王九龍，李翔，董宇，楊斌號(hào)

（中國(guó)石油集團(tuán)渤海鉆探工程有限公司庫(kù)爾勒分公司，新疆庫(kù)爾勒841000）

大北1401井位于新疆阿克蘇地區(qū)拜城縣境內(nèi)，是克拉蘇構(gòu)造帶克深斷裂帶大北14號(hào)構(gòu)造西翼的一口評(píng)價(jià)井，原設(shè)計(jì)為直井，鉆進(jìn)至井深6720m完鉆(鉆穿巴西改組進(jìn)入舒善河組17m)，目的層無(wú)良好油氣顯示。庫(kù)車(chē)山前首次目的層回填側(cè)鉆。側(cè)鉆期間面臨地層研磨性強(qiáng)，地層高抗壓實(shí)，小井眼（168.3mm）定向困難，機(jī)速低。井眼規(guī)則擴(kuò)大率小、套管間隙小、相容性低、套管順利下入難度大等難題，目前尚無(wú)該類(lèi)型井施工先例可參考。開(kāi)展致密砂巖目的層定向鉆完井技術(shù)研究，有效解決該井面臨的技術(shù)難題，從6305m開(kāi)始定向增斜，增至6507m，井斜達(dá)到87°，后水平鉆進(jìn)至井深6608m完鉆，水平段長(zhǎng)101m，后下入4-1/2″+5-1/2″復(fù)合尾管成功完井，首創(chuàng)塔里木盆地庫(kù)車(chē)山前鹽下水平井，填補(bǔ)了該項(xiàng)技術(shù)空白，完井使用8mm油嘴求產(chǎn)，日產(chǎn)原油38.8m3,天然氣121284m3,為區(qū)塊產(chǎn)量最高井。通過(guò)該井的鉆井完井作業(yè)，初步形成了庫(kù)車(chē)山前鹽下水平井鉆完井技術(shù)，為塔里木油田該類(lèi)型井的施工提供技術(shù)支撐，有一定的借鑒意義[2]。

1 概況及技術(shù)難點(diǎn)

1.1 井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

大北1401井是位于庫(kù)車(chē)坳陷克拉蘇構(gòu)造帶大北14號(hào)構(gòu)造高點(diǎn)西翼上的一口評(píng)價(jià)井，目的層為白堊系巴西改組，原設(shè)計(jì)井深6590m，設(shè)計(jì)采用五開(kāi)井身結(jié)構(gòu)。目的層巴什基奇克組，埋深6377~6540m，鉆厚163m。該井原設(shè)計(jì)五開(kāi)井身結(jié)構(gòu)（見(jiàn)圖1）：一開(kāi)，采用?660.4mm鉆頭鉆至井深202m，?508mm表層套管下至井深202m，封固地表疏松層；二開(kāi)，采用?444.5mm鉆頭鉆至井深2100m，?365.13mm套管下至井深2100m，封固易漏礫石層準(zhǔn)成巖段；三開(kāi)采用?333.4mm鉆頭鉆至膏鹽段頂部中完，下入?273.05mm+?293.45mm套管封固鹽上低壓層；四開(kāi)采用?241.3mm鉆頭鉆至下泥巖段頂，下入?196.85mm+?206.38mm套管封固全部含鹽地層；五開(kāi)采用?168.3mm鉆頭鉆至鉆揭巴西改組30m或見(jiàn)明顯水層完鉆，下入?145.6mm尾管封固目的層，裸眼完井，?196.85mm套管回接至井口。2個(gè)主要必封點(diǎn)分別是鹽頂和鹽底。后原井眼無(wú)油氣顯示，調(diào)整靶點(diǎn)，同時(shí)為鉆揭更多有效儲(chǔ)層段，將本井原井眼向南東向側(cè)鉆，側(cè)鉆點(diǎn)6305m，側(cè)鉆方位189.83°，完鉆斜深6608m/垂深6440m。井身結(jié)構(gòu)變更為水平井，為庫(kù)車(chē)山前首次嘗試白堊系致密砂巖目的層造斜側(cè)鉆。

圖1 大北1401井設(shè)計(jì)井身結(jié)構(gòu)

1.2 定向段鉆完井難點(diǎn)

大北14區(qū)塊白堊系巴什基奇克組地層壓力系數(shù)為1.58，屬于高壓系統(tǒng)，但低于上覆鹽層高壓—超高壓系統(tǒng)，易發(fā)生井漏、溢流及卡鉆等風(fēng)險(xiǎn)。油基鉆井液固井交界面脆弱，水泥膠結(jié)軟，硬度低，側(cè)鉆成功率難以保障，側(cè)鉆點(diǎn)離套管近有磁干擾易造成工具面不穩(wěn)，造斜段(6305~6507m)/水平段(6507~6608m)。定向鉆進(jìn)難度大，井眼軌跡控制困難，高溫高壓，對(duì)工具及MWD儀器影響較大，難以掌握地層造斜規(guī)律，為造斜工具優(yōu)選帶來(lái)很大困難，從而影響井眼軌跡的控制，巖性致密，井壁擴(kuò)大率小，狗腿度大，尾管環(huán)空間隙小，下尾管難度大，塔里木油田在該地層定向及水平段施工尚屬首次[3]，沒(méi)有相關(guān)施工經(jīng)驗(yàn)可借鑒。

