袁國棟， 王鴻遠(yuǎn)， 陳宗琦， 母亞軍， 席寶濱

（1. 中石化中原石油工程有限公司塔里木分公司，新疆庫爾勒 841000；2. 中石化中原石油工程有限公司，河南濮陽 457001）

滿深1井位于新疆沙雅縣境內(nèi)，是塔里木油田部署在塔河南岸勘探新區(qū)的一口重點(diǎn)探井，地處塔北、塔中兩大古隆起之間的鞍部，目的層為距今4.4億年的古老海相碳酸鹽巖地層，以裂縫和洞穴為主，埋深接近8 000.00 m。該井設(shè)計(jì)井深7 810.35 m，鉆井施工中主要面臨二疊系玄武巖漏失與垮塌，志留系塔塔埃爾塔格組鉆速低、鉆頭磨損快，奧陶系桑塔木組易井斜與井壁失穩(wěn)垮塌等工程技術(shù)難點(diǎn)，為此，進(jìn)行了一系列技術(shù)攻關(guān)：應(yīng)用混合鉆頭+螺桿鉆具鉆進(jìn)，采取鉆井液塌漏同治技術(shù)措施，形成了二疊系優(yōu)快鉆井技術(shù)；設(shè)計(jì)應(yīng)用了個(gè)性化PDC鉆頭及扭力沖擊器，形成了志留系減振提速技術(shù)；應(yīng)用預(yù)彎曲動(dòng)力學(xué)防斜鉆具組合及高性能防塌水基鉆井液，形成了奧陶系防斜防塌技術(shù)。這一系列技術(shù)確保了滿深1井順利鉆至井深7 665.62 m完鉆。

滿深1井用φ10 mm油嘴測試求產(chǎn)，獲得高產(chǎn)工業(yè)油氣流，日產(chǎn)原油624 m3，日產(chǎn)天然氣37.1×104m3，標(biāo)志著塔里木盆地腹部超深層油氣勘探獲得重大突破，發(fā)現(xiàn)一條區(qū)域級(jí)富含油氣的斷裂帶，證實(shí)了塔北—塔中整體連片含油，新增有利勘探面積3 520 km2，為塔里木油田原油增儲(chǔ)上產(chǎn)奠定了資源基礎(chǔ)。通過該井的鉆井完井作業(yè)，初步形成了超深層碳酸鹽巖鉆井完井技術(shù)，為塔里木油田深層油氣勘探開發(fā)提供了技術(shù)支撐，對(duì)國內(nèi)外超深井鉆井提速提效也具有一定的借鑒意義。

1 井眼概況及鉆井技術(shù)難點(diǎn)

1.1 井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

滿深1井目的層為奧陶系一間房組，埋深超過7 500.00 m，主要發(fā)育滿深1號(hào)北東向走滑斷裂，受區(qū)域應(yīng)力影響，該斷裂具有強(qiáng)壓扭、張扭拉分段特性。該井設(shè)計(jì)采用四開井身結(jié)構(gòu)（見圖1）：一開，采用φ444.5 mm鉆頭鉆至井深1500.00 m，φ365.1 mm表層套管下至井深1 500.00 m，封固地表疏松地層；二開，采用φ333.4 mm鉆頭鉆至井深5 500.00 m，φ273.1 mm套管下至井深5 498.00 m，封固二疊系易漏失地層，且預(yù)留志留系穩(wěn)定地層便于開窗側(cè)鉆；三開采用φ241.3 mm鉆頭鉆入一間房組2.00～4.00 m后中完，下入φ196.9 mm套管封固一間房組以上地層；四開采用φ168.3 mm鉆頭鉆至B靶點(diǎn)完鉆，裸眼完井，φ206.4 mm套管自井深5 200.00 m回接至井口。3個(gè)必封點(diǎn)分別是地表疏松地層、二疊系火成巖地層及一間房組頂部。

圖 1 滿深1井設(shè)計(jì)井身結(jié)構(gòu)Fig.1 The designed casing program for Well Manshen 1

1.2 地層巖性特點(diǎn)

滿深1井從上至下鉆遇新生界第四系、新近系和古近系，中生界白堊系、侏羅系和三疊系，古生界二疊系、石炭系、志留系和奧陶系，主要巖性特點(diǎn)如下：

1）第四系、新近系和古近系埋深0～2 408.00 m，地層巖性以棕色泥巖與砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖為主。

