李順平，趙 通，朱仁發(fā)，2，喻可彬，楊 斐，黃念義，張 澤

(1中石油川慶鉆探新疆分公司2中石油川慶鉆探鉆采工程技術(shù)研究院)

塔中地區(qū)儲層埋藏深，縱向上需穿越眾多復(fù)雜層位［1］，二疊系、三疊系地層受構(gòu)造運動的影響存在較高坍塌壓力，巖性以硬脆性泥巖為主，微裂隙發(fā)育，水敏性強，水基鉆井液濾液容易沿微裂縫進入地層，從而引起水敏性黏土礦物水化分散膨脹，最終導(dǎo)致泥巖地層坍塌，相對于塔中東部地區(qū)，西部地區(qū)鉆井施工中更易發(fā)生井壁失穩(wěn)、地層縮徑、鉆頭泥包等情況。二疊系發(fā)育強研磨性火成巖，志留系發(fā)育高研磨性瀝青砂巖，奧陶系桑塔木地層壓實性較強、可鉆性差。以上這些因素都給塔中區(qū)塊的再提速帶來了挑戰(zhàn)。

一、提速技術(shù)瓶頸

目前塔中區(qū)塊普遍采用三開井身結(jié)構(gòu):一開?406.4 mm(或 ?311．2 mm)井眼鉆至井深1 200 m，封固上部疏松地層，穿越層位古近系;二開?241．3 mm(或?215．9 mm)井眼鉆至奧陶系良里塔格組，進入良里塔格組10 m左右中完，穿越層位古近系、白堊系、三疊系、二疊系、石炭系、泥盆系、志留系和奧陶系良里塔格組;三開 ?171．45 mm(或 ?152．4 mm)井眼在目的層良里塔格組或鷹山組鉆進。

2016年在塔中地區(qū)完成了12口常規(guī)井(直井及斜井)，平均井深5 850 m，平均鉆井周期91．99 d、平均完井周期100．76 d、平均機械鉆速6．45 m/h。

在2017年初先期試驗了4口井，平均井深5 962 m，平均鉆井周期71．53 d、平均完井周期82.32 d、平均機械鉆速9．17 m/h，提速效果顯著。與2016年相比，4口試驗井平均一開鉆進2．13 d、一開中完2．89 d，二開鉆進33．05 d、二開中完16.88 d，三開鉆進及完井作業(yè)周期基本相當(見圖1)，各個開次中二開鉆進階段提速最為明顯(占比為95．63%)，這無疑成為在塔中區(qū)塊提速的突破口。

塔中地區(qū)二開提速的工程地質(zhì)難點主要在于:①白堊系、三、二疊系地層成巖性差，易垮塌(特別是白堊系與三疊系、三疊系與二疊系、二疊系與石炭系交界面)、易形成虛厚濾餅;②二、三疊系泥巖易分散、造漿，造成鉆頭泥包、堵水眼和起下鉆阻卡;③二疊系發(fā)育火成巖、志留系發(fā)育瀝青砂巖，研磨性強，奧陶系桑塔木地層壓實性較強，PDC鉆頭選型困難;④二開直井段井身質(zhì)量要求高(二開直井段井斜≤3°，閉合距≤30 m)，增大了直井段軌跡控制難度，特別是奧陶系桑塔木組地層傾角較大，易發(fā)生井斜及閉合距超標。

圖1先期4口試驗井平均提速情況

二、鉆井綜合配套工藝技術(shù)

1．工程技術(shù)措施

通過在螺桿、鉆具、鉆頭、測斜方式四方面的優(yōu)化和改變，實現(xiàn)了塔中地區(qū)二開鉆井速度的顯著提升。一是由以前的直螺桿為主，改變?yōu)槎_全井段使用1．25°及以上的彎螺桿，既滿足防斜需要又滿足井身質(zhì)量控制需要;二是測斜方式由以往的測斜接頭測斜(只能測量井斜)為主改為全井段MWD監(jiān)測井斜，配合彎螺桿可實現(xiàn)軌跡的實時控制;三是對鉆頭的優(yōu)選，兼顧了鉆頭的攻擊性、抗沖擊性和耐磨性;四是優(yōu)化了鉆具結(jié)構(gòu)，減少了鉆鋌、加重鉆桿等小水眼鉆具的數(shù)量，進一步提升鉆井排量，強化鉆井參數(shù)。

二開直井段對井斜和閉合距要求高，一般設(shè)計最大井斜和閉合距分別不超過3°和30 m，通過第一和第二條措施的改變［2－4］，由以往的被動監(jiān)測井斜和閉合距變?yōu)槟壳暗闹鲃涌刂凭焙烷]合距，可以最大限度地強化鉆井參數(shù)。

塔中區(qū)塊二疊系火成巖和志留系瀝青砂巖可鉆性差、研磨性強，是二開鉆進深化提速的兩大關(guān)鍵障礙。前期穿越二疊系地層大多要兩趟鉆以上，2016年所承鉆井的二開第一趟鉆平均鉆達井深3 279 m、最小鉆達井深2 580 m、最大鉆達井深4 315 m;通過對PDC鉆頭的優(yōu)選，目前已完全能夠?qū)崿F(xiàn)二開第一趟鉆鉆穿二疊系火成巖地層，減少了起下鉆時間，提高了純鉆時效。其中試驗井ZG102－6X井使用優(yōu)選的PDC鉆頭，在二開第一趟鉆從井深1 230 m鉆進至井深4 668 m，進尺3 438 m，穿越了古近系、白堊系、三疊系、二疊系和石炭系，鉆進到了泥盆系。

