仇常凱 蔣凱 王兵

摘要：克拉蘇構(gòu)造帶深部地層地質(zhì)條件復(fù)雜，前期多口鉆探斷層帶油氣藏井被迫提前完井。為了提高鉆井成功率，提出了采用大斜度井避開(kāi)部分?jǐn)鄬?，降低事故?fù)雜的鉆井技術(shù)思路。結(jié)合區(qū)域地質(zhì)特征，分析了超深層鹽下大斜度井面臨的套管必封點(diǎn)不確定性、井眼軌道設(shè)計(jì)及軌跡控制難、鹽底卡準(zhǔn)層位難度大、鹽層大斜度井段套管下入摩阻大等技術(shù)難點(diǎn)，基于克拉蘇構(gòu)造帶膏鹽巖蠕變實(shí)驗(yàn)結(jié)果，優(yōu)化原七開(kāi)直井井身結(jié)構(gòu)為五開(kāi)鹽下大斜度井身結(jié)構(gòu)，探索了“旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向+同心擴(kuò)眼器”BHA 組合在膏鹽層定向鉆井方法，試驗(yàn)了“常規(guī)卡層技術(shù)+GLASS 前視技術(shù)”鹽底卡層組合形式，分析制定了大斜度膏鹽層套管安全下入關(guān)鍵技術(shù)措施，形成一套適合于克拉蘇構(gòu)造帶的超深鹽下大斜度井鉆井關(guān)鍵技術(shù)?？松預(yù)、克深B 等6 口井現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明，該技術(shù)可以解決克拉蘇構(gòu)造帶超深鹽下大斜度井鉆井存在的技術(shù)難題，鉆井成功率100%，滿足勘探開(kāi)發(fā)的需求。

關(guān)鍵詞：克拉蘇構(gòu)造；超深井；膏鹽層；大斜度井；井身結(jié)構(gòu)；井眼軌道；鹽底卡層；下套管

中圖分類(lèi)號(hào)：TE245 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

0 引言

克拉蘇沖斷帶是南天山南麓第一排沖斷構(gòu)造，包含克深、博孜、大北等區(qū)帶，蘊(yùn)育有豐富的油氣資源，探明天然氣地質(zhì)儲(chǔ)量超13 000×108 m3［1］。該構(gòu)造帶具有逆掩推附體構(gòu)造特征［2］，天然氣藏埋深超過(guò)6 000 m，部分井甚至超過(guò)8 000 m，上部地層發(fā)育有巨厚礫巖層［3］，地層深部構(gòu)造運(yùn)動(dòng)復(fù)雜，深部地層普遍發(fā)育有2 套以上斷層/鹽層［4］，膏鹽巖層厚度200～3 000 m，個(gè)別井鹽層厚度4 500 m 以上，多具備疊瓦狀構(gòu)造［5］，給油氣勘探開(kāi)發(fā)和鉆完井工程帶來(lái)了巨大挑戰(zhàn)。前期國(guó)內(nèi)專家學(xué)者針對(duì)該區(qū)域技術(shù)難題開(kāi)展了技術(shù)攻關(guān)，取得了一定的成果。譚鵬等［6］針對(duì)塔里木庫(kù)車(chē)坳陷超深、高壓高溫、復(fù)雜壓力系統(tǒng)以及窄密度窗口等極限工程技術(shù)難題，通過(guò)井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化、鉆井提速、井筒穩(wěn)定及安全封隔等核心技術(shù)攻關(guān)，實(shí)現(xiàn)了超深井鉆完井整體提速。殷召海等［7］針對(duì)克拉蘇博孜1 區(qū)塊上部巨厚礫巖層鉆速低、固井質(zhì)量差等問(wèn)題，優(yōu)選了系列鉆井提速技術(shù)、制定了一系列防漏堵漏技術(shù)措施和固井技術(shù)措施，取得了良好的效果。王學(xué)龍等［8］針對(duì)塔里木克深9 氣田超深井鉆井過(guò)程中鉆井周期長(zhǎng)、鹽膏層高壓鹽水與薄弱漏層同存、高陡地層防斜難、致密砂巖儲(chǔ)層機(jī)械鉆速低等問(wèn)題，提出了在上部高陡地層應(yīng)用垂直鉆井工具、膏鹽層應(yīng)用高密度油基鉆井液、致密砂巖儲(chǔ)層優(yōu)選360 鉆頭、渦輪鉆具+孕鑲鉆頭等措施，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用平均鉆井周期縮短12%，平均機(jī)械鉆速提高13%。

