李 燕， 胡志強(qiáng)， 薛玉志， 梁文龍， 唐文泉， 牛成成

（1.中國(guó)石化石油工程技術(shù)研究院, 北京 102206；2.中國(guó)石化華北油氣分公司, 河南 鄭州 450006）

相比國(guó)內(nèi)石油工程管理常用的大包制管理模式，國(guó)外常用的日費(fèi)制管理模式突出甲方主導(dǎo)作用，有利于提高工程質(zhì)量、獲得油氣發(fā)現(xiàn)、推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步。為此，中國(guó)石化開(kāi)始采用日費(fèi)制管理模式。

彬4井是中國(guó)石化部署在鄂爾多斯盆地彬長(zhǎng)區(qū)塊的一口重點(diǎn)探井，是為鉆井完井日費(fèi)制管理市場(chǎng)化運(yùn)行而在國(guó)內(nèi)試點(diǎn)的第一口日費(fèi)制探井。作為中國(guó)石化的重點(diǎn)井，彬4井旨在推廣新技術(shù)的集成應(yīng)用，探索日費(fèi)制鉆井承包市場(chǎng)化運(yùn)行模式，完善日費(fèi)制管理體系。但該井存在一系列鉆井難點(diǎn)：一開(kāi)井眼垮塌、井漏、蹩跳問(wèn)題較為突出；二開(kāi)鉆遇地層研磨性強(qiáng)，可鉆性差；三開(kāi)井眼擴(kuò)徑、坍塌掉塊和井漏風(fēng)險(xiǎn)高。

針對(duì)彬4井的鉆井問(wèn)題，從管理和技術(shù)兩方面進(jìn)行研究，采取了相應(yīng)措施：管理方面，嚴(yán)格按照日費(fèi)制管理體系文件中規(guī)定的管理流程進(jìn)行管理，采用自下而上扁平化的管理模式，充分發(fā)揮了日費(fèi)制在管理效率和新技術(shù)集成應(yīng)用方面的優(yōu)勢(shì)，強(qiáng)化甲方對(duì)目標(biāo)井的管理責(zé)任，實(shí)現(xiàn)管理程序的優(yōu)化和生產(chǎn)運(yùn)行的緊湊高效；技術(shù)方面，針對(duì)性制定了各井段提速破巖方案，優(yōu)選了各井段的破巖鉆具組合，引入了隔振器、減振扭工具及大扭矩等壁厚螺桿等提速工具[1-4]，特制了高效PDC破巖鉆頭，采用預(yù)彎曲鉆具組合，研制了封堵防塌鉆井液，形成了綜合高效鉆井關(guān)鍵技術(shù)。該技術(shù)成功解決了淺層失返性漏失及地層研磨性強(qiáng)、可鉆性差、井眼易失穩(wěn)等鉆井問(wèn)題[5-9]，同時(shí)日費(fèi)制管理在縮短鉆井完井周期、提高機(jī)械鉆速等方面發(fā)揮了重要作用。彬4井的順利施工，對(duì)于鄂爾多斯盆地彬長(zhǎng)區(qū)塊整體勘探開(kāi)發(fā)具有重大意義，同時(shí)為推廣日費(fèi)制管理市場(chǎng)化運(yùn)行模式奠定了良好的基礎(chǔ)。

1 日費(fèi)制管理模式

科學(xué)規(guī)范的項(xiàng)目管理是提高鉆井作業(yè)時(shí)效和工程質(zhì)量的重要保障。國(guó)內(nèi)外油公司考慮作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)、鉆井技術(shù)水平、鉆井市場(chǎng)供需關(guān)系、社區(qū)關(guān)系、油價(jià)高低等因素，采用不同的鉆井工程管理方式，主要有大包制和日費(fèi)制2種。此前，中國(guó)石化普遍采用大包制管理模式。該模式存在作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)較高、油氣井非生產(chǎn)時(shí)效高、鉆井周期長(zhǎng)、新技術(shù)應(yīng)用程度低、甲方技術(shù)管理弱化等問(wèn)題。為避免出現(xiàn)這些問(wèn)題，開(kāi)展日費(fèi)制研究，形成了“1綱領(lǐng)+1核心+2配套+1平臺(tái)”的中國(guó)石化鉆井工程日費(fèi)制管理體系。

