張海忠，范成浪，王永國，劉龍林，楊 興

（中石油西部鉆探國際工程公司，新疆烏魯木齊830026）

1 中科氣田背景

中科氣田可勘探面積18000km2，屬于勘探初期，構(gòu)造屬楚河—薩雷蘇盆地南哈探區(qū)，該盆地自泥盆紀(jì)時(shí)期開始形成，中生代地層缺失，500m后進(jìn)入古生代地層，石炭—二疊紀(jì)是主發(fā)育期，地層較古老。盆地地層沉積厚度在1000～4500m，石炭—二疊紀(jì)發(fā)育了大套的鈣質(zhì)泥巖層、酸鹽巖層、鹽膏巖地層，灰?guī)r內(nèi)部的溶蝕性縫洞和后期發(fā)育的構(gòu)造裂縫以及泥盆系地層的碎屑巖存在漏失風(fēng)險(xiǎn)，受到區(qū)域擠壓和基底抬升作用的影響，該區(qū)內(nèi)斷裂作用普遍發(fā)育，導(dǎo)致形成了廣泛的背斜型褶皺和遮擋構(gòu)造，給井斜控制增加了難度。該區(qū)域地層巖性壓實(shí)性強(qiáng)，可鉆性差，鉆頭吃入困難，整體機(jī)速較低。廣泛發(fā)育的石灰?guī)r地層存在漏失風(fēng)險(xiǎn)，斷裂作用形成的背斜構(gòu)造為井斜控制增加難度。

2 地質(zhì)情況

2.1 地層壓力情況

（1）鄰井實(shí)測壓力數(shù)據(jù)，具體統(tǒng)計(jì)見表1。

（2）地層壓力預(yù)測：根據(jù)已鉆鄰井資料分析，預(yù)計(jì)儲(chǔ)層石炭系維憲階地層孔隙壓力系數(shù)1.00～1.05g/cm3，泥盆系法門階地層孔隙壓力系數(shù)為1.06g/cm3。

2.2 地層可鉆性評價(jià)

取該區(qū)塊ASSA-1井石炭系1620m一塊巖樣進(jìn)行力學(xué)性質(zhì)評價(jià)，可見該巖樣對應(yīng)的地層巖石屬于中等硬度，研磨性為低研磨性，PDC施工中，復(fù)合片的損壞主要來自鉆進(jìn)時(shí)不平穩(wěn)帶來的沖擊，因此選用抗沖擊性能優(yōu)越的復(fù)合片，能有效地提高鉆頭的抗沖擊能力，延長鉆頭的使用壽命。該巖樣硬度和塑性系數(shù)表明巖樣屬于中軟地層，基本沒有塑性，具體結(jié)果見表2。

表1 鄰井實(shí)測壓力數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

3 技術(shù)難點(diǎn)

中科氣田處于勘探初期，為探明區(qū)域儲(chǔ)量，所布井位間距都較遠(yuǎn)，大跨度使得各井位相同層位間巖性可比性較差，為鉆井施工帶來許多不確定因素。從已完成井情況來看，機(jī)速和月速均較低，鉆井周期長，鉆井液復(fù)雜和事故多發(fā)生在2000m以前，下部地層易發(fā)生鉆具事故。綜合來看，主要存在如下技術(shù)難點(diǎn)：

（1）100m左右出現(xiàn)的綠色膠質(zhì)泥巖極易泥包鉆頭和扶正器，返出過程中易結(jié)塊堵塞導(dǎo)管和高架槽。

表2 ASSA-1井巖樣進(jìn)行力學(xué)性質(zhì)評價(jià)表

（2）二疊系井段存在不均等泥巖、粉砂互層和少量石膏泥巖，易發(fā)生水化膨脹造成縮徑或坍塌卡鉆。

（3）在1000～2000m存在大段鹽層，易造成井徑不規(guī)則和井壁失穩(wěn)復(fù)雜。

（4）二疊系棕褐色泥巖和硬質(zhì)泥巖交接面井壁不穩(wěn)定，易剝落掉塊。

（5）石炭系下部井段存在裂縫發(fā)育帶，易發(fā)生漏失和坍塌，并有可能引發(fā)先漏后噴復(fù)雜。

（6）石炭系下部和泥盆系地層壓實(shí)程度好，地層富含石英和硅質(zhì)，可鉆性差，對鉆頭損傷大，鉆井機(jī)速慢，鉆井周期長。

（7）產(chǎn)層伴生H2S氣體，井控風(fēng)險(xiǎn)高。

4 鉆頭選型方案及現(xiàn)場應(yīng)用

根據(jù)巖石可鉆性評級和地質(zhì)巖性變化情況，對鉆頭的適應(yīng)能力進(jìn)行了現(xiàn)場驗(yàn)證，試驗(yàn)應(yīng)用了江漢、川石、百施特、深遠(yuǎn)等生產(chǎn)廠家的各型號牙輪和PDC鉆頭，鉆頭使用情況見表3。