2）白堊系、侏羅系和三疊系埋深2 408.00～3 817.00 m，上部地層巖性主要為泥巖與粉砂巖不等厚互層，下部地層巖性以含礫細(xì)砂巖及砂質(zhì)小礫巖為主，底部地層巖性為厚層狀灰色泥巖。

3）二疊系埋深3 817.00～4 365.00 m，厚約550.00 m，地層巖性以火成巖和砂泥巖為主，裂縫發(fā)育，其中火成巖主要是英安巖、玄武巖及凝灰?guī)r，且玄武巖厚度大、應(yīng)力高。

4）石炭系埋深4 365.00～4 852.00 m，厚約500.00 m，上部地層巖性以棕色、棕褐色及灰色泥巖為主，下部地層巖性為棕色泥巖、棕褐色鈣質(zhì)泥巖與淺灰褐色泥灰?guī)r、灰?guī)r略等厚互層，底部地層巖性為厚層狀鈣質(zhì)膠結(jié)礫巖。

5）志留系埋深4 852.00～5 964.00 m，厚約1 110.00 m，包括塔塔埃爾塔格組和柯坪塔格組。塔塔埃爾塔格組厚約640.00 m，巖性為褐色、灰褐色粉砂質(zhì)泥巖與淺灰色、褐灰色細(xì)砂巖、含瀝青質(zhì)細(xì)砂巖互層，石英含量高，研磨性強(qiáng)；柯坪塔格組厚約475.00 m，上部為淺灰色厚層狀細(xì)砂巖、粉砂巖夾泥巖，中部為厚層狀泥巖，下部為厚層狀細(xì)砂巖。

6）奧陶系桑塔木組埋深6 260.00～7 556.00 m，厚約1 300.00 m，地層巖性主要為中厚層狀灰色泥巖、泥灰?guī)r，黏土礦物含量達(dá)40.9%，呈弱水敏性，表面存在大量亞微米級(jí)裂縫。

7）目的層奧陶系一間房組厚約106.00 m，巖性主要為灰色泥晶灰?guī)r及生屑、砂屑灰?guī)r，裂縫及孔洞發(fā)育。

1.3 鉆井工程難點(diǎn)

在分析滿深1井地質(zhì)特征的基礎(chǔ)上，結(jié)合其井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并參考鄰井井下故障統(tǒng)計(jì)結(jié)果，認(rèn)為該井鉆井主要存在以下技術(shù)難點(diǎn)。

1）二疊系火成巖地層裂縫發(fā)育，對(duì)壓力敏感，易形成誘導(dǎo)裂縫，導(dǎo)致發(fā)生漏失，且漏速變化大，從微漏到鉆井液失返；玄武巖地層因應(yīng)力釋放，出現(xiàn)井壁掉塊甚至井眼垮塌，易導(dǎo)致卡鉆等井下故障[1]，因此，鉆進(jìn)二疊系的過程中易出現(xiàn)塌漏同存的問題。例如，順北1-2H井在鉆進(jìn)二疊系時(shí)，鉆至井深4 455.00 m發(fā)生掉塊卡鉆，損失鉆進(jìn)時(shí)間3.4 d；順北71X井二疊系大段縫洞發(fā)育，5 000.00～5 003.00 m井段出現(xiàn)放空現(xiàn)象，且鉆進(jìn)期間連續(xù)發(fā)生漏失，漏失鉆井液達(dá)5 026.31 m3。

2）志留系塔塔埃爾塔格組含瀝青質(zhì)砂巖，可鉆性差（可鉆性級(jí)值7.5～8.5），機(jī)械鉆速低，PDC鉆頭易磨損，鉆頭使用壽命短。

3）奧陶系桑塔木組傾角大，鉆井過程中井斜控制困難，防斜打直難度大。例如，順北4井6 430.00～6 850.00 m井段地層傾角約10°，6 850.00～7 180.00 m井段地層傾角增至15°～20°，直井段最大井斜角達(dá)13.58°，且糾斜困難。

4）在鉆進(jìn)奧陶系桑塔木組破碎帶的過程中，因應(yīng)力釋放易出現(xiàn)井眼失穩(wