黃念義，祝學(xué)飛，徐思旭，范榮貴，孫 俊，劉皓楓

（川慶鉆探工程有限公司新疆分公司，新疆庫爾勒 841000）

大尺寸長裸眼指井眼直徑大于等于311.2mm，444.5mm 井眼井深超過3500m 或311.2mm 井眼井深超過5500m 的井段，隨著塔里木油田勘探開發(fā)一體化戰(zhàn)略不斷全面推進(jìn)，各區(qū)塊標(biāo)準(zhǔn)井井身結(jié)構(gòu)的不斷細(xì)化實施[1]，山前區(qū)塊7000m以上的超深井二開444.5mm井眼中完井深達(dá)到4000～4500m，臺盆區(qū)塊二開311.2mm裸眼長度超過5500m，70DB型鉆機(jī)的機(jī)泵功率、提升負(fù)荷與鉆進(jìn)井次上部井眼的清潔矛盾、阻卡矛盾、排量矛盾日益突出[2-3]。為實現(xiàn)油田油氣增儲上產(chǎn)，各勘探公司不斷加強(qiáng)鉆井裝備的更新?lián)Q代，油田80DB、90DB 型鉆機(jī)多達(dá)40部，在不同區(qū)域?qū)嵤└弑脡?、高排量雙高噴射鉆井，不斷突破刷新區(qū)域指標(biāo)，實現(xiàn)鉆井提速提效。博孜區(qū)塊鹽上地層井眼尺寸大、礫石與砂泥巖發(fā)育、中硬地層，可鉆性強(qiáng)，通過應(yīng)用Power-V 垂鉆工具、旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向、混合鉆頭等工具，為雙高噴射鉆井提供了技術(shù)基礎(chǔ)；躍滿臺盆區(qū)塊長裸眼二疊系前的地層較新，5000m以上地層多為砂泥巖互層、巖性疏松，軟地層特性，可鉆性強(qiáng)，也為雙高噴射鉆井提供了技術(shù)基礎(chǔ)[4-5]。

目前石油寒冬大環(huán)境現(xiàn)狀，工作量極不飽和，鉆井承包總成本不斷下浮，某些勘探公司鉆機(jī)設(shè)備老化嚴(yán)重，不愿對現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行升級改造，作業(yè)現(xiàn)場部分管理者、操作者出于保護(hù)設(shè)備、節(jié)約柴油、減低勞動強(qiáng)度的陳舊觀念，仍不愿意實施雙高噴射鉆井施工，隨著油田深井超深井高難度井的不斷增多，唯有更新?lián)Q代裝備，加強(qiáng)管理改變觀念，提速提效是大勢所趨。

1 配套裝備

噴射鉆井是鉆井液通過噴射方式進(jìn)入鉆頭噴嘴，產(chǎn)生高速射流的水力作用進(jìn)行清洗井底、輔助鉆頭破碎巖石提高機(jī)械鉆速的一種鉆井方法[6]。高泵壓噴射的高壓鉆井液直接沖擊井底，井底巖屑被形成的井底漫流及時清除，避免重復(fù)切屑，高排量提高鉆頭水槽的流速，提高巖屑上返速率；高轉(zhuǎn)速高扭矩提高破巖效率，有助于鉆頭切削齒的工作，顯著提高機(jī)械鉆速；聚合物輕泥漿對鉆屑的有效包被抑制使PDC鉆頭在工作過程中不易被破碎巖屑粘附造成泥包，從而提高工作效率。為了雙高噴射鉆井技術(shù)得到更好的實施，對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行升級改造：①鉆井心臟F2200HL 型、QDP-3000 型泥漿泵取代F1600HL 型強(qiáng)化水力學(xué)參數(shù)，配套專用陶瓷缸套使用壽命達(dá)3500～4000h，排量與壓力更加穩(wěn)定，并在泥漿泵與循環(huán)罐間的上水管線安裝一低量程壓力表監(jiān)測上水管線動態(tài)壓力,若低于0.8MPa 則配套使用灌注泵；②高壓水龍帶、高壓管匯均抗壓至70MPa；③博孜、臺盆區(qū)塊分別使用5-7/8″、5″非API 大水眼鉆桿；④井口至振動篩排液管改為直徑310mm 管線,高頻振動篩取代高仿德瑞克振動篩，配套200 目以上的細(xì)目篩布；⑤管理方面定期清理檢查上水管線確保暢通無堵塞。兼顧泵壓與排量的關(guān)系，根據(jù)鉆井方案與裝備性能選擇合理的鉆頭壓降參數(shù)，區(qū)塊不同直徑井眼不同直徑缸套使用情況與泵壓控制目標(biāo)總結(jié)見表1。

表1 區(qū)塊不同直徑井眼不同直徑缸套使用情況與泵壓控制目標(biāo)總結(jié)

2 提速工具的使用

博孜區(qū)塊使用5- 7/8″非API 大水眼鉆桿、進(jìn)口減震器+Power-V 垂鉆工具模式在保證井身軌跡的同時解放鉆壓，為高轉(zhuǎn)速高扭矩施工提供了保障，減震作用可減輕高鉆壓鉆進(jìn)時井底的“跳鉆”現(xiàn)象保證井下安全，同時降低了鉆具疲勞損壞保障鉆具安全，保障鉆頭對地層的切屑效率，延長鉆頭使用壽命。二開長礫石段選用16mm齒4刀翼2牙輪獅虎獸混合鉆頭[7]，既能實現(xiàn)PDC 切削結(jié)構(gòu)的連續(xù)切削破巖作用，又能實現(xiàn)牙輪在礫石段井眼滾動拉劃防卡作用，結(jié)合垂鉆工具與鉆頭的優(yōu)選使用，鉆壓最高提至280～300kN，扭矩最高提至25～28kN·m。

躍滿臺盆區(qū)塊中上部地層成巖性較差，使用5″非API鉆桿為高泵壓高排量奠定基礎(chǔ)，使用高速螺桿實現(xiàn)快速鉆進(jìn),部分地區(qū)采用直井段1.5°單彎螺桿技術(shù)鉆進(jìn)，目的是擴(kuò)大井眼直徑為井眼暢通創(chuàng)造條件。二疊系高含玄武巖段鉆進(jìn)牙輪鉆頭進(jìn)尺短、PDC 鉆頭易崩齒難題，采用3刀翼3牙輪混合鉆頭配合輸出扭矩更大的等壁厚螺桿解決機(jī)械鉆速偏慢及單只鉆頭進(jìn)尺偏短的難題。

3 聚合物輕鉆井液模式

強(qiáng)包被、強(qiáng)抑制、強(qiáng)封堵、低固相含量、適當(dāng)粘切、高瞬時失水與低累積失水、良好的剪切稀釋性、較高的雷諾數(shù)是聚合物輕鉆井液的特征[8-9]，為固控設(shè)備的有效發(fā)揮、噴射鉆井提供技術(shù)基礎(chǔ)。上部疏松地層采用聚合物、KCl 聚合物體系，利用水化充分且經(jīng)剪切泵充分剪切稀釋的大分子包被劑NMI-4/IND30膠液對鉆屑第一時間進(jìn)行絮凝包被，中小分子MYK進(jìn)行流型調(diào)節(jié)與抗鹽抗鈣污染，444.5、333.3mm井眼大分子膠液濃度分別為0.7%～1%、0.5%～0.7%；利用KCl+有機(jī)鹽Weigh2/OS-80 對強(qiáng)水敏性泥巖、易垮塌地層進(jìn)行強(qiáng)抑制防水化分散與PDC 鉆頭泥包；大滲透量井段利用超細(xì)鈣+微米纖維+優(yōu)質(zhì)坂土漿強(qiáng)化泥餅質(zhì)量與封堵，控制滲透量在新增井筒容積2倍之內(nèi)。雷諾數(shù)Re作為判定鉆井液流動流態(tài)的重要參數(shù)[10]，在低粘切高泵壓高排量模式下控制Re>3000，使其為紊流狀態(tài)，鉆屑運動過程中不存在轉(zhuǎn)動和滑落現(xiàn)象，其橫向擾動作用更能將井筒巖屑攜帶干凈。

