川西須二深井三開鉆井技術及先導試驗

何　龍　朱禮平　歐　彪　王希勇（ . 中國石化西南油氣分公司鉆井工程處，四川成都　6004；.中國石化西南油氣分公司工程技術研究院，四川德陽　68000）

川西須二深井三開鉆井技術及先導試驗

何龍1朱禮平2歐彪2王希勇2
（ 1. 中國石化西南油氣分公司鉆井工程處，四川成都610041；2.中國石化西南油氣分公司工程技術研究院，四川德陽618000）

川西須二氣藏巖性致密，具有高溫、高壓且氣藏含水等特點，前期兩輪優化形成四開井身結構，平均井深5 354.60 m，鉆井周期達252.20 d以上，采用常規鉆井技術經濟開發難度大，極大影響了川西工區增儲上產進程。為此，在前期鉆井工程難點分析的基礎上，根據地質精細認識和工區現有鉆井技術，采用井筒壓力平衡理論，結合前期須二深井鉆探實踐優化設計三開結構，并配套了優快鉆井技術，形成了川西須二深井三開鉆井技術方案，指導完成了XS1井鉆井設計和先導試驗，較同構造須二前期四開完鉆井節約鉆井周期68 d，降低鉆井成本約600萬元以上，截至目前已推廣應用到須二探井LX1、海相評價井PZ1-1H井中，為川西工區致密氣藏有效開發提供了技術借鑒。

川西； 陸相； 須二深井；三開結構； 先導試驗

川西新場須二氣藏是國內第1個致密碎屑巖氣藏，探明儲量達1 211×108m3，須二段目的層埋深超過4 500 m，由于高溫、高壓、巖性致密，且氣藏含水等特點，有效開發難度較大。截至目前，以須二為目的層完鉆井20余口，從2006年以來經過兩輪優化，形成了四開制井身結構，采用?165.1 mm鉆頭完鉆，下入?139.7 mm尾管。根據2008—2011年完鉆井分析，平均完鉆井深5 354.6 m，鉆井周期252.2 d，平均機械鉆速2.39 m/h，與半年完鉆一口須二5 000 m深井相比其鉆井周期偏長，鉆井成本較高，有必要結合井位部署要求，對前期四開鉆井技術進行優化，降低鉆井成本，推進川西須二氣藏勘探開發進程［1-4］。

采用井筒壓力平衡理論［5-7］，結合前期須二深井鉆探實踐優化設計三開結構，并配套了優快鉆井技術，形成了川西須二深井三開鉆井技術方案，指導完成了須二探井XS1井鉆井設計和先導試驗，同比須二四開完鉆井節約了鉆井周期，降低了鉆井成本，為川西工區致密氣藏有效開發提供了技術借鑒。

1　工程技術難點

川西須二氣藏縱向多壓力系統分布、地質條件復雜導致深井開發面臨諸多困難，在現有技術條件下主要存在以下工程技術難點［4］。

1.1縱向發育多套氣層，井身結構優化難度大

川西工區地質條件復雜，縱向上存在多壓力系統，總體表現為異常高壓，從上至下鉆遇蓬萊鎮組、遂寧組、沙溪廟組和須家河組等氣層，地壓梯度從1.0↑1.80↑2.00↓1.60 MPa/100 m，高低壓同存，兼顧完井要求下提速井身結構優化難度大。

1.2巖石致密可鉆性差，機械鉆速低，鉆井周期長

川西地區地層巖性以砂泥巖為主，為低滲—致密—超致密氣藏，深部須四段以下地層巖石可鉆性級值6～8，屬中硬—硬地層，可鉆性差，在高密度鉆井液條件下機械鉆速和單只鉆頭進尺都不理想，井深3 000 m以下機械鉆速0.8～1.0 m/h、單只鉆頭進尺80～100 m，尤其須二段單只鉆頭壽命30 h，鉆速0.7 m/h。2000年以后須家河組完鉆16口深井平均鉆井周期達330 d，平均機械鉆速為1.5 m/h，而須家河組以下鉆井周期長達240 d，約占全井周期2/3～3/4。

1.3地層裂縫發育易井漏，增加非鉆進作業時間

深層井漏多與裂縫發育相伴生，裂縫發育非均質性，使地層中井漏出現情況復雜多變。須五到須二段地層均有不同程度裂縫性井漏發生，其中須四及須二段發生裂縫性漏失頻率最高，須五、須三段相對次之，裂縫以高角度縫為主，裂縫寬度可達5 mm，鉆井過程中防漏堵漏難度大，易發生裂縫性漏失，堵漏作業時間長，增加了非鉆進作業時間。