2 鹽下水平井關(guān)鍵技術(shù)

針對(duì)其定向段鉆完井難點(diǎn)，開(kāi)展了針對(duì)性技術(shù)攻關(guān)，確保了大北1401井順利完鉆。

2.1 鉆具結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)

168.3 mm鉆頭開(kāi)窗側(cè)鉆，所用鉆具均為小尺寸鉆具，受井眼和環(huán)空間隙較小的影響，施工中循環(huán)壓耗大，泵壓較高。因此，以降低循環(huán)壓耗和提高井口鉆具抗拉余量為原則，應(yīng)用復(fù)合鉆具結(jié)構(gòu)。鉆具為5″LDC+變扣接頭+4″WDP+4″DP+變扣接頭+5-7/8″DP組合。泵壓24MPa時(shí)，排量可達(dá)到18L/s，優(yōu)化5-7/8″DP長(zhǎng)度，井口鉆桿抗拉余量達(dá)到117t，大大提高了鉆具安全。完全能夠滿足小井眼側(cè)鉆安全施工的要求。

2.2 井眼軌跡控制技術(shù)

定向井采用抗高溫高壓抗油螺桿和APS-MWD抗高溫儀器施工，達(dá)到了良好的效果。由于井段較長(zhǎng)，托壓嚴(yán)重，定向困難，施工過(guò)程中要時(shí)刻控制鉆井參數(shù)控制井斜方位。同時(shí)由于地層易漏，在特殊地層必須采用常規(guī)鉆具鉆進(jìn)。

大北1401井設(shè)計(jì)6-5/8″井眼從井深6305m開(kāi)始造斜，設(shè)計(jì)完鉆井深6608m，造斜點(diǎn)定在6305m處，造斜至6510m井斜增至87°，進(jìn)入水平段鉆進(jìn)，最大狗腿度（造斜率）達(dá)到14.45°/30m，屬短半徑水平井，剖面成增—穩(wěn)—增—穩(wěn)。

考慮巖性可鉆性差，側(cè)鉆困難，第一趟鉆使用牙輪鉆頭+120mm直螺桿+2.5°彎接頭組合，配合APS測(cè)斜工具，加密巖屑對(duì)比，側(cè)鉆井段：6305~6317m，進(jìn)尺12m，井斜角2.29°↗5.12°，確認(rèn)進(jìn)入新地層后，起鉆更換彎螺桿定向鉆進(jìn)。

增斜段，考慮深井小井眼，井底溫度及井底壓力大，造斜困難，狗腿度大，進(jìn)口旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具難以滿足施工需要，加上工具面難擺等問(wèn)題，使用牙輪鉆頭/復(fù)合鉆頭+彎螺桿進(jìn)行定向鉆進(jìn)。其中第四趟鉆大狗腿段定向，狗腿度達(dá)到14.45°/30m，為了提高定向效率，并兼顧一定的機(jī)械鉆速，選用國(guó)產(chǎn)混合鉆頭進(jìn)行造斜段鉆進(jìn)使用國(guó)產(chǎn)復(fù)合鉆頭（型號(hào)KPM1342ART）[2，4]+2°彎螺桿7/8″DP，鉆進(jìn)井段：6396~6476m，進(jìn)尺80m。井斜角37.06°↗76.14°，成功鉆至靶點(diǎn)A。后使用牙輪鉆頭+1.5°彎螺桿順利完成定向段鉆進(jìn)，全程井下安全無(wú)事故復(fù)雜。

復(fù)合鉆頭是一種結(jié)合PDC和牙輪鉆頭破巖原理的新型鉆頭。集合了PDC鉆頭剪切破巖和牙輪鉆頭沖擊破巖的技術(shù)特點(diǎn)，具有對(duì)地層適應(yīng)性強(qiáng)、導(dǎo)向性好等優(yōu)點(diǎn)，適用于在軟硬交替、含礫夾層等復(fù)雜地層和定向井段中高效鉆進(jìn)。鉆井時(shí)，牙輪切削齒對(duì)巖石產(chǎn)生預(yù)破碎，降低了PDC切削齒的切削載荷，PDC切削齒能對(duì)地層形成有效切削，提高了切削效率，降低了PDC切削齒的切向載荷變化幅度，減輕鉆頭產(chǎn)生的振動(dòng)，PDC切削齒不易破裂。因此，在復(fù)合鉆進(jìn)時(shí)，混合鉆頭機(jī)械鉆速高、進(jìn)尺長(zhǎng)。同時(shí)有效降低鉆進(jìn)震動(dòng)和扭矩波動(dòng)，導(dǎo)向工具面穩(wěn)定，靶點(diǎn)命中率高，特別適合導(dǎo)向鉆進(jìn)作業(yè)。

KPM1342ART型混合鉆頭主要由4個(gè)PDC刀翼和2個(gè)牙輪構(gòu)成（如圖2所示），在鉆進(jìn)硬地層時(shí)，牙輪齒高于PDC切削齒，會(huì)對(duì)巖石產(chǎn)生沖擊破碎，形成不連續(xù)的齒坑；而PDC切削齒則通過(guò)剪切破壞將不連續(xù)齒坑連通，從而形成完整破巖。其中，PDC刀翼為螺旋刀翼，并鑲嵌?13mm切削齒，可提高鉆頭在中硬地層的吃入能力和耐磨性；牙輪為鑲齒型，鑲嵌楔形齒，具有切削效率高和抗破碎能力強(qiáng)等特點(diǎn)，可提高鉆頭在中硬地層的機(jī)械鉆速和延長(zhǎng)鉆頭的使用壽命。

圖2 KPM1342ART復(fù)合鉆頭

2.3 完井方案優(yōu)化技術(shù)

為了將4-1/2″+5-1/2″有接箍復(fù)合套管順利下到位，在完鉆后，加入劃眼扶正器（見(jiàn)圖3）使用不同鉆具組合逐漸增加鉆柱剛性的方式進(jìn)行通井，斜井段遇阻點(diǎn)反復(fù)定向劃眼，消除了井眼較大拐點(diǎn)處的臺(tái)階，提高井眼質(zhì)量，通井鉆具組合分別為：

圖3 劃眼扶正器

6-5/8″鉆頭+變扣接頭+160mm劃眼扶正器+5″LDC×3根+311×HT40母+4″WDP×15根+4″DP+HT40公×520+5-7/8″DP+旋塞+浮閥+方保+5-7/8″DP。

6-5/8″鉆頭+變扣接頭+160mm扶正器+5″LDC×2根+165mm劃眼扶正器+5″LDC×1根+311×HT40母+4″WDP×15根+4″DP+HT40公×520+5-7/8″DP+旋塞+浮閥+方保+5-7/8″DP。

6-5/8″鉆頭+變扣接頭+3-1/2″浮閥+?165mm扶正器+5″LDC×2根+?165mm劃眼扶正器+5″LDC×1根+311×HT40母+4″WDP×15根+4″DP×444根+HT40公×520+5-7/8″DP+旋塞+5-1/2″浮閥+方保+5-7/8″DP。

最終成功下入4-1/2″及5-1/2″復(fù)合尾管完井，在施工中克服諸多困難，成功完井，該井是塔里木盆地庫(kù)車(chē)山前首口鹽下水平井[5]，填補(bǔ)了該項(xiàng)空白。

3 結(jié)論與建議

（1）針對(duì)大北1401井存在的鉆井技術(shù)難點(diǎn)，研究應(yīng)用了鉆具組合優(yōu)化技術(shù)、井眼軌跡控制技術(shù)、完井優(yōu)化技術(shù)，確保了該井順利完鉆，并獲得高產(chǎn)工業(yè)油氣流，初步形成了庫(kù)車(chē)山前鹽下水平井鉆完井技術(shù)，為塔里木油田該類(lèi)型井的施工提供技術(shù)支撐，有一定的借鑒意義。

（2）庫(kù)車(chē)山前鹽層大斜度井通井，使用劃眼齒扶正器大排量高轉(zhuǎn)速正倒劃眼，合理調(diào)整通井扶正器數(shù)量和位置，分階段增加通井組合剛性，有效解決了頻繁阻卡問(wèn)題，提高井眼質(zhì)量，若純鹽段較長(zhǎng)，蠕變速率快，則可以使用液壓擴(kuò)眼器進(jìn)行針對(duì)性擴(kuò)眼。

（3）該井定向—水平段的順利實(shí)施為區(qū)塊增儲(chǔ)上產(chǎn)打開(kāi)了新的思路，并提供了寶貴的施工經(jīng)驗(yàn)，建議持續(xù)推行工程—地質(zhì)一體化相關(guān)研究，完善區(qū)塊定向井、大位移井的配套的工具、工藝，形成完善的庫(kù)車(chē)山前鉆井完井技術(shù)體系，實(shí)現(xiàn)塔里木油田深層油氣的高效勘探開(kāi)發(fā)。