“1綱領(lǐng)”指鉆井工程日費(fèi)制管理試行方案。管理內(nèi)容為制定日費(fèi)制管理試行方案，確定日費(fèi)制管理的工作目標(biāo)、組織機(jī)構(gòu)及職責(zé)劃分。具體而言，是明確領(lǐng)導(dǎo)層、工作辦公室、實(shí)施組、運(yùn)行組等4個(gè)層級(jí)的責(zé)任主體，按建井工序梳理了各層級(jí)、各單位的職責(zé)分工。

“1核心”指監(jiān)督管理。管理內(nèi)容為編制監(jiān)督管理制度，科學(xué)管理日費(fèi)制監(jiān)督、規(guī)范日費(fèi)制監(jiān)督工作程序。具體而言，是針對(duì)監(jiān)督工作范圍及原則、基本制度、職責(zé)及權(quán)力、人員配置與資質(zhì)要求、日常行為準(zhǔn)則、監(jiān)督工作管理及考核等方面，制定監(jiān)督工作基本制度、資質(zhì)要求、考核辦法，分專業(yè)梳理監(jiān)督管理工作范圍，編制專業(yè)監(jiān)督手冊(cè)，指導(dǎo)日費(fèi)制監(jiān)督科學(xué)管理現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)商。

“2配套”指制度文件和合同模板。管理內(nèi)容為完成制度文件和合同模板，保障日費(fèi)制管理運(yùn)行、提供日費(fèi)制管理依據(jù)。其中，制度文件主要包括日常工作制度、工程設(shè)計(jì)與審批、新技術(shù)論證與審批、技術(shù)跟蹤與支持、文檔管理、工作匯報(bào)、財(cái)務(wù)管理、日費(fèi)制管理激勵(lì)辦法等；合同模板是項(xiàng)目管理模式的直接體現(xiàn)，主要包括鉆機(jī)服務(wù)（日費(fèi)制）、鉆井液服務(wù)（日費(fèi)制）、錄井服務(wù)（日費(fèi)制）及系列大包制合同（工程設(shè)計(jì)及技術(shù)支持、鉆井提速服務(wù)、定向與井身質(zhì)量監(jiān)測(cè)服務(wù)、固井服務(wù)、測(cè)井服務(wù)、鉆井廢棄物不落地服務(wù)）等方面。

“1平臺(tái)”指鉆井工程日費(fèi)制項(xiàng)目信息管理平臺(tái)。管理內(nèi)容為搭建信息管理平臺(tái)，提供信息化手段，實(shí)現(xiàn)文檔管理與多方共享，提高管理時(shí)效。該平臺(tái)為實(shí)現(xiàn)日費(fèi)制項(xiàng)目信息管理及時(shí)性和可追溯性提供手段。

2 彬 4 井概況及鉆井技術(shù)難點(diǎn)

彬4井位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡南部，主要目的層為上古生界二疊系上石盒子組盒7段、下石盒子組盒1段，兼顧上石盒子組盒4段、盒5段。該井設(shè)計(jì)為三開(kāi)井身結(jié)構(gòu)：一開(kāi)，采用φ311.1 mm鉆頭鉆至井深 401 m；二開(kāi)，采用φ222.3 mm 鉆頭鉆至井深3 720 m；三開(kāi)，采用φ152.4 mm 鉆頭鉆至井深 4 060 m。

鄰井彬2井、長(zhǎng)探1井在非目的層延長(zhǎng)組、劉家溝組均有不同程度的漏失，上古生界泥巖地層井筒穩(wěn)定性差，易坍塌掉塊；石千峰組泥巖地層易失穩(wěn)，砂泥巖互層含煤層，易斜；和尚溝組、劉家溝組泥質(zhì)粉砂巖研磨性強(qiáng)，可鉆性差，導(dǎo)致機(jī)械鉆速偏低；石千峰組、石盒子組泥巖發(fā)育微裂縫、伊/蒙混層含量較高，易出現(xiàn)水力劈裂及水化分散性剝落掉塊；彬2井上古生界平均井徑擴(kuò)大率37.6%，多次發(fā)生阻卡，掉塊嚴(yán)重，地層砂泥巖互層且含頁(yè)巖，擴(kuò)徑、坍塌掉塊、井漏風(fēng)險(xiǎn)高，對(duì)鉆井液抗高溫、封堵抑制性提出較高要求。對(duì)照鄰井信息，可分析歸納出彬4井鉆遇地層情況及主要鉆井技術(shù)難點(diǎn)，見(jiàn)表1。