2　井身結構優化設計

按照井身結構設計原則，根據地質精細認識和工區現有鉆井工藝，采用井筒內壓力平衡理論和結合川西須二深井鉆井實踐［2-3］，優化必封點設置、優配鉆頭/套管尺寸如下。

2.1必封點設置

（1）理論必封點。根據川西新場須二深井最新地層三壓力剖面特征和工程設計系數，采用Landmark軟件井身結構設計模塊，在滿足井筒內壓力平衡條件下，計算必封點設置，在井口預埋導管后，理論上設置2個必封點：第1必封點（井深400 m±），封隔上部水層、不穩定易漏、易坍塌地層，安裝井口裝置，為鉆開下部高壓氣層提供井控支持；第2必封點設置在須二頂部，實現須二專層專打目的。

（2）工程必封點。鑒于川西工區上部以蓬萊鎮、沙溪廟鉆井資料多，其地層壓力和井下復雜（如井塌、井漏及井涌等）較清楚，根據須二前期四開完鉆井、一開/二開實鉆情況，在滿足井控要求和兼顧鉆井降本原則下，可對理論必封點進行調整如下：第1必封點從理論井深400 m±加深至蓬萊鎮中下部地層（1 500 m±），第2必封點仍按理論必封點要求設置在須二頂部。

2.2井身結構優化方案

根據必封點設置要求，在滿足生產套管直徑不小于?139.7 mm下，采用由內向外/自下而上設計方法，基于套管和井眼尺寸配合要求下，對川西須二井身結構優化設計見表1。

表1　井身結構優化設計

3　優快鉆井配套技術

3.1復合鉆井技術

（1）螺桿+高效PDC復合鉆井技術。針對巖石致密可鉆性差，機械鉆速低等難題，2007年以來多輪攻關形成了螺桿+高效PDC復合鉆井技術，多口完鉆井上部沙溪廟組以淺大尺寸井眼采用復合鉆井技術取得突破，平均機械鉆速達11.37 m/h，其中XC7井?316.5 mm井眼機械鉆速達21.17 m/h，刷新了新場地區復合鉆井最高紀錄，該項技術已成為上部地層提速配套技術。

（2）渦輪+孕鑲金剛石鉆頭［8］。針對須家河組地層石英含量高、研磨性強、可鉆性差特點，為減少起下鉆次數、提高機械鉆速，在2009年新場8井渦輪鉆井試驗上推廣多井次，僅2010年總進尺達1048.78 m，平均機械鉆速1.97 m/h，同比2009年新場8井平均機械鉆速提高了21.60%，其中501井、丫3井采用渦輪鉆井技術，須二段機械鉆速均突破2 m/h，分別達2.01 m/h和2.15 m/h，實現了須二段機械鉆速實質性飛躍。

3.2垂直鉆井技術

新復合鉆井在高效快速破巖同時，井斜增加趨勢明顯，其中XC7井二開427.48～1 104.87 m井段采用復合鉆井，機械鉆速達21.17 m/h，但井斜從井深558.22 m的0.96°上升至1 050 m的3.6°，后續施工變換鉆具組合，采用吊打方式降斜限制了鉆井提速。2009年以來，在XS1、XAS1、XC6和X209等井應用VTK垂直鉆井技術［9］，其平均機械鉆速達14.2 m/h，同比常規鉆井提高45%，與復合鉆井相當，其井斜均控制在1°以內，實現了優快鉆井。

3.3液體欠平衡鉆井技術

通過開展欠壓值、鉆井液密度設計和工藝流程配套，形成了須二深井三開（上沙—須五段）液體欠平衡鉆井技術方案［10］。2009年推廣應用5井次，總進尺5 730.42 m，同比2008年增加17.23%，平均機械鉆速達4.35 m/h，同比2008年提高17.25%，其中，XC25井上沙-須四段采用液體欠平衡鉆井工藝，單只鉆頭刷新川西液體欠平衡新紀錄，進尺1 081.01 m，平均機械鉆速達7.67 m/h，成為川西地區深井上部地層鉆井提速成熟配套技術。

3.4高效鉆頭選型技術

針對須三、須二段地層研磨性強、可鉆性差特點，以提速和提效為目標，兼顧進尺和使用壽命，形成了須四上部以淺地層PDC鉆頭為主、須四中下部以下地層以進口PDC和牙輪鉆頭結合的鉆頭選型技術，其中X10井須四和須三采用進口高效PDC鉆頭，機械鉆速達2.59 m/h和1.22 m/h；X501井須四段試驗MDSI616BPX鉆頭，進尺436.61 m，平均機械鉆速達2.71 m/h；XS1須三段試驗2只Q506FX鉆頭，總進尺752 m，純鉆時間488.36 h，機械鉆速1.54 m/h。同比須三井段平均機械鉆速0.8 m/h提高約92.5%。

4　先導試驗

在前期須二氣藏四開鉆井技術攻關上，結合2013年度川西工區勘探開發進度，須二深井三開鉆井技術在XS1井進行先導試驗，該井采用三開井身結構，配合采用復合鉆井、高效PDC鉆頭選型等優快鉆井技術，于2014年1月鉆成了川西須二氣藏首口三開深井，完鉆井深5 040 m，鉆井周期191.23 d，全井機械鉆速2.47 m/h，與同構造前期須二完鉆四開深井相比，鉆至相同井深節約鉆井周期68 d，按鉆機費用、套管、鉆井液以及水泥漿等費用測算，節約鉆井成本600萬元以上。截至目前，三開鉆井技術指導川西工區完鉆了須二勘探井LX1井，完鉆井深5150 m，并同期推廣應用到了川西海相PZ1-1H井直導眼鉆井設計中。

5　結論

（1）根據地質精細認識和鉆井工藝技術，采用井筒壓力平衡理論，結合前期實踐優化設計三開結構并配套了優快鉆井技術，形成了川西須二深井三開鉆井技術方案。

（2）XS1井先導試驗表明，采用三開結構滿足安全建井要求，在鉆井提速及降本增效等方面試驗效果良好，已推廣應用到須二探井LX1、海相評價井PZ1-1H井中。

［1］徐進. 川西地區高壓天然氣深井鉆井完井技術［J］.石油鉆探技術，2005，33（5）：68-71.

［2］王希勇，朱禮平，李群生. 川西新場氣田深井鉆井配套技術及其應用［J］. 天然氣工業，2009，29（3）： 65-67，70.

［3］劉偉，李麗，潘登雷，等. 川西陸相深井鉆井完井技術［J］. 天然氣工業，2008，28（8）：76-78.

［4］楊志彬，張國東，黃建林，等. 川西新場地區須家河組工程地質特征及優快鉆井對策研究［J］. 石油天然氣學報，2008，30（6）：278-281.

［5］何金南. 深井鉆井技術問題及其系統分析［J］. 石油鉆采工藝，2005，27（5）：1-7.

［6］鄭新權，汪海閣. 中國石油鉆井技術現狀及需求［J］.石油鉆采工藝，2003，25（2）：1-4.

［7］汪海閣， 鄭新權. 中石油深井鉆井技術現狀及面臨的挑戰［J］. 石油鉆采工藝，2005，27（2）：4-8.

［8］馮定. 渦輪鉆具復合鉆進技術［J］. 石油鉆采工藝，2007，29（3）：19-21，31.

［9］王春生，魏善國，殷澤新. PowerV垂直鉆井技術在克拉2氣田的應用［J］. 石油鉆采工藝，2004，26（6）：4-8.

［10］李群生，朱禮平，李果，等. 基于井下流量測量的微流量控制系統 ［J］. 石油鉆探技術，2012，40（3）：23-27.

（修改稿收到日期2015-02-12）

〔編輯薛改珍〕

Third spud section drilling technology and pilot test for Xu-2 deep well in West Sichuan

HE Long1, ZHU Liping2, OU Biao2, WANG Xiyong2
（1. Drilling Engineering Department of Southwest Oil & Gas Company, SINOPEC, Chengdu 610041, China; 2. Research Institute of Engineering Technology of Southwest Oil & Gas Company, SINOPEC, Deyang 618000, China）

The proven gas reserves of Xu-2 gas reservoir in West Sichuan part is up to 1.211×1 011 m3, and the burial depth of the reservoir is over 4 500 m; the rock is tight, and is characterized by high temperature, high pressure and gas pool containing water. The previous two rounds of optimization led to a 4th spud section wellbore configuration; the average well depth was 5 354.60 m, and drilling cycle was over 252.20 d. So it is of great difficulty to develop the gas pool using conventional drilling technology, hence greatly affecting the process of reserve growth in West Sichuan work area. For this purpose and based on the previous analysis of drilling difficulties, this paper optimized the design of 3rd spud section configuration according to fine understanding of geology and the available drilling technologies in the work area, using the wellbore pressure balance theory and combining the previous practice in drilling of Xu-2 deep well, and provided fast drilling technology and formed a 3rd spud section drilling program for Xu-2 deep well in West Sichuan; the paper also directed and completed drilling design and pilot test for XS1 Well, and compared with previous 4th spud section drilling of the same structure, the drilling cycle was shortened by 68 d, and drilling cost was reduced by over 6 million Yuan. Up to now, the technology has been used in the drilling of Xu-2 exploration well LX1 and marine appraisal well PZ1-1H, providing technical reference for effective development of tight gas pools in the work area in West Sichuan.

West Sichuan; continental facies; Xu-2 deep well; third spud section structure; pilot test

TE243

A

1000 – 7393（ 2015 ） 02 – 0016 – 03

10.13639/j.odpt.2015.02.005

國家科技重大專項課題“低滲氣藏復雜地層高效鉆井關鍵技術”（編號：2011ZX05022-005）資助。

何龍，1970年生。1993年畢業于成都理工大學鉆探工程專業獲學士學位，現從事鉆井工程技術管理工作，高級工程師。電話：18583378936。E-mail：helong@cqdc.biz。

引用格式：何龍，朱禮平，歐彪，等.川西須二深井三開鉆井技術及先導試驗［J］.石油鉆采工藝，2015，37（2）：16-18.