表3 實(shí)鉆鉆頭使用情況統(tǒng)計(jì)

從現(xiàn)場使用情況來看，上部地層巖性松散，可鉆性較好，采用鋼齒牙輪鉆頭效果好；二開井段上部存在泥巖、礫巖互層，采用ST437GK牙輪鉆頭穿過該層位后，下入大復(fù)合片的T1955 PDC鉆頭鉆進(jìn)；三開進(jìn)入地層后及時(shí)下入DF系列PDC鉆頭鉆進(jìn)，進(jìn)入泥盆系后地層巖性硅質(zhì)含量增加，PDC鉆頭進(jìn)尺減少，鉆頭磨損嚴(yán)重，更換HJ537G和HJ637G牙輪鉆頭鉆進(jìn)。

5 鉆具結(jié)構(gòu)優(yōu)化及實(shí)際使用情況

根據(jù)井斜變化情況，及時(shí)改換鉆具結(jié)構(gòu)，通過防斜鉆具主動(dòng)防斜鉆進(jìn)，在不借助MWD儀器的前提下，完成的7口井井斜均控制在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，結(jié)果見表4。

6 鉆井液體系優(yōu)選

中科區(qū)塊地層古老，屬海相沉積，地層富含鹽，通過對地層巖性及前期資料調(diào)研，2000m是該區(qū)塊地層的分水嶺，井徑擴(kuò)大率前后相差較明顯，決定采用欠飽和鹽水強(qiáng)抑制聚合物鉆井液體系，突出上部抑制，下部封堵特性。

配方1（2000m以前）：4%土粉+0.1%NaOH+0.3%IND30+1.5%Redu1+2%NFA25+0.5%Visco1+5%KCl+20%NaCl+重晶石；

配方2（2000m后）：4%土粉+0.1%NaOH+0.3%IND30+1.2%Redu1+3%NFA25+0.5%Visco1+3%KCl+7%NaCl+2%QCX-2重晶石。

該區(qū)塊7口井施工過程中鉆井液性能穩(wěn)定，起下鉆無阻卡，無因鉆井液引起的復(fù)雜、事故，完井電測與固井施工順利。不同井段鉆井液性能見表5。

為取得較準(zhǔn)確的氣層顯示，在TGTR-8井儲(chǔ)層段試驗(yàn)應(yīng)用了微泡沫鉆井液體系，該體系具有密度低、屏蔽效果好、攜巖能力強(qiáng)、潤滑性好等優(yōu)點(diǎn)，主要適用于衰竭油藏、低壓儲(chǔ)層和裂縫發(fā)育地層的鉆井。全部施工井井徑統(tǒng)計(jì)見表6。

7 完成井總體效果評價(jià)（見表7）

表4 完成井井斜統(tǒng)計(jì)表

表5 不同井段鉆井液性能

表6 完成井井徑統(tǒng)計(jì)及事故復(fù)雜損失數(shù)據(jù)表

表7 完成井指標(biāo)統(tǒng)計(jì)表

從指標(biāo)完成情況看，平均鉆井周期65.9d，較同區(qū)塊鉆井指標(biāo)降低43.82%，2900m井平均鉆井周期74.79d，較同區(qū)塊鉆井指標(biāo)降低37.64%，平均機(jī)速較區(qū)塊指標(biāo)提高17.32%，鉆井平均月速度1210.93m/臺(tái)月，較區(qū)塊指標(biāo)提高76.36%,復(fù)雜損失率0.5%，較區(qū)塊指標(biāo)降低83.11%，事故損失率1.42%，較區(qū)塊指標(biāo)降低52.98%。

8 認(rèn)識與建議

（1）該區(qū)域密西西比（亞）系中統(tǒng)維憲階以下，地層可鉆性變差，機(jī)速變慢，PDC鉆頭與牙輪鉆頭使用過程中均無明顯優(yōu)勢，PDC鉆頭和HJ537G牙輪鉆頭鉆進(jìn)中均不能達(dá)到鉆頭壽命周期，鉆頭先期的破壞和牙齒均磨平，不能有效地吃入地層，最下部地層選用HJ637G牙輪鉆頭鉆進(jìn)。

（2）鉆井液預(yù)防事故復(fù)雜技術(shù)優(yōu)化了井壁質(zhì)量，大大降低了套管遇阻、鹽層、油層段事故復(fù)雜發(fā)生率，實(shí)現(xiàn)了中科氣田優(yōu)快鉆井。進(jìn)入含鹽段施工時(shí)，欠飽和鹽水鉆井液使用中泡沫較多，有進(jìn)一步的優(yōu)化改進(jìn)空間。

（3）儲(chǔ)層段施工微泡鉆井液是一個(gè)選擇方向，不但能有效提高機(jī)速，還能保護(hù)和及時(shí)發(fā)現(xiàn)新儲(chǔ)層。