27-31.

[9]陳明，竇玉玲，李文飛.川東北元壩區(qū)塊井身結構優(yōu)化設計[J].天然氣技術，2010，4（3）：44-47.

[10]韓培.空氣鉆井技術在元壩5井的應用[J].西部探礦工程，2009，31（10）：66-69.

[11]孫海芳，韓烈祥，張治發(fā).提高四川深井超深井鉆井速度的技術途徑[J].天然氣工業(yè)，2007，27（6）：57-60.

[12]董明鍵，肖新磊，邊培明.復合鉆井技術在元壩地區(qū)陸相地層中的應用[J].石油鉆探技術，2010，38（4）：38-40.