2016年以前常用的鉆具組合(鉆具組合1)大多以鉆井工程設(shè)計的推薦組合為主，鉆具組合1:PDC鉆頭+?197 mm直螺桿+?203．2 mm無磁鉆鋌1根+?239 mm扶正器+?196．85 mm鉆鋌1根+?239 mm扶正器+?196．85 mm鉆鋌4根+?177．8 mm鉆鋌15根+?127 mm加重鉆桿15根+?127 mm大水眼鉆桿;經(jīng)簡化后的鉆具組合(鉆具組合2)為PDC鉆頭+?197 mm彎螺桿+?203．2 mm無磁鉆鋌1根+?239 mm扶正器+?196．85 mm鉆鋌1根+?177．8 mm鉆鋌5～6根+?127 mm加重鉆桿3根+?127 mm大水眼鉆桿。通過鉆具組合的簡化，大大提高了鉆井排量，有利于攜砂和對井壁的沖刷，進一步避免了鉆頭的重復(fù)切屑，同時保證了井眼的通暢。如表1，在相同井眼尺寸和相同井深情況下，簡化后的鉆具組合排量更大、泵壓更小，為塔中地區(qū)二開井段大排量鉆進提供了保障。

表1不同鉆具組合在不同井深的排量和泵壓對比情況

2．鉆井液性能優(yōu)化

原鉆井液技術(shù)思路重點在于“防止破碎性地層垮塌”，新鉆井液技術(shù)思路將重點轉(zhuǎn)變成“治理破碎性地層垮塌”，實現(xiàn)有序、有度、小規(guī)模垮塌。主要通過以下措施來實現(xiàn)鉆井液思路的轉(zhuǎn)變:①控制適當?shù)宛で校訌妼诘臎_刷，使井徑適當擴大，更利于短起下;②起鉆前稠漿攜砂，保證井下清潔;③優(yōu)化封閉漿配方，引入2 000目超細鈣及納米級封堵材料，每次短起下或長起時都配制一罐性能優(yōu)質(zhì)的封閉漿(含瀝青、超鈣、隨堵、潤滑劑等)有針對性地對易垮塌地層進下封堵，通過鉆具的起下將封堵材料擠入地層達到防止掉塊垮塌的目的;④以合理的密度及密度變化幅度平衡地應(yīng)力，防止井壁坍塌，井漿密度的階梯性介入務(wù)必建立在井下狀況與井漿封堵防塌能力優(yōu)良的前提下，即當井下工況好且短起下、長起下鉆均正常時井漿密度取低限;當井下異?；蚯峙葜芷陂L時取高限。表2即為鉆井液技術(shù)思路改變后的黏度變化情況。

表2塔中區(qū)塊鉆井液“低黏切”路線變化情況

3．裝備配套技術(shù)

(1)原泥漿泵上水未配套灌漿泵，在試驗井配套2臺GZB1300/45 kW型灌漿泵。減少因鉆井液密度、流動性，上水管路、壓力等引起的泥漿泵上水效率低的問題，提高了泥漿泵的上水效率。

(2)原泥漿泵缸套使用雙金屬缸套，在試驗井配套使用陶瓷缸套。提高了泥漿泵缸套的使用壽命，減少了更換缸套的時間，提高了鉆進時效。

圖2塔中提速17口井數(shù)據(jù)圖

(3)原振動篩使用GX－1，試驗井配套使用了HS270－4P－PTS(TSC)振動篩，該型振動篩篩分效率高、鉆井液處理能力強，有效提高了鉆井液性能，且原廠篩網(wǎng)的使用壽命也長。

三、現(xiàn)場應(yīng)用效果

2017年～2018年在塔中地區(qū)共完成17口井的現(xiàn)場深化提速配套工藝技術(shù)應(yīng)用(見圖2)，平均井深6 046．54 m，平均鉆井周期76．30 d、平均完井周期79．10 d、平均機械鉆速8．77 m/h，與2016年相比，平均鉆井周期縮短17．06%、平均完井周期縮短21.50%、平均機械鉆速提高35．97%。

四、結(jié)論及建議

通過近幾年在塔中地區(qū)鉆井提速的不斷探索和實踐，逐步掌握了制約塔中提速的障礙和瓶頸，基本形成了一套適合塔中地質(zhì)條件的鉆井深化提速配套工藝技術(shù)。通過新一輪17口試驗井的試驗效果來看，提速效果非常明顯，鉆完井周期大幅縮短，為加快塔中區(qū)塊的產(chǎn)能建設(shè)提供了有力的技術(shù)保證，得到業(yè)主方的高度認可。同時，在試驗井現(xiàn)場應(yīng)用的過程中，也發(fā)現(xiàn)了一些需要攻關(guān)的技術(shù)難題，比如桑塔木地層易井斜且埋藏深、二開深部井段定向托壓嚴重、個別井志留系瀝青砂巖地層仍難一趟鉆穿越，這些都在制約著塔中地區(qū)的進一步提速，仍需要繼續(xù)研究和突破攻關(guān)。

(1)高效PDC+彎螺桿+MWD鉆井技術(shù)已成為塔中區(qū)塊提質(zhì)提速的主要工程手段。

(2)二開鉆具組合的優(yōu)化簡化，同時配合大水眼鉆桿，能大大提高鉆進排量，強化鉆井參數(shù)。

(3)工程技術(shù)、鉆井液和裝備工藝配合更加完善，為塔中區(qū)塊深化提速奠定了堅實基礎(chǔ)。

(4)嘗試使用混合鉆頭、鉆井液中引入新型潤滑材料等解決二開深部定向托壓問題，有待進一步試驗驗證。