玉門油田鹽池區塊優快鉆井技術研究與應用

李高剛，武王青，張斌德

（西部鉆探玉門鉆井公司，陜西西安 710000）

本文通過PDC鉆頭選型、定向鉆具組合、鉆井液性能優化、加強事故及復雜預防等綜合技術的應用，形成了玉門油田鹽池區塊直定井優快鉆井技術。

1 區塊地質構造及巖性描述

表1 為玉門油田鹽池區塊地質分層及巖性的實鉆描述，該區塊位于天環坳陷北段，盆地西北部早古生代為海相沉積體系，晚古生代為海陸交互相沉積體系，地層具有低滲透、低壓、低豐度、強非均質性，是典型的“三低”氣田。

表1 實鉆地質分層及巖性描述

2 井身結構設計

如圖1、圖2 所示，分別為鹽池區塊井身結構和水平投影，區塊井身設計為三開大斜度井，軌跡控制為“增—穩—降—穩—增”五段制，井斜83°～90°之間，實鉆顯示三開泥巖段長達800m，井塌風險較大。

圖1 井身結構圖

圖2 水平投影圖

3 區塊鉆井難點

（1）石千峰、石盒子地層存在泥砂巖互層及少量細礫巖，地層壓程度實好，對鉆頭磨損較大，機械鉆速較低。

（2）延長組地層傾角大，未能形成適合區域地層的東西鉆具組合，不能很好地克服地層傾角的影響，致使滑動鉆進時效占比長，嚴重影響鉆井周期。

（3）石盒子組盒8 地層存在400m 左右的硬脆質泥巖，井塌現象嚴重，后期水平井的鉆進存在現實威脅。

（4）劉家溝漏失為區域性地層漏失，始終未能完全解決漏失，給鉆井提速帶來實質威脅。

4 配套鉆井技術應用

4.1 鉆頭優選技術

鹽池區塊的PDC鉆頭選型一直是困擾鉆井速度的關鍵問題，由于地層劉家溝底部存在含細礫巖，對鉆頭的前期損傷極大，狀區復合片崩齒嚴重，保徑區磨損嚴重，出井鉆頭大部分報廢，鉆頭選型成為影響鉆井速度的關鍵和難點。為了解決鉆頭選型的問題，在鉆井現場，通過聯合攻關及實踐，最終優選出了適合區塊地層的優質PDC鉆頭選型。

（1）延安組、延長組、紙坊組及二疊系劉家溝以上地層，采用19mm 單排齒復合片的4 刀翼胎體PDC，提高鉆頭的攻擊性即可慢速快速鉆進的要求，保持鉆時在2～3min/m。

（2）三疊系劉家溝以下地層優選5 刀翼，單排齒并具有一定減震效果的剛體PDC，既能提高鉆頭的抗沖擊性能，降低了地層對鉆頭的損傷，也提高了鉆頭使用壽命。

（3）“雙石層”地層采用中等密度布齒，5 刀翼5 水眼，并對流道加深布局的剛體PDC鉆頭，即可提高巖屑排替效率，防止泥巖鉆進鉆頭泥包現象，實現鉆井機速提高。

4.2 針對延安組—石盒子組的最優鉆具組合

鹽池區塊“增斜—穩斜”的定向施工段，主要部署在三疊系上統延長組施工，但是延長組中部地層傾角普遍在7°作業，降斜嚴重，延長組下部、紙坊、石千鋒均為穩斜微增，石盒子微降斜，需要頻繁滑動鉆進（鉆時40～50min/m），復合鉆進（7～8min/m）占比較低，在很大程度上影響鉆井綜合速度提高，為此通過現場多次實踐，制定了復合鉆進比例較高的鉆具組合、參數及施工技術。

（1）造斜、穩斜段（延長組—劉家溝組）。

鉆具組合：?168.3mmPDC+?135mm 單彎螺桿（1.25°?161mm 扶正器）+?127mm 回壓閥+?127mm定向接頭+?127mm無磁鉆鋌+?161mm扶正器+?121mm鉆鋌（3 根）+?101.6mm 加重鉆桿（15 根）+?101.6mm鉆桿。

鉆井參數：鉆壓40～120kN；轉速60+Lr/min；排量18～20L/s。

（2）穩斜段（劉家溝組—石盒子組）。

鉆具組合：?168.3mmPDC+?135mm 單彎螺桿（1.25°?161mm 扶正器）+?127mm 回壓閥+?161mm扶正器+?127mm定向接頭+?127mm無磁鉆鋌+?120mm鉆鋌（3 根）+?101.6mm 加重鉆桿（18 根）+?101.6mm鉆桿。

鉆井參數：鉆壓80～120kN；轉速60+Lr/min；排量18～20L/s。

通過上述優化鉆具組合，大幅度降低了劉家溝以下地層的定向滑動作業量，復合占比相比2021 年提高45%，整個井段鉆井平均機速提高23.5%，造斜段機速提高7.8%；穩斜段機速提高35%。

