川東南泰來區塊202 井優快鉆井技術

張 敏

（中國石化勝利石油工程有限公司西南分公司，四川德陽 618000）

川東南涪陵地區北部長興組礁灘相儲層一直是接替元壩氣田的突破點，隨著興隆1 井、隆盛1 井、泰來2 井在長興組均獲得高產天然氣，實現了新突破。為了進一步對涪陵地區北部礁灘相儲層產能進行評估，先后部署了泰來201、泰來202 以及泰來6等井，對該區塊作進一步的評價。通過在泰來202井應用多項新技術、新工藝，克服了陸相致密性巖層裂縫發育、地層傾角大、超深定向等困難，實現了優快鉆井。

1 泰來202 井優快鉆井難點分析

優快鉆井是指在現有技術條件下，優選優配各種鉆井技術，最終達到滿足地質鉆井需要，最大限度降本增效的鉆井配套技術[1]。泰來區塊鉆井較少，可借鑒的資料缺乏，制約泰來區塊優快鉆井的主要影響因素有：①泰來區塊是以砂泥巖為主的侏羅系–三疊系上三疊統陸相沉積層和以碳酸鹽巖為主的中下三疊統及二疊系海相沉積層組成，海相地層與元壩區塊類似；②川東南地區壓力體系復雜，存在多套壓力系統，氣層長井段分布，區域可比性差，地層壓力預測困難；③該區塊陸相地層泥頁巖厚度占地層厚度50%，井壁易失穩，易出現塌、漏、涌、卡等復雜情況[2]；④高陡構造，自然造斜能力強，井身軌跡控制難度大。綜上所述，要實現泰來區塊優快鉆井，應重點解決陸相地層防斜打快、海相地層安全鉆井和井眼軌跡控制等問題。

2 泰來202 井優快鉆井技術對策

2.1 陸相地層防斜打快鉆井技術

泰來202 井處于高陡構造上，陸相地層傾角高達16.4°，因此防斜打直、控制井徑擴大率、井身軌跡控制是重點和難點。空氣鉆井技術是解決川渝地區陸相地層鉆井提速難題的核心技術。

在泰來202 井涼高山組油氣層（井深1 840～ 1 890 m）以上采用空氣鉆，通過空氣錘配套技術，以小鉆壓吊打，可提高鉆井速度，起到很好的防斜打直效果。鉆遇淺層油氣層后，轉換為常規鉆井液鉆井。空氣鉆可以在井底形成有利于高效破巖的較大負壓差，可大幅提高鉆速，延長鉆頭使用壽命，避免地層漏失，減少地層遇水膨脹垮塌[3]。空氣錘采用小鉆壓，在對鉆壓較為敏感的易斜地區，更有利于井身質量控制[4]。

2.2 海相地層優快鉆井技術

根據川東南地區海相碳酸鹽巖地層抗鉆特性試驗分析結果以及川東北實鉆經驗，高強度低研磨均質地層適用于螺桿+PDC 的復合鉆井技術來提速[5–6]。泰來202 井選用New–Drill（新型高效轉速鉆壓恒定器+定制式高效鉆頭鉆井）+PDC 鉆頭復合鉆井技術，優選鉆井參數、鉆井液配方，可大幅提高鉆井機械鉆速。

2.2.1 New–Drill 工具原理

New–Drill 工具由旋轉動力發生器、軸向脈沖動力發生器等組成，該工具借助扭轉沖擊動載荷和恒定的鉆壓控制實現對鉆頭的高效輔助破巖[7]。

圖1 New-Drill 工具結構

2.2.2 New–Drill 工具實際應用

泰來202 井在二開、三開井段，避開產層或復雜層位使用New–Drill+PDC 鉆井技術，井段位于自流井的涼高山組、珍珠沖組、須家河組、雷口坡組和嘉五四段。泰來202 井使用New–Drill+PDC 鉆井技術共計8 趟，累計進尺1 813 m，平均機械鉆速4.61 m/h（表1）。

