長嶺氣田深層火山巖欠平衡水平井鉆井完井技術

譚有志

（吉林油田公司工程技術處，吉林 松原 138000）

長深井區欠平衡水平井鉆井存在諸多技術難題，施工難度較大，通過鉆井技術攻關，現已在長嶺地區成功實施了兩口深層火山巖天然氣欠平衡水平井---長深平1和平2井，展示了水平井鉆井技術的良好應用效果。目前，該地區正在施工的兩口水平井長深平3和平4井都已進入了水平段。

1 鉆完井技術難點及解決對策

1.1 技術難點

1.1.1 井深、井眼摩阻大，鉆壓傳遞困難，下部地層硬、溫度高，容易出現螺桿滯動。

1.1.2 長嶺火山巖氣藏壓力高、產氣量大，采用水平井鉆井，井噴控制難度增加。

1.1.3 裸眼段長、鉆具重力大，鉆柱摩擦阻力大，且高溫條件下，提高鉆井液高溫攜巖能力和潤滑性，是深層水平井鉆井的關鍵。

1.1.4 長嶺火山巖氣藏高含CO2，對固井完井的防腐技術要求較高。

1.2 解決對策

1.2.1 選擇輸出扭矩大，滯動扭矩高且能夠抗130度高溫以上的螺桿鉆具進行軌跡控制。

1.2.2 通過與休斯等鉆頭廠家合作對鉆頭進行個性化設計。

1.2.3 適當增加探頂段長度，合理設計探頂段井斜角，同時探頂段設計低造斜率。

1.2.4 合理鉆井液配方，研究高溫復合性潤滑劑，有效消除泥餅并在井壁上形成油膜，進而達到潤滑作用。

2 鉆完井技術研究與應用情況

通過近兩年的研究與試驗，形成了長嶺地區深層天然氣欠平衡水平井鉆井完井配套技術，為松南深層天然氣的高效開提供了技術保障。

2.1 井身剖面優化設計技術

針對地層造斜難點和入靶特點，優選了三增井身剖面。

第一增斜段30米，設計造斜率為4°/30m；第二增斜段設計造斜率為6-7°/30m，為中曲率下限，第三增斜段采用2-3°/30m的86米微增探頂，可滿足A點垂深提前15米、滯后30米的要求。

2.2 井身結構優化設計技術

在長深平1井鉆井工程方案設計時，將技術套管下至登婁庫組氣層上部，下深3475米，需要在二開井段就進行造斜，將表層套管下深1200米，將四方臺組以上地層全部進行封隔。

長深平2井將技術套管下深由原來的登3段頂部調整至泉一段底部，適應提高造斜段造斜率，將技術套管下到直井段，直接采用Φ215mm鉆頭造斜。

長深平2井上部造斜段在井深增加地層可鉆性變差的情況下，由于井身結構的優化提高了平均機械鉆速，提高幅度達到1.14倍；另外，由于技術套管下到直井段縮短了二開施工時間，將表層套管下深由原來的1200米縮短至900米，不但節省材料消耗，而且縮短了2天施工時間，平均每米鉆井成本由原來的1.5萬元以上降至目前的1.2萬元以下。

2.3 螺桿鉆具優選技術

通過與廠家合作優選了選擇輸出扭矩大，滯動扭矩高且能夠抗130度高溫的螺桿鉆具進行軌跡控制。要求設計螺桿鉆具具有低轉速大扭矩特性，盡量低于鉆頭允許的最高轉速。

通過以上優選，在長深平1井以及后期施工的水平井中應用的螺桿鉆具純鉆進時間都超過了70小時，而且性能穩定未發生螺桿鉆具失效或損壞。

2.4 鉆頭優選及合理使用技術

與鉆頭廠家進行合作對其進行個性化設計。以滿足高轉速（200rpm)和適應不同井斜井段使用要求。在鉆頭使用過程中，井斜超過60度以后，每只新鉆頭下至井底后，首先要進行復合鉆進一段，一是觀察記錄此鉆進井段的鉆具扭矩，為鉆頭使用后期扭矩變化提供參考；二是對鉆頭進行一定的磨合，合理使用鉆頭；另外，合理控制軌跡，給鉆頭使用后期預留更多的復合鉆進機會，以便對鉆具扭矩進行隨鉆監測，增加對鉆頭磨損情況的及時分析判斷，確定合理的起鉆時間。