4.3 解決硬脆質泥巖井壁失穩的復合鹽水泥漿技術

石盒子組地層夾雜棕紅色硬脆性泥巖，極易產生剝落性掉塊，前期使用的鹽水泥漿體系很難抑制大段泥巖坍塌問題。為此，經過大量室內試驗及現場實踐，研究形成了一種抑制性強、地層封堵能強的復合鹽水泥漿，能夠很好地解決石盒子大段硬脆質泥巖坍塌問題，保證鹽池區塊大斜度井的順利完井。

4.3.1 優化復合鹽水泥漿體系

復合鹽水泥漿配方：3%～5%土粉+0.2%～0.3%NaOH+0.3%～0.5%TBX+7%～8%KCl+8%～9%工業鹽+1.5%～2%HS-1+2%～4%HS-2+4%～5%RLQ-2+0.5%～1%MFG-1+3%～5%RF-9+1%～1.5%石墨+1%～2%超細碳酸鈣+0.3%～0.4%NW-1+0.2%～0.6%FT-401+石灰石粉。

表2為玉門油田鹽池區塊，石盒子組地層鉆井液推薦性能，很好地滿足了該地層大段硬脆質泥巖防塌性能要求。

表2 鉆井液性能推薦表

4.3.2 鉆井液性能維護方法

（1）進入劉家溝立即轉換為復合鹽水泥漿，將密度控制在1.20g/cm3，Cl-含量控制在(6～7)×104之間，其他性能正常維護即可。

（2）當井斜角大于45°后，將鉆井液密提高至1.25g/cm3以上，同時加入0.5%～1%MFG-1、3%～5%RF-9 及1%～1.5%的石墨，確保泥漿性能的護壁性和防塌性能良好，同時增加體系的潤滑性，確保保證井壁穩定。

（3）穩斜段每鉆進150～200m，進行短程起下鉆一次，以期提前破壞和清除巖屑床,避免巖屑堆積。

（4）起鉆前，大排量(18～20L/s)循環鉆井液兩個循環周，采用清漿+稠漿交替的方式，使用清掃液清潔井眼。

4.4 制定了易漏地層防漏堵漏方案

鹽池區塊地質構造屬于鄂爾多斯盆地，其中劉家溝組地層的漏失屬于區域性漏失，各種防漏堵漏方法并存，根據現場實踐及應用，理清思路，基本形成了鄂爾多斯盆地伊陜斜坡防漏堵漏思路及堵漏方案。

4.4.1 防漏堵漏思路

（1）以劉家溝地層為分界，上部地層出現漏立即堵漏，加固上部地層，為石千峰、石盒子防塌提供先決條件。

（2）隨鉆堵漏：進入劉家溝地層前加入隨鉆堵漏材料，逐步提升地層承壓能力。

（3）分地層重點強化體系性能：劉家溝以上地層強抑制、控失水；劉家溝以下地層出現漏失使用堵漏漿段塞擠封+靜止+隨鉆堵漏。

4.4.2 堵漏漿配方

（1）延長組堵漏漿配方：井漿+5%土粉+3%～4%隨鉆801+3%～4%核桃殼粉（0.9～2mm）+2%鋸末。

（2）劉家溝組堵漏漿配方：井漿+6%土粉+5%～6%隨鉆801+5%～6%核桃殼粉（0.9～2mm）+4%～5%SLD-1+2%鋸末+HV-CMC（2～3袋）。

（3）劉家溝以下地層堵漏漿配方：井漿+6%土粉+5%隨鉆801+8% SLD-1+5%SQD-98+5%SD-2+2%鋸末+石灰石粉+1%降失水劑+1%防塌劑。

5 現場應用效果分析

（1）2021年玉門鹽池區塊完成井平均機速10.92m/h，平均月速度3101.49m/臺月，平均鉆完井周期47.65d。2022 年通過配套鉆井技術的實踐與應用，平均機速達到11.45m/h，平均月速度3793.81m/臺月，鉆完井周期縮短至32.88d，綜合提速效果明顯。見表3。

表3 提速效果對比

（2）2022年鹽池區塊所鉆井通過配套技術的使用，事故復雜率大幅度降低，實現了一開一趟鉆，二開兩趟鉆的目標，平均口井節約鉆井周期7.89d。

（3）通過復合鹽水鉆井液體系的應用，鹽池李莊8-5X 大斜度井施工中，成功鉆穿長達417m 的硬脆質泥巖，成為區塊內第一口成功鉆穿大段硬脆質泥巖的氣井。

6 結論

（1）面對目前低成本運營的現狀，在價格偏低的低端鉆井市場，應用上述綜合鉆井提速技術，是實現快速鉆進，縮短鉆井周期，降低鉆井成本的關鍵所在。

（2）鄂爾多斯盆地鹽池區塊硬脆質泥巖導致的井壁失穩問題，通過工程技術與泥漿技術綜合運用，可以保證井下安全順利完井，但是過多的工程手段應用，會導致鉆井周期延長，因此復合鹽水泥漿體系還有進一步優化的空間。