4 現(xiàn)場應(yīng)用

4.1 博孜區(qū)塊中硬地層

BZ3-K2井二開444.5mm井眼地層第四系西域組，新近系庫車組、康村組礫石發(fā)育，可鉆性差，優(yōu)選高性能混合鉆頭，鉆進(jìn)最高泵壓至35MPa，最高排量80L/s，最高鉆壓260kN，扭矩22～28kN·m。采用KCl聚合物鉆井液體系，密度1.10～1.20g/cm3，漏斗粘度40～50s，充分體現(xiàn)配方簡單低粘低切優(yōu)質(zhì)鉆井液概念，高效使用固控設(shè)備，篩布目數(shù)200 目以上，確保固相含量不大于8%。通過高泵壓高排量，提高鉆井液返速有力攜砂清潔井筒，9″鉆鋌、5-7/8″鉆桿環(huán)環(huán)空返速達(dá)0.70、0.57m/s，實現(xiàn)大尺寸井眼清潔，在長段礫石層易卡鉆井段突破了常規(guī)鉆進(jìn)進(jìn)尺不超過500m或鉆進(jìn)時間不超過24h必須短起下鉆拉劃井壁的技術(shù)瓶頸，二開鉆進(jìn)未進(jìn)行短起下鉆拉劃井壁作業(yè)，創(chuàng)博孜區(qū)塊444.5mm 井眼最高單日進(jìn)尺360m、最高單趟鉆進(jìn)尺1111m、最高機(jī)械鉆速10.43m/h三項紀(jì)錄。

三開333.4mm 井眼鉆進(jìn)至2600m 開始造斜，以1.5°/30m 的造斜率定向鉆進(jìn)至井斜15°后穩(wěn)斜鉆至4523.5m中完。直井段應(yīng)用Power-V 垂鉆工具，確保軌跡受控，定向段應(yīng)用貝克休斯旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具，確保定向軌跡平滑，定向過程中最高鉆壓對比鄰井由140↗190kN，泵壓提高至32MPa，排量提高至62L/s,鉆進(jìn)扭矩最高26kN·m。吉迪克組垮塌性褐色泥巖維護(hù)工藝，密度靠設(shè)計上線保持井壁穩(wěn)定、有機(jī)鹽+無機(jī)鹽有效抑制泥頁巖水化、大分子包被+中小分子流型調(diào)節(jié)與抗鹽鈣污染，保持高密度鉆井液壓低塑性粘度流變性特性，同時采用輕泥漿+重稠漿段塞舉砂工藝[11]，即起鉆前低粘切井漿通過工程變排量實現(xiàn)對井壁足夠有效的沖刷，接著利用粘度150～200s、高于井漿密度0.3～0.4g/cm3、有效方量40m3的重稠漿進(jìn)行攜砂清潔井筒，確保井眼通暢與起下鉆順利。BZ3-K2 井噴射鉆井指標(biāo)與區(qū)塊平均指標(biāo)對比見表2。

表2 BZ3-K2井噴射鉆井指標(biāo)與區(qū)塊平均指標(biāo)對比

由表2 可看出：BZ3-K2 井與區(qū)塊平均指標(biāo)對比，444.5mm 井眼機(jī)械鉆提高209.77%，行程鉆速提高245.50%，鉆井周期節(jié)約27.82d。333.4mm 井眼機(jī)械鉆速提高133.98%，行程鉆速提高86.47%，鉆井周期節(jié)約27.44d。

4.2 臺盆區(qū)塊軟地層

躍滿臺盆區(qū)塊二開311.2mm 裸眼長4500m 左右，快速鉆進(jìn)井段跨越層位較多，且存在多套壓力系統(tǒng),上部新生代新近系、古近系地層為砂泥巖互層，可鉆性好，易形成“虛假”泥餅造成井眼縮徑引起起下鉆阻卡，中生代白堊系、侏羅系、三疊系地層中的巨厚泥巖在壓實過程中形成了硬脆性泥巖，易出現(xiàn)井壁剝落掉塊垮塌造成的阻卡，二疊系火成巖易發(fā)生漏失情況，占用大量生產(chǎn)時間。鑒于長裸眼阻卡難題是造成臺盆區(qū)塊起下鉆困難的主要原因[12-13]，二開長裸眼排量控制指標(biāo)要求：3000m、3800m 以上井深排量分別不低于70L/s、65L/s，4200m以下排量不低于55L/s。在FY303-H1、YueM3-H13井進(jìn)行雙高噴射鉆井實踐。

1200～3500m 段：本段地層較新欠壓實機(jī)械鉆速較高，流變性的控制突出“輕”概念，以低粘切為前提：①通過0.002%～0.004%大分子對易水化分散泥巖進(jìn)行有效包被絮凝，低分子量包被劑形成低塑性粘度流態(tài)，3500m 前膠液配制只加入大分子即可；②為防大滲透量形成虛厚泥餅采用800～2000 目超細(xì)碳酸鈣YX 復(fù)配隨鉆堵漏劑TYSD-1/TP-2，控制滲透量在井眼理論容積2.5～3 倍以內(nèi)；③控制較低漏斗粘度FV30～35s，3000m前放開API失水至40mL左右，3000～3500m 控制20mL 左右；④工程鉆具組合使用高速螺桿，高排量65～70L/s、高泵壓20～25MPa、雷諾數(shù)Re3000～4000，實現(xiàn)高環(huán)空返速和低粘切有效沖刷井壁，防止鉆屑粘附導(dǎo)致短起下鉆阻卡的發(fā)生。

3500～5500m 段：隨著井深增加，地層伊/蒙混層巖性混雜，易產(chǎn)生剝蝕性掉塊，易吸水膨脹導(dǎo)致垮塌，兩種情況同時存在導(dǎo)致井壁失穩(wěn)，起下鉆阻卡頻繁。①侏羅系后提高膠液中各種處理劑的含量，進(jìn)一步強(qiáng)化井漿包被、抑制性，并補(bǔ)充預(yù)水化護(hù)膠坂土漿適當(dāng)提高鉆井液粘切保證攜砂能力，4000m 前漏斗粘度40s即可，低粘切強(qiáng)化井壁沖刷，防止鉆頭泥包，利于起下鉆順暢；②三疊系逐步提密度至1.26～1.28g/cm3，加入5%～8%超細(xì)碳酸鈣YX、1%～2%干粉瀝青、2%～3%乳化瀝青SY-A01加強(qiáng)封堵改善泥餅質(zhì)量，迅速降低鉆井液濾失量嚴(yán)控FLAPI6mL、FLHTHP12mL 以內(nèi)；③采用“稠漿+雷特纖維”工藝清潔井眼，防止掉塊堆積造成阻卡；④中下部轉(zhuǎn)磺后強(qiáng)封堵強(qiáng)防塌適當(dāng)粘切攜砂確保井下安全；⑤工程高排量45～60L/s、高泵壓23～25MPa 鉆進(jìn)攜砂與沖刷井壁，8″鉆鋌與5″鉆桿環(huán)空返速達(dá)1.25、0.8 4m/s,本區(qū)塊地層疏松，鉆進(jìn)扭矩控制在15～18kN·m。FY303-H1井提前合同周期22.62d完井，創(chuàng)塔里木油田富滿區(qū)塊四開井身結(jié)構(gòu)井最快完井紀(jì)錄；YueM3-H13井完井周期99.42d實現(xiàn)提速25.75%，單月進(jìn)尺5186m，打破哈拉哈塘區(qū)塊水平井單月進(jìn)尺4942m紀(jì)錄。試驗井311.2mm井眼雙高噴射鉆井指標(biāo)與區(qū)塊平均指標(biāo)對比見表3。

5 認(rèn)識與結(jié)論

（1）高泵壓高排量“雙高”噴射鉆井，在博孜區(qū)快中硬地層、富滿臺盆區(qū)塊較軟地層能有效提高機(jī)械鉆速。

（2）高泵壓高排量有效解決了大尺寸井眼清潔、長裸眼阻卡難題。

（3）聚合物輕泥漿模式能有效助推二開長裸眼鉆井提速。