該區(qū)域鉆探靠近斷層的油氣儲(chǔ)層時(shí)地質(zhì)條件更加惡劣，由于發(fā)育多條斷層［9］、多套鹽層［10］，造成井漏［11］、溢流［12］、卡鹽層困難［13］等，上述研究成果不能滿足更為復(fù)雜構(gòu)造儲(chǔ)層鉆探。例如克深X 井發(fā)育有3 條斷層、3 套鹽層，井下溢、漏、卡頻發(fā)，導(dǎo)致施工408 d 后工程報(bào)廢；克深Y 井鉆進(jìn)295d 后，因膏鹽層事故復(fù)雜無(wú)法繼續(xù)鉆進(jìn)，被迫提前完井。筆者針對(duì)鉆遇多條斷層和多套鹽層、開(kāi)發(fā)靠近深部斷層位置的井位，提出了采用大斜度井避開(kāi)上部斷層的技術(shù)思路，降低鉆井過(guò)程事故復(fù)雜。鹽下大斜度鉆井工程存在以下技術(shù)難題：（1） 該構(gòu)造帶大部分區(qū)域?yàn)樽呋蛻?yīng)力機(jī)制，地應(yīng)力整體較高，且方位變化大，大斜度井井壁穩(wěn)定性差，井眼軌道如何設(shè)計(jì)尤為關(guān)鍵；（2） 深部膏鹽層強(qiáng)蠕變易縮徑，且鹽層與儲(chǔ)層段垂距短，需要在膏鹽層段內(nèi)定向，井眼軌跡控制難度大，垂向地應(yīng)力介于最大和最小水平地應(yīng)力之間，卡鉆風(fēng)險(xiǎn)高，需要優(yōu)選定向工藝與造斜工具儀器；（3） 逆掩推覆構(gòu)造及斷層影響下，庫(kù)姆格列木群膏鹽層重復(fù)出現(xiàn)，井深1 800 m 以淺、6 000 m 以深均發(fā)育有膏鹽巖層，深部膏鹽層壓力系數(shù)2.10～2.30，鹽下目的層壓力系數(shù)1.55～1.81，膏鹽層底板泥巖厚薄不一，鹽底卡層困難，若技術(shù)套管漏封膏鹽巖段，下一開(kāi)次將有2 套壓力系統(tǒng)，鉆進(jìn)風(fēng)險(xiǎn)極大；（4） 常規(guī)大斜度井面臨摩阻扭矩大、鉆進(jìn)效率低、套管下入困難等問(wèn)題，而克拉蘇構(gòu)造帶發(fā)育巨厚膏鹽層，將會(huì)面臨更大的風(fēng)險(xiǎn)。

為了實(shí)施克拉蘇構(gòu)造帶超深鹽下大斜度井，筆者在深入分析大斜度井施工技術(shù)難點(diǎn)基礎(chǔ)上，優(yōu)化了井身結(jié)構(gòu)及井眼軌道，優(yōu)選確定了“旋導(dǎo)+隨鉆擴(kuò)眼器”定向技術(shù)，改進(jìn)了鹽層卡層技術(shù)，制定了膏鹽層套管安全下入保障技術(shù)等，形成了克拉蘇構(gòu)造帶超深鹽下大斜度井鉆井關(guān)鍵技術(shù)，成功實(shí)施6 口鹽下大斜度井，鉆井成功率100%。該技術(shù)已成為區(qū)域開(kāi)發(fā)提產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的重要手段，對(duì)克拉蘇構(gòu)造帶的勘探開(kāi)發(fā)帶來(lái)深遠(yuǎn)影響。

1 鹽下大斜度井鉆井關(guān)鍵技術(shù)