表1 彬4井鉆遇地層及主要鉆井技術(shù)難點(diǎn)Table 1 Drilled strata and main technical difficulties of Well Bin 4

對(duì)照設(shè)計(jì)的井身結(jié)構(gòu)、鄰井信息及表1中所列鉆遇地層的基本情況，可知彬4井主要需解決如下鉆井問(wèn)題：一開(kāi)鉆遇地層松軟，需要解決井壁垮塌、井漏、蹩跳鉆問(wèn)題；二開(kāi)砂泥巖互層含煤層，和尚溝組、劉家溝組泥質(zhì)粉砂巖研磨性強(qiáng)，可鉆性差，且井段長(zhǎng)，需要加強(qiáng)破巖能力、提速提效并采取防塌措施；三開(kāi)砂泥巖互層且含頁(yè)巖，擴(kuò)徑、坍塌掉塊和井漏風(fēng)險(xiǎn)高，應(yīng)以防縮徑、防垮塌、防井漏為主。

3 鉆井關(guān)鍵技術(shù)

針對(duì)彬4井的鉆井技術(shù)難點(diǎn)及技術(shù)需求，提出了如下技術(shù)措施：針對(duì)性制定各井段提速破巖方案，特制高效PDC破巖鉆頭，優(yōu)選各井段的破巖鉆具組合，引入隔振器、減振穩(wěn)扭工具及大扭矩等壁厚螺桿等提速工具，采用預(yù)彎曲鉆具組合，形成了綜合高效鉆井提速技術(shù)；針對(duì)地層滲漏、井眼失穩(wěn)和鉆頭泥包等技術(shù)難點(diǎn)，在易塌井段選擇強(qiáng)封堵強(qiáng)抑制成膜鉆井液，在易漏失井段強(qiáng)化隨鉆封堵，在儲(chǔ)層段強(qiáng)化油氣層保護(hù)，形成了綜合高效鉆井液提速保障技術(shù)。

3.1 特殊地層鉆頭優(yōu)化設(shè)計(jì)

彬4井二開(kāi)砂泥巖互層含煤層，和尚溝組、劉家溝組泥質(zhì)粉砂巖研磨性強(qiáng)，含礫石，地層可鉆性級(jí)值5～7，對(duì)鉆頭的耐磨性、抗沖擊性及使用壽命提出了較高要求。該井段設(shè)計(jì)使用3只φ222.3 mmS1655FGA2型PDC鉆頭、1只S1646FGA型PDC鉆頭。具體優(yōu)化方案為：1）綜合考慮PDC鉆頭切削齒尺寸、鉆壓、地應(yīng)力等因素對(duì)鉆齒吃入深度的影響，對(duì)PDC鉆頭進(jìn)行精細(xì)化設(shè)計(jì)和優(yōu)化，主切削齒采用進(jìn)口天然金剛石，并對(duì)齒形、布齒密度及布齒角度進(jìn)行了優(yōu)化；2）優(yōu)化鉆頭冠部弧線，冠頂局部加密布齒，鉆頭外錐局部降低布齒密度，提高鉆頭的機(jī)械鉆速；3）在鉆頭主切削位置，斧形齒和柱形齒配合使用對(duì)井底預(yù)破壞，再用斧形齒進(jìn)行切削，這種新型的切削結(jié)構(gòu)同時(shí)具有較高的抗沖擊性和攻擊性。另外，提高水功率作用，采用小直徑噴嘴高壓噴射，進(jìn)一步提速、提效。

3.2 鉆具組合優(yōu)化技術(shù)