2.5 氣井欠平衡水平井壓力控制技術

通過理論研究與實踐，形成了欠平衡水平井壓力控制技術。使井底欠壓值控制在1.0MPa以內，保證地層流體總是流入環空即可。為此在水平井欠平衡中采用以下技術：

2.5.1 合理使用和及時調整鉆井液密度，控制欠壓值，進而控制井筒進氣量。

2.5.2 采用隨鉆鉆井液當量密度監測技術，進行井底鉆井液當量密度時時監測，并通過調節節流閥，控制套壓，進而控制井底壓力。

2.6 大斜度下的鉆井液高溫抗污染和攜巖技術

在高溫、低密度以及大井斜情況下，對鉆井液高溫抗污染和攜巖能力提出了更高要求。為此研究了新型鉆井液配方，使鉆井液在高溫低密度條件下以及高濃度巖屑污染情況下，鉆井液性能穩定，仍具有合理的動切力和流變特性。從實驗可以看出，該鉆井液在150℃16小時滾動后切力7Pa，而加入3%易造漿的地層土后，鉆井液性能變化不大，能夠滿足150℃高溫條件下攜巖的要求。該鉆井液在現場施工中也表現出良好的技術性能，滿足了低密度、低固相條件下的井壁穩定及攜巖要求，保證起下鉆通暢。

2.7 鉆井液高溫潤滑技術

研究了高溫復合性潤滑劑，有效消除泥餅并在井壁上形成油膜，進而達到潤滑作用。從潤滑性評價結果看，加入白油和乳化劑后，泥餅粘附系數和極壓潤滑值明顯降低，潤滑性顯著提高；泥餅濾失和滲透性濾失實驗結果顯示濾失量和滲透濾失量均比較小，證明泥餅致密，泥餅厚度0.3mm，韌度較好。從現場施工來看，施工中泥餅潤滑能力較強，粘附系數較好地控制在1分鐘0.08以內，10分鐘0.15以內；定向鉆進加壓和擺工具面順暢，復合鉆進過程中扭矩平穩，表明鉆井液潤滑效果明顯，很好地滿足了工程上井眼軌跡控制要求。

2.8 深層火山巖水平井固井完井技術

2.8.1 完井工藝技術

2.8.1.1 為了有效地保護好氣藏，提高完井效率，水平段采用篩管完井或裸眼完井方式；為了確保完井水泥返至地面和提高完井密封性能，完井采用先懸掛再回接的完井方式。

2.8.1.2 為了確保完井管材具有防CO2腐蝕性能，采氣封隔器以下的完井套管、篩管、完井工具及附件全部采用13Cr材質。

2.8.1.3 在防CO2腐蝕水泥漿未成熟前，為了防止產層流體直接與水泥環接觸，在篩管上部、固井封隔器以下管串部分安放防腐遇油膨脹封隔器，以有效阻止產層氣體直接接觸水泥環。

2.8.2 固井技術

重點開展了防腐水泥配方研究，通過先期CO2腐蝕機理、防腐途徑、評價方法研究基礎上，研制了防CO2腐蝕水泥漿配方提高水泥防腐性能。

該種防腐水泥漿體系與國外防腐水泥漿性能基本接近，但每方水泥漿成本僅是其30%。準備在長深平3和平4及以后施工的營成組氣井固井中進行應用。

2.9 火山巖氣藏保護技術

針對損害因素開發出了以理想填充技術和高溫隔離膜保護技術為主的"低傷害"鉆井液體系。該氣藏保護鉆井液體系，是在鉆井液中同時加入理想充填復合暫堵劑和成膜劑。從儲層損害評價實驗結果可看出，兩類巖心的動態滲透率恢復值分別達到66.9%和92.7%，而且反排時測得的啟動壓差較低。由于可形成良好的暫堵層，鉆井液的侵入深度低于0.5cm。現場長深平1井試氣表皮系數13.2，遠好于長深1井中途測試：表皮系數76.30，并取得了良好的試氣產量。

3 結論和認識

3.1 優化后的井身剖面和完井井身結構以及優選的螺桿鉆具和鉆頭很好地滿足了長深井區欠平衡水平井鉆井施工和采氣工藝技術要求，降低了鉆井成本，提高了鉆井施工速度。

3.2 研發的低密度、低固相、低成本、抗高溫水基鉆井液體系，很好地滿足了低密度、低固相條件下的井壁穩定、攜巖、潤滑的要求，而且易于脫氣，滿足欠平衡水平井施工和安全需求。

3.3 通過隨鉆環空鉆井液當量密度跟蹤監測，可及時掌握井下鉆井液密度變化情況，如發生密度降低，應及時調節節流閥，控制立壓，進而控制井內進氣量，滿足欠平衡安全鉆進要求以及隨鉆儀器信號和地質導向要求。

[1]任中啟.欠平衡鉆井技術的應用[J].石油鉆采工藝.2000,22(3):33-35.

[2]周英超.欠平衡鉆井技術與應用[M].北京:石油工業出版社,2003.