1.1 井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

區(qū)域內(nèi)原采用直井，井身結(jié)構(gòu)為：一開(kāi)?609.6mm 表層套管下至200 m 左右；二開(kāi)?473.08 mm 套管下至1 500 m，封第1 套鹽上地層；三開(kāi)?339.7mm+ ?365.13 mm 復(fù)合套管下至2 500 m 左右，封第1 套鹽層及鹽下砂泥巖層； 四開(kāi)?244.5 mm+?265.13 mm 復(fù)合套管下至4 900 m，封第2 套鹽層；五開(kāi)鉆至第3 套鹽層頂部，?177.8 mm 套管封承壓低的砂泥巖層、斷層；六開(kāi)?131 mm 套管封鹽，為儲(chǔ)層專打奠定基礎(chǔ)；七開(kāi)?104 mm 鉆頭揭開(kāi)儲(chǔ)層，裸眼完井。若第3 套鹽層以上地層承壓能力高，則上述五開(kāi)和六開(kāi)合打，下入?177.8 mm+?181.99 mm套管至儲(chǔ)層頂部，儲(chǔ)層專打，下入?131 mm 尾管。存在主要問(wèn)題：套管層次多，需6 開(kāi)備7 開(kāi)的井身結(jié)構(gòu)；第1 套鹽層蠕變性認(rèn)識(shí)不足，其與上部低壓地層沒(méi)能夠設(shè)計(jì)合打；無(wú)法避開(kāi)第2 套鹽層和第3 套鹽層之間的斷層，溢流、井漏風(fēng)險(xiǎn)極高，會(huì)嚴(yán)重影響鉆進(jìn)效率。

為此，提出了采用大斜度井避開(kāi)斷層的技術(shù)思路，可避開(kāi)1 套斷層，少鉆遇1 套膏鹽層，縱向上由5 個(gè)必封點(diǎn)減少為4 個(gè)必封點(diǎn)，井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為五開(kāi)：一開(kāi)?558.8 mm 井眼，?473.1 mm 表層套管下至500 m 左右，封固地表疏松層；二開(kāi)?431.8 m 井眼， ?365.1 mm +?374.7 mm 復(fù)合套管下至2 500m 左右，封固相對(duì)低壓層，井深1 500～1 800 m 膏鹽層、1 800 m 斷層與砂巖泥巖段合打；三開(kāi)?333.4mm 鉆頭鉆穿第2 套膏鹽層，深度約4 900 m，下入?273.1 mm+?293.4 mm 復(fù)合套管，封蠕變軟泥巖及可能發(fā)育的高壓鹽水井段；四開(kāi)為造斜段，同時(shí)通過(guò)部署斜井避開(kāi)斷層，?241.3 mm 井眼下?196.8 mm+?206.4 mm 厚壁套管封鹽，為儲(chǔ)層專打奠定基礎(chǔ)；五開(kāi)?168.3 mm 鉆頭鉆至完鉆井深，下?131 mm 尾管。

1.2 井眼軌道優(yōu)化設(shè)計(jì)

基于逆掩推覆構(gòu)造影響，克拉蘇構(gòu)造帶地應(yīng)力高達(dá)130～180 MPa［14］，鹽下大斜度井井壁穩(wěn)定性差，且儲(chǔ)層上部發(fā)育的巨厚復(fù)合鹽層易發(fā)生蠕變，井眼軌道如何優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)大斜度井鉆井安全至關(guān)重要?？死K區(qū)域內(nèi)天然裂縫存在變化性［15］，井眼方位角傾向于交叉垂直天然裂縫走向，單井設(shè)計(jì)時(shí)需要根據(jù)地質(zhì)上提供的相關(guān)數(shù)據(jù)，開(kāi)展井眼方位的設(shè)計(jì)；考慮靶點(diǎn)位移及垂向地層厚度分布，造斜點(diǎn)選擇庫(kù)姆格列木群泥巖段，井眼造斜率（3°～5°）/30 m；井斜角設(shè)計(jì)范圍55°～65°；采用雙增軌道剖面，結(jié)合確定了鉆探方位、造斜點(diǎn)、造斜率以及井斜角等軌道設(shè)計(jì)的關(guān)鍵參數(shù)，完成整個(gè)井眼軌道設(shè)計(jì)。

