康3井巨厚礫石層鉆井技術研究

劉光輝 解丕基 趙成剛（西部鉆探工程有限公司準東鉆井公司70202隊，新疆 克拉瑪依834000）

康3 井位于新疆維吾爾自治區烏魯木齊市米東區境內，在準噶爾盆地南緣沖斷帶阜康斷裂帶上，是一口二級風險預探井。康3 井一開設計井深500m，一開完鉆井深920m，其中前844m 為純礫石層，一開用時36 天，施工中遇到嚴重憋跳鉆、掉塊多、提下鉆困難等問題，采取了各種措施，最后φ444.5井眼鉆深920m 巨厚礫石層，并成功完成φ339.7 下套管作業和固井作業，累積了巨厚礫石層安全快速鉆進的一些經驗，對以后巨厚礫石層的鉆井施工有重要的參考價值。

1 康3井地層分析

康3井位于準噶爾盆地南緣沖斷帶阜康斷裂帶西段阜康斷裂上盤，屬于博格達山前喜馬拉雅期推覆構造體系。西段既有海西晚期至燕山期斷裂的多期活動，又有喜馬拉雅期斷裂的強烈改造，由于多期構造運動的影響，造成了錯綜復雜的構造格局。康3 井一開設計井深500m，由于第四系深度未知，要求鉆揭明顯成巖的地層，一直鉆到844m 才開始有泥巖顯示，鉆到920m一開完鉆下套管。

地層巖性：0～200m 為完全松散的雜色礫石層，粒度不均勻，大塊礫石成游離狀態，屬于新生界第四系；200～844 為松散和半膠結的雜色礫石和砂礫石層，屬第四系；844～920m出現含礫泥巖、泥質小礫巖，屬新近系。

2 鉆井技術難點

2.1 井壁不穩定

康3 井表層從地面到844m 為礫石層，礫石段長井眼不穩定，在鉆進和起下鉆過程中掉塊嚴重，井壁非常不穩定，可能造成井壁坍塌，存在蹩泵、卡鉆、蹩鉆、斷鉆具、埋鉆具的風險。井眼一旦打開，井壁附近的粘土吸水膨脹，礫石失去原有的支撐從井壁脫落，水力沖刷或起下鉆時發生機械碰撞也會造成掉塊和坍塌，只有井徑擴大到一定程度，泥餅填充將礫石之間的空隙填充起來，重新建立礫石支撐，井壁才能達到穩定狀態。

2.2 蹩跳鉆嚴重

由于井底本身存在大段連續礫石層或有大量游離狀態的大塊礫石存在于井底或由井壁脫落到井底，鉆進中與鉆頭擠壓碰撞呈無規則運動，可能會引起鉆頭蹩跳，鉆井參數難以掌握和強化，鉆進時無法合理加壓，機械鉆速很慢，且對鉆頭磨損嚴重，單只鉆頭成本較高，鉆頭消耗大，鉆具也會因為蹩跳產生的沖擊和扭矩載荷而損傷，需定期更換，大大加重了鉆井成本。

2.3 地層滲漏

由于表層的結構松散，膠結性差，極易漏失。而大塊礫石的攜帶和井壁的支撐需要增加鉆井液的密度，從而又加大了滲漏的風險，一旦發生漏失，浪費大量鉆井液，影響工程進度，增加鉆井成本。

2.4 井眼不規則

井壁垮塌和掉塊也很容易形成“大肚子”，井徑擴大率增大，環空返速低，嚴重影響巖屑的攜出，形成砂床，起下鉆會有掛卡遇阻，停泵后大塊的礫石可能沉降，接單根放不到底，易導致卡鉆、堵水眼等井下復雜。

3 施工分析

（1）對于存在巨厚礫石層的井，要求合理設計井身結構，合理的井身結構設計要求封固上部礫石層，以減少上部礫石層對下部施工的影響。在康3井施工過程中，即使很好的控制了泥漿性能，防止了滲漏和垮塌，但掉塊一直較為嚴重，對后續的鉆進影響較為嚴重，對于不同膠結程度的礫石層應分別用導管、表層套管、技術套管封隔松散礫石層。康3 井表層套管下深920m，920m之下再次出現大段含礫層，二開所下PDC鉆頭磨損特別嚴重，同時嚴重掉塊，劃眼、起下鉆有大量大塊礫石和泥團掉塊返出，牙輪鉆頭、復合鉆頭的機械鉆速均不太理想，嚴重影響二開的鉆進速度。根據實鉆情況，可不必將礫石層打穿再下套管，可以考慮將表層套管下至500m左右，這樣可以提高500m至之后含礫地層的機械鉆速，再下套管將大段含礫地層全部封住，這樣可以減小對下部地層施工的影響，提升下部施工的速度，大大節約鉆井周期。

（2）礫石層的鉆進難度較大，地層的情況不同，對于鉆井參數的選擇也應隨機應變，選擇合理的鉆井參數可以提高機械鉆速，同時也能保護鉆頭。首先要控制好鉆壓，過大或過小的鉆壓都不利于快速鉆進，在不同的地層也應在鉆進過程中找出并選擇最合適的鉆壓；然后控制好轉速，在不蹩跳的情況下可以加大轉速，提高機械轉速。

（3）康3 井所用鉆頭，提速效果都不太明顯，且地層對鉆頭磨損較為嚴重，主要表現在牙齒和軸承壽命的不匹配上，影響了鉆進速度，造成了鉆頭浪費，目前還沒有特別適合鉆厚礫石層的鉆頭，亟待新技術的研發來解決針對厚礫石層的鉆頭選擇問題。

（4）對于上部膠結差的厚礫石層，可以選用正電膠-膨潤土鉆井液體系，康3井所用高坂含的坂土漿鉆井液有效的封堵了地層，在一開鉆進過程中沒有發生井漏和垮塌等事故。

（5）康3井在接單根和起下鉆劃眼時會有大量掉塊，易堵水眼，可以采用循環鉆井技術，實現在接單根、起下鉆期間保持介質的連續循環，避免井底積液引起的井壁垮塌，降低卡鉆風險，提高鉆井效率。

4 結語

（1）合理設計井身結構，減少上部礫石層對下部地層施工的影響；

（2）合理選擇鉆井參數，對于不同地層隨機應變，嚴控鉆壓轉速能提高鉆速，保護鉆頭鉆具；

（3）合理選擇鉆井液體系，正電膠-膨潤土鉆井液體系比較適合膠結差的厚礫石層；

（4）合理選擇鉆具組合，使用塔式單鐘擺可以有效防斜，保證井身質量；

（5）合理選擇輔助工具，如減震器等可以減小礫石層對施工的影響；

（6）合理選擇技術措施，勤修整井壁、防“大肚子”、防堵水眼措施都可以避免一些復雜，提高效率。