表1 泰來202 井NEW-DRILL+PDC 鉆井技術統計

2.2.3 New–Drill 工具應用對比

泰來202井三開使用New–Drill工具單趟鉆最高進尺827 m，縮短了鉆井周期，創出該區塊鉆井施工多項新紀錄：①須家河組井段2 743～2 963 m，進尺220 m，純鉆時間42.62 h，機械鉆速5.16 m/h，比泰來201 井機械鉆速（1.13 m/h）提高近4 倍，創該區塊須家河組地層單趟鉆最高進尺及單趟鉆最高機械鉆速紀錄；②在海相地層雷口坡–嘉陵江組地層單趟鉆最高進尺827 m 和機械鉆速5.53 m/h，創該區塊海相地層單趟鉆最高進尺及最高機械鉆速兩項紀錄。

2.3 鉆頭優選

淺層鉆進時采用牙齒較長而軸承壽命長的江漢鉆頭，充分發揮空氣機械鉆速高的優勢。用空氣鉆時，鉆進時間稍微較長，鉆頭外徑磨損嚴重，宜選用強保徑鉆頭，保證井眼尺寸。在自流井–須家河組地層，石英含量高，牙輪鉆頭容易失效，使用壽命短，建議選抗研磨性好的PDC+動力鉆具用于須家河組地層提速，海相地層使用螺桿+PDC 鉆頭可有效提高機械鉆速并避免鉆頭故障的發生。長興組下部地層和吳家坪組地層可鉆性差，地層以含硅灰巖、硅質灰巖為主，含有燧石條塊，研磨性高，可鉆性差，蹩鉆易崩斷鉆頭牙齒，建議使用江漢產抗研磨性的牙輪鉆頭（如HF637GL），優選PDC 鉆頭（海相，避開產層情況下）。PDC 鉆頭不僅機械鉆速高，而且壽命長，可以減少起下鉆次數，從而保證純鉆進時效。

應用空氣鉆、New–Drill 鉆井技術、PDC+螺桿復合鉆井技術等新工藝新技術，泰來202 井鉆井速度上了一個新臺階（表2）。

表2 泰來區塊各井地層機械鉆速對比

2.4 鉆井液優選

針對不同地層的巖性特點，相應調整鉆井液性能，確保鉆井施工順利進行。在二開氣液轉換過程中，采取了先行泵入由聚合醇、白油和高聚物配制的前置液，以潤濕反轉井壁；再灌暫堵劑、聚合醇類和多軟化點封堵防塌劑；隨后使用抑制劑CMP 和聚合物包被劑，保持鉆井液的抑制包被能力，并以合適的密度來預防井漏，可提高陸相地層鉆井速度。在海相地層使用聚磺防塌鉆井液能夠很好地鉆穿大段石膏和鹽巖層，可控制井徑擴大率；海相地層防塌、防漏以酸溶暫堵劑、低熒光封堵防塌劑和超細目碳酸鈣復合配方為主，效果良好。泰來202 井三開鉆遇石膏層，未能提前加入處理劑，造成鉆井液性能發生較大變化。為此，建議在遇石膏地層之初，及時加入一定量的純堿，預防鈣離子對鉆井液的污染，造成鉆井液性能出現大的波動。

防漏技術關鍵在于要詳細考察鄰井漏失情況，對于何種地層、何種工程措施狀況下可能發生漏失，提前準備堵漏預案。鉆達疑似漏失層位之前一定要準備好堵漏材料與設備，提前配制堵漏漿并在地面攪拌水化，做到隨時取用，提高堵漏效率，減少鉆井液的損失和不安全因素的影響。泰來202 井僅發生1 次井漏。井漏次數和漏失量遠遠少于鄰井泰來2 井（共漏失1 908 m3）和泰來201 井。

3 結論與建議

（1）海相地層優選New–Drill 鉆井工具實現了海相高強度低研磨均質地層有效提速。

（2）發揮New–Drill+PDC 復合優勢，提高了鉆井速度，大幅度縮短了鉆井周期。相比空氣鉆而言，減少了液氣轉化過程以及井控風險。優化PDC鉆頭選型，增加與New–Drill 動力鉆具的使用時間，可進一步提高鉆井速度。

（3）應加強對鉆井液的維護和處理，嚴防鉆井液性能大起大落，提高鉆井液的護壁性及流變性，保持鉆井液的清理，堅持每天進行檢測，定期送檢鉆井液是鉆井提速的主要保障。