1.3 旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向+隨鉆擴(kuò)眼器定向技術(shù)

1.3.1 定向工具優(yōu)選

克拉蘇構(gòu)造帶超深鹽下大斜度井，鹽層鉆進(jìn)風(fēng)險(xiǎn)高。旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)可以在鉆具旋轉(zhuǎn)中，實(shí)時(shí)改變鉆頭的指向或鉆頭側(cè)向力進(jìn)行定向，鉆具所承受的摩擦阻力以及摩擦阻力產(chǎn)生的扭矩均較小。旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)有指向式和推靠式兩種，其中指向式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)計(jì)有偏置機(jī)構(gòu)、伺服電動(dòng)機(jī)等，偏置機(jī)構(gòu)可以驅(qū)使芯軸產(chǎn)生偏向一側(cè)的撓度，伺服電動(dòng)機(jī)能夠使鉆頭與鉆鋌反向旋轉(zhuǎn)并保證偏轉(zhuǎn)方向不變，從而達(dá)到導(dǎo)向鉆進(jìn)的目的［16］；推靠式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)具有多個(gè)推靠塊，通過(guò)控制每個(gè)推靠塊的液壓力，控制工具導(dǎo)向力的大小和方向，使鉆頭偏離鉆具中心線，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)向功能［17］。在該構(gòu)造帶鹽下大斜度井中采用了推靠式旋導(dǎo)系統(tǒng)，提升鹽層段定向鉆進(jìn)的安全性，降低事故復(fù)雜。

1.3.2 隨鉆擴(kuò)眼技術(shù)

為了應(yīng)對(duì)克拉蘇構(gòu)造帶深部膏鹽層定向鉆進(jìn)時(shí)鹽層蠕變縮徑快［18］、下套管通井時(shí)間長(zhǎng)等難題，在現(xiàn)有底部鉆具組合中加入隨鉆擴(kuò)眼器，實(shí)現(xiàn)正常鉆進(jìn)的同時(shí)對(duì)井眼進(jìn)行擴(kuò)大，形成一套隨鉆擴(kuò)眼技術(shù)［19］。隨鉆擴(kuò)眼器是一種為了應(yīng)對(duì)蠕變地層研發(fā)的工具，利用其內(nèi)部控制系統(tǒng)，通過(guò)井口投球激活刀翼，對(duì)膏鹽層選擇性擴(kuò)眼，可實(shí)現(xiàn)井眼尺寸由241.3mm 擴(kuò)大至266.7 mm，給蠕變地層一定蠕變空間，預(yù)防縮徑卡鉆，同時(shí)降低井底ECD，有利于封鹽套管安全下入。該單項(xiàng)技術(shù)在多口膏鹽層直井段取得比較好的應(yīng)用效果。例如克深Z 井鹽膏層直井段采用隨鉆擴(kuò)眼技術(shù)，鉆具全程起下鉆暢通，相比鄰井作業(yè)減少2 趟鉆，工期平均降低4.5 d，同條件下擴(kuò)眼后的固井最大井底壓力當(dāng)量鉆井液密度為2.42 g/cm3，循環(huán)摩阻降低2.2 MPa，相當(dāng)于拓展了0.03 g/cm3 的安全密度窗口。

因此，確定了鹽下大斜度井“旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向+隨鉆擴(kuò)眼器”底部組合：?241.3 mm 鉆頭+旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向+MWD無(wú)磁鉆鋌×1 根+?177.8 mm 無(wú)磁鉆鋌×1 根+浮閥+?241.3 mm 穩(wěn)定器+?177.8 mm 短鉆鋌+隨鉆擴(kuò)眼器+ ?177.8 mm 螺旋鉆鋌×1 柱+隨鉆震擊器+?139.7 mm 加重鉆桿+ ?149.2 mm 斜坡鉆桿。

1.4 鹽底卡層技術(shù)