一開(kāi)井段，采用高效PDC鉆頭配合高轉(zhuǎn)速螺桿（平均轉(zhuǎn)速 90～140 r/min）、隔振器、MWD 鉆具組合，采取小鉆壓、低排量鉆至一開(kāi)完鉆井深402 m；二開(kāi)井段，優(yōu)選高性能斧形齒和柱形齒，提高鉆頭的抗沖擊性和攻擊性[10]，上部地層偏重于鉆頭攻擊性，下部地層偏重于鉆頭磨耗比，并采用小直徑噴嘴高壓噴射，配合等壁厚大扭矩螺桿（最高超過(guò)14 kN·m）、減振穩(wěn)扭提速工具，運(yùn)用預(yù)彎曲鉆具組合設(shè)計(jì)理念和強(qiáng)化的鉆井、水力參數(shù)實(shí)現(xiàn)提速提效[11-12]；三開(kāi)井段，地層為砂泥巖互層且含頁(yè)巖，擴(kuò)徑、坍塌掉塊風(fēng)險(xiǎn)高，以防縮徑、防垮塌和防井漏為主，擬用3只φ152.4 mmS1653FG型PDC鉆頭，配合等壁厚大扭矩螺桿，強(qiáng)化鉆井和水力參數(shù)，實(shí)現(xiàn)三開(kāi)井段高效破巖、防斜打直和有效攜巖的目的。彬4井設(shè)計(jì)的鉆具組合及鉆井參數(shù)：

一開(kāi)鉆具組合為φ311.1 mm PDC 鉆頭＋φ228.6 mm 1.25°單彎螺桿＋φ203.2 mm 無(wú)磁鉆鋌+φ309.0 mm 穩(wěn)定器＋φ203.2 mm 鉆鋌+φ172.0 mm 隔振器+φ165.1 mm鉆鋌+φ127.0 mm 加重鉆桿+φ127.0 mm 鉆桿，鉆壓10～100 kN，轉(zhuǎn)速 40～60 r/min；

二開(kāi)φ222.3 mmPDC 鉆頭+φ172.0 mm1.25°等壁厚螺桿+φ172.0 mm 恒壓恒扭液力沖擊器+φ218.0 mm穩(wěn)定器+φ165.1 mm無(wú)磁承壓鉆桿+MWD短節(jié)+φ165.1 mm 無(wú)磁承壓鉆桿+φ165.1 mm 鉆鋌+φ127.0 mm加重鉆桿+φ127.0 mm 鉆桿，鉆壓 60～140 kN，轉(zhuǎn)速40～60 r/min，排量 28～48 L/s；

三開(kāi)φ152.4 mmPDC 鉆頭+φ127.0 mm1.25°單彎螺桿+φ126.0 mm無(wú)磁鉆鋌+MWD短節(jié)+單流閥+φ150.0 mm 穩(wěn)定器+φ126.0 mm 無(wú)磁鉆鋌+φ88.9 mm加重鉆桿+φ88.9 mm 鉆桿，鉆壓 50～100 kN，轉(zhuǎn)速40～ 50 r/min，排量 12～22 L/s。

3.3 鉆井液封堵防塌技術(shù)

針對(duì)性制定了各風(fēng)險(xiǎn)井段的鉆井液保障措施：提速井段，選擇無(wú)固相鉆井液；易塌井段，選擇強(qiáng)封堵強(qiáng)抑制成膜鉆井液；易漏失井段，強(qiáng)化隨鉆封堵，儲(chǔ)層段強(qiáng)化油氣層保護(hù)。由此，形成了綜合高效鉆井液提速保障技術(shù)：一開(kāi)鉆進(jìn)第四系黃土層或流砂層時(shí)，由于膠結(jié)松散、欠壓實(shí)，分散度高，地層承壓能力差，容易漏失或流砂層發(fā)生垮塌，采用無(wú)固相鉆井液鉆進(jìn)，配合隨鉆封堵材料做好防漏堵漏；二開(kāi)井段，裸眼段長(zhǎng)達(dá) 3 300 m，劉家溝組易漏失、石千峰組泥巖地層易失穩(wěn)，漏塌同存矛盾突出，因此，優(yōu)化了強(qiáng)封堵抑制成膜防塌鉆井液配方，鉆井液中膨潤(rùn)土的含量控制在25～30 kg/m3，鉆進(jìn)中將KPAM配成0.3%～0.5%膠液并以細(xì)水長(zhǎng)流方式交替補(bǔ)充，以提高鉆井液的抑制能力和包被能力；三開(kāi)井段，太原組與張夏組之間不整合面接觸處易發(fā)生裂縫性漏失，嚴(yán)格控制鉆井液密度，降低濾失量，做好儲(chǔ)層保護(hù)，確保實(shí)現(xiàn)地質(zhì)目的。

4 效果分析

基于日費(fèi)制管理模式與新技術(shù)的融合優(yōu)勢(shì)，彬4井鉆井順利。該井完鉆井深4 056 m，鉆井周期35.06 d，完井周期 39.79 d，平均機(jī)械鉆速 16.04 m/h，均創(chuàng)彬長(zhǎng)區(qū)塊探井紀(jì)錄。其鉆井周期、完井周期，與同期大包制管理模式的探井彬3井（鉆井周期55.84 d、完井周期 63.38 d）相比，大幅縮短。

彬4井鉆進(jìn)中，一開(kāi)井段僅發(fā)生2次失返性漏失，平均機(jī)械鉆速達(dá)40.20 m/h，有效降低了鉆井風(fēng)險(xiǎn)，提高了鉆井效率。二開(kāi)井段有效控制了井斜角，防漏防塌效果顯著，井眼質(zhì)量良好，井徑擴(kuò)大率僅5.7%，起下鉆摩阻10～20 kN，平均機(jī)械鉆速16.77 m/h（較同井型鄰井提高93.58%）。三開(kāi)井段，采用了預(yù)防為主、固液雙效、兼顧油層保護(hù)、多元協(xié)同提高承壓效果的措施，并針對(duì)垂直縫、平行縫、高角度縫漏失采用多元協(xié)同原理增強(qiáng)力鏈強(qiáng)度，采取措施后堵漏成功率100%，承壓6 MPa，壓降0.1 MPa，固井憋壓 11 MPa 候凝，地層承壓效果明顯，鉆井液封堵防塌性能良好，而且固井全程返漿正常，三開(kāi)平均機(jī)械鉆速7.18 m/h，較同井型鄰井提高201.35%。

綜合而言，彬4井單井成本較預(yù)算降低169萬(wàn)元，降幅達(dá)12.39%，實(shí)現(xiàn)了降本、增效、提速的目標(biāo)，具有良好的工程示范和借鑒意義。

5 結(jié)論與建議

1）針對(duì)彬4井鉆遇地層異常復(fù)雜等情況，優(yōu)化各井段的破巖鉆具組合，特制高效PDC破巖鉆頭強(qiáng)化破巖能力；采用等壁厚螺桿鉆具提高鉆頭扭矩和轉(zhuǎn)速；引入隔振器和減振穩(wěn)扭工具，降低井下振動(dòng)、為鉆頭提供穩(wěn)定鉆壓；采用預(yù)彎曲鉆具組合，實(shí)現(xiàn)防斜打直。通過(guò)優(yōu)化集成各項(xiàng)技術(shù)，形成了綜合高效鉆井提速技術(shù)。

2）在彬4井易塌井段選用強(qiáng)封堵強(qiáng)抑制成膜鉆井液，在易漏井段強(qiáng)化隨鉆封堵，在儲(chǔ)層段強(qiáng)化油氣層保護(hù)，形成了綜合高效鉆井液提速保障技術(shù)。

3）相對(duì)于同區(qū)塊采用大包制管理模式的鄰井，彬4井在生產(chǎn)時(shí)效、鉆井完井周期、復(fù)雜情況處理及機(jī)械鉆速等方面均有突破，證明日費(fèi)制管理模式配合綜合高效鉆井提速技術(shù)、綜合高效鉆井液提速保障技術(shù)后具有非常好的現(xiàn)場(chǎng)效果。而且，彬4井的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐具有可復(fù)制性和可借鑒性。

4）建議在鄂爾多斯盆地彬長(zhǎng)區(qū)塊繼續(xù)開(kāi)展日費(fèi)制管理模式探索，持續(xù)優(yōu)化日費(fèi)制提速提效模板。同時(shí)，嚴(yán)格落實(shí)市場(chǎng)化招標(biāo)體制、執(zhí)行“日清月結(jié)”制度，加快“日費(fèi)制”人才隊(duì)伍培養(yǎng)；以清單計(jì)價(jià)為參考，增強(qiáng)市場(chǎng)調(diào)節(jié)，探索合理費(fèi)率。