克拉蘇構(gòu)造帶膏鹽層巖性復(fù)雜，鹽底沉積模式不固定，鹽層底部沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)志層，厚度變化較大且難以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)［20］，引入GLASS 地層前視技術(shù)輔助卡鹽層。GLASS 地層前視技術(shù)能夠綜合利用包括地層電導(dǎo)率、井下流體特性等在內(nèi)的多種信息，通過(guò)反演的手段，對(duì)鉆頭前方地層電阻率的差異以及變化趨勢(shì)進(jìn)行識(shí)別［21］，可定量判斷鉆頭前方30m 范圍內(nèi)電阻率的變化，預(yù)測(cè)鉆頭與前方電阻率變化界面的距離，精度可達(dá)到80%。將傳統(tǒng)鹽底卡層技術(shù)和GLASS 地層前視技術(shù)相互結(jié)合，更有利于提高鹽底卡層準(zhǔn)確性。克深A(yù) 等井應(yīng)用效果表明，鹽底卡層準(zhǔn)確率大幅度提高，由61% 提高到80%，為鹽下大斜度井揭開(kāi)儲(chǔ)層，保障鉆進(jìn)安全奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1.5 膏鹽層套管安全下入技術(shù)

大斜度膏鹽層段鉆進(jìn)選擇?241.3 mm 鉆頭，上一開(kāi)次套管為?273.1 mm+?293.4 mm 復(fù)合套管，為了提高套管安全下入能力，從以下方面開(kāi)展了技術(shù)優(yōu)化。一是優(yōu)選采用隨鉆擴(kuò)眼工藝技術(shù)，對(duì)膏鹽層段隨鉆擴(kuò)眼，給予膏鹽地層一定蠕變空間，降低下套管時(shí)遇阻卡的風(fēng)險(xiǎn)；二是采用雙扶BHA 通井鉆具組合通井順暢，套管即可以順利下入；三是采用“高泵壓、大排量、高轉(zhuǎn)速”策略［22］，泵壓不小于28～30MPa、排量30～33 L/s、轉(zhuǎn)速80 r/min 時(shí)，可實(shí)現(xiàn)環(huán)空循環(huán)返速接近1.0 m/s，配合全裸眼倒劃眼通井工藝，清除大斜度井段巖屑床，修整井壁保證井眼光滑通暢，保證膏鹽層大井斜井段內(nèi)，?206.4 mm 厚壁套管（鋼級(jí)140、壁厚17.25 mm） 能夠順利下入。在克深A(yù)、博孜A 等井應(yīng)用了上述膏鹽層段套管安全下入技術(shù)方案，對(duì)膏鹽層段井眼隨鉆擴(kuò)大25.4 mm，變形能模擬分析優(yōu)選通井鉆具組合，強(qiáng)化鉆井參數(shù)，提高攜巖效率，修整好井壁，封鹽層高強(qiáng)度厚壁套管均一次性安全順利下入到位，未出現(xiàn)克深Y 井因套管下入不到位而被迫提前完井的問(wèn)題。

1.6 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

利用研究形成的超深鹽下大斜井鉆井關(guān)鍵技術(shù)，在克拉蘇構(gòu)造帶實(shí)施了6 口鹽下大斜度井，鉆井成功率100%（表1），未出現(xiàn)前期類(lèi)似克深X 等井工程報(bào)廢重大問(wèn)題，已成為區(qū)域開(kāi)發(fā)提產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的重要手段。

以部署在克拉蘇構(gòu)造帶的鹽下大斜度井克深A(yù) 井為例，依托上述超深鹽下大斜度井鉆井關(guān)鍵技術(shù)，首先通過(guò)充分研究地質(zhì)構(gòu)造特征，論證確定必封點(diǎn)，設(shè)計(jì)五開(kāi)井身結(jié)構(gòu)（如圖1），最終成功完鉆，完鉆井深7 046 m，鉆井周期278 d。

結(jié)合對(duì)深部地層的認(rèn)識(shí)，北偏西方向（?45°～15°、135°～195°） 的井壁穩(wěn)定優(yōu)于東西方向，而天然裂縫走向集中于90°～130°，利于天然裂縫鉆遇為北偏東方向（0～90°），綜合考慮天然裂縫鉆遇、壓裂改造效果，有利的鉆探方位為北偏東15°方向。天然裂縫主要為北傾，東西走向，高角度縫、直立縫為主，以70°～90°井斜角可垂直穿裂縫，考慮保證井眼能夠穿足夠有利儲(chǔ)層厚度，最終最大井斜角設(shè)計(jì)為60°，并穩(wěn)斜至井底。為了降低施工難度，優(yōu)化雙增軌道剖面，第一增斜段狗腿度設(shè)計(jì)為5（°）/30 m，第二增斜段狗腿度設(shè)計(jì)為3（°）/30 m，造斜點(diǎn)井深5 370 m，位于庫(kù)姆格列木群中泥巖段。

超深鹽下大斜度井關(guān)鍵在于四開(kāi)?241.3 mm 井眼膏鹽層段的施工。5 370～6 290 m 井段地層庫(kù)姆格列木群中泥巖段，優(yōu)選采用推靠式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)進(jìn)行造斜。從6 290 m 開(kāi)始進(jìn)入膏鹽巖地層，更換BHA 組合為旋導(dǎo)+隨鉆擴(kuò)眼器，開(kāi)展定向以及膏鹽層段隨鉆擴(kuò)眼，保證井眼光滑平整，減少鉆進(jìn)阻卡，且鉆井漏失明顯減少。

鉆進(jìn)至6 750 m 時(shí)起鉆甩隨鉆擴(kuò)眼器，采用GLASS 地層前測(cè)+旋導(dǎo)繼續(xù)鉆進(jìn)，隨鉆預(yù)測(cè)鹽底位置。當(dāng)鉆進(jìn)至6 771.5 m（垂深6 282 m） 時(shí)，返出褐色鹽質(zhì)泥巖，元素錄井表明6 761.5 m 對(duì)應(yīng)的巖性為鹽層底部之上最后一套鹽質(zhì)泥巖。啟動(dòng)GLASS 測(cè)井工具進(jìn)行探測(cè)，結(jié)果表明6 638～6 735 m 高阻與低阻地層響應(yīng)關(guān)系明顯，解釋鹽層底部垂深6 289.5±1 m。起鉆甩掉GLASS 及旋導(dǎo)，下入常規(guī)BHA 組合，穩(wěn)斜鉆進(jìn)至6 781.0 m，微鉆時(shí)顯著升高，元素錄井與區(qū)域鹽底組合特征一致， 氯元素由4.20% 降至0.41%，鎂元素5.71% 增至8.13%，6 680.7～6 681 m巖性為含膏泥巖，巖屑形態(tài)符合底板泥巖特征，判斷已鉆揭下泥巖段0.3 m，垂深6 289.1 m，決定中完。

為了確保?206.4 mm 厚壁套管（鋼級(jí)140、壁厚17.25 mm） 管串能夠順利下入到位，結(jié)合套管管串與通井鉆井組合剛度對(duì)比分析。該井先后采用單扶通井BHA 組合、雙扶通井BHA 組合，通井到底后采用排量32 L/s、轉(zhuǎn)速80 r/min、泵壓31 MPa 施工參數(shù)，采用全裸眼倒劃眼通井，清除大斜度井段巖屑床，膏鹽層套管順利安全下入到位。

2 討論與分析

2.1 井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法

基于克拉蘇構(gòu)造帶地層特征的特殊性，首先對(duì)鹽巖地層蠕變規(guī)律進(jìn)行了研究探索。通常情況下，鹽巖應(yīng)變速率由位錯(cuò)蠕變和壓溶蠕變兩種機(jī)制共同控制［23］。為摸清影響克拉蘇構(gòu)造帶鹽膏層蠕變速率的主控因素，利用現(xiàn)場(chǎng)獲取的復(fù)合鹽膏層巖樣，開(kāi)展室內(nèi)評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)。結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，建立了水平應(yīng)力差、地層溫度對(duì)膏鹽層蠕變速率的影響圖譜：水平應(yīng)力差＜15 MPa，且溫度＜57 ℃ 時(shí)，蠕變速率＜0.27×10?4/h；水平應(yīng)力差達(dá)到20 MPa，溫度＞57 ℃ 后，蠕變速率會(huì)迅速增加（圖2）。評(píng)價(jià)分析認(rèn)為：該構(gòu)造帶膏鹽層蠕變主要受位錯(cuò)滑移控制，水平應(yīng)力差和地層溫度為地層蠕變速率主要因素。

克拉蘇構(gòu)造帶區(qū)域地溫梯度2.1 ℃/100 m 左右，計(jì)算井下2 100 m 地層溫度約為57 ℃。結(jié)合上述實(shí)驗(yàn)分析認(rèn)為，克拉蘇構(gòu)造帶2 100 m 以淺膏鹽層蠕變速度低，可以按照常規(guī)地層考慮其井壁穩(wěn)定性。井深超過(guò)2 100 m 后，溫度越來(lái)越高，水平應(yīng)力差增大，膏鹽層蠕變速度高，表現(xiàn)出極強(qiáng)的塑性，需采用高密度鉆井液體系進(jìn)行抑制。

因此2 100 m 以淺膏鹽層，可以與上部地層合打，減少井身結(jié)構(gòu)層次，同時(shí)通過(guò)大斜度井的方式避開(kāi)一套斷層，少鉆遇一套膏鹽層，縱向上由5 個(gè)必封點(diǎn)甚至6 個(gè)必封點(diǎn)減少為4 個(gè)必封點(diǎn)。 通過(guò)這種方式，可將原來(lái)的六開(kāi)、七開(kāi)直井井身結(jié)構(gòu)，優(yōu)化為五開(kāi)鹽下大斜度井身結(jié)構(gòu)。

2.2 井眼軌道設(shè)計(jì)

克拉蘇構(gòu)造帶曾經(jīng)施工井均為直井，沒(méi)有井眼軌道設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)借鑒。因此結(jié)合近幾年的研究攻關(guān)，建立了一套超深鹽下大斜度井軌道設(shè)計(jì)方法。在設(shè)計(jì)方位角時(shí)，要考慮井壁穩(wěn)定和地層裂縫兩方面的因素，因此方位角既要交叉于天然裂縫走向，提高單井產(chǎn)量，又要盡可能考慮井壁穩(wěn)定最優(yōu)方位。結(jié)合對(duì)區(qū)域巖性特征認(rèn)識(shí)，考慮靶點(diǎn)位移及垂向地層厚度分布，造斜點(diǎn)選擇在可鉆性適中、井徑規(guī)則且正常壓實(shí)的庫(kù)姆格列木群泥巖段。綜合考慮封鹽厚壁套管可下入性，以及膏鹽地層內(nèi)?241.3 mm 井眼造斜能力，將造斜率由（4°～6°）/30 m 優(yōu)化為（3°～5°）/30 m。井斜角的設(shè)計(jì)要綜合考慮軌跡盡量能垂直于儲(chǔ)層裂縫面，以提高對(duì)儲(chǔ)層的連通性，同時(shí)要兼顧地質(zhì)鉆揭儲(chǔ)層垂距的要求，結(jié)合地質(zhì)特征，最大井斜角設(shè)計(jì)范圍55°～65°。

2.3 “旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向+隨鉆擴(kuò)眼器”組合技術(shù)方案

克拉蘇構(gòu)造帶超深鹽下大斜井，鹽層鉆進(jìn)風(fēng)險(xiǎn)高，螺桿鉆具定向造斜容易形成井眼不規(guī)則（如圖3a），且滑動(dòng)定向時(shí)鉆具不轉(zhuǎn)動(dòng)［24］，增大鹽層段內(nèi)卡鉆風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)螺桿定向時(shí)需要來(lái)回?cái)[工具面，定向效率較低。旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)可以在鉆具旋轉(zhuǎn)中，實(shí)時(shí)改變鉆頭的指向或鉆頭側(cè)向力進(jìn)行定向，形成的井眼軌跡光滑無(wú)波動(dòng)（如圖3b）。隨鉆擴(kuò)眼器在該區(qū)域直井得以成功應(yīng)用，通過(guò)“旋導(dǎo)+隨鉆擴(kuò)眼器”組合技術(shù)方案實(shí)施鹽層下大斜井，能夠解決縮徑阻卡、提速提效等各種問(wèn)題，具有很強(qiáng)可實(shí)施性。

2.4 鹽底卡層技術(shù)

克拉蘇構(gòu)造帶膏鹽層巖性復(fù)雜，鹽底高鉆時(shí)褐色泥巖厚度不一，極易鉆穿褐色泥巖，發(fā)生井漏，準(zhǔn)確卡準(zhǔn)鹽底難度大。基于鹽底位置預(yù)測(cè)，結(jié)合巖性組合、微鉆時(shí)、泥巖切削特征、碳酸鹽巖含量與礦物差異、聚鹽元素含量和鹵水特征系數(shù)等傳統(tǒng)評(píng)價(jià)指標(biāo)，這是傳統(tǒng)鹽底卡層技術(shù)［25］?？紤]到本構(gòu)造帶褐色泥巖厚度不一，采用常規(guī)技術(shù)卡層風(fēng)險(xiǎn)極大，卡層準(zhǔn)確與否關(guān)系到施工井能否達(dá)到地質(zhì)目的，引入國(guó)際上先進(jìn)的GLASS 地層前視技術(shù)輔助卡鹽層，結(jié)合傳統(tǒng)鹽底卡層技術(shù)形成一套綜合鹽底卡層技術(shù)，更有利于提高鹽底卡層準(zhǔn)確性。

2.5 膏鹽層套管安全下入技術(shù)

大斜度膏鹽層段鉆進(jìn)選擇的鉆頭尺寸為?241.3mm，上一開(kāi)次套管為?273.1 mm+?293.4 mm 復(fù)合套管，除了采用了前期直井施工中隨鉆擴(kuò)眼工藝技術(shù)之外，模擬通井鉆柱驗(yàn)證套管的可下入性，以大斜度井使用的?177.8 mm 鉆挺、鉆具扶正器和?206.4mm 套管（鋼級(jí)140、壁厚17.25 mm） 相關(guān)參數(shù)為基礎(chǔ)，分別模擬計(jì)算了單扶BHA 通井鉆具組合、雙扶BHA 通井鉆具組合和套管的彎曲變形能，如圖4 所示。理論對(duì)比分析認(rèn)為，雙扶BHA 通井鉆具組合通井順暢，套管即可以順利下入。

鹽膏層大斜度井段巖屑易堆積到井眼低邊形成巖屑床［26］，因此采用“高泵壓、大排量、高轉(zhuǎn)速”策略［27］，泵壓由24～25 MPa 提至28～30 MPa、排量由25～28 L/s 提至30～33 L/s、轉(zhuǎn)速由50～60 r/min提至80 r/min，可實(shí)現(xiàn)環(huán)空循環(huán)返速接近1.0 m/s，配合全裸眼倒劃眼通井工藝，清除大斜度井段巖屑床，修整井壁保證井眼光滑通暢，保證?206.4 mm 厚壁套管（鋼級(jí)140、壁厚17.25 mm） 下入到位。

3 結(jié)論

（1） 采用理論分析、室內(nèi)實(shí)驗(yàn)等手段，優(yōu)化形成了一套克拉蘇構(gòu)造帶鹽下大斜度井開(kāi)發(fā)復(fù)雜斷層構(gòu)造帶油氣藏鉆井技術(shù)方案，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)驗(yàn)證了技術(shù)方案的可行性，解決了克拉蘇構(gòu)造帶復(fù)雜斷層構(gòu)造帶油氣藏鉆井關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，同時(shí)對(duì)其他類(lèi)似地層構(gòu)造區(qū)塊有很好的借鑒作用。

（2） 鑒于克拉蘇構(gòu)造帶構(gòu)造運(yùn)動(dòng)復(fù)雜，地質(zhì)不確定性較大，采用大斜度井仍有鉆遇斷層的可能性，建議加強(qiáng)地質(zhì)工程一體化研究，盡可能準(zhǔn)確判斷斷層的位置。

（3） 本研究只針對(duì)不超過(guò)3 套鹽層的地層，對(duì)于發(fā)育4 套及以上鹽層的構(gòu)造帶，仍需要加強(qiáng)研究，優(yōu)化確定必封點(diǎn)及配套鉆井技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)目標(biāo)區(qū)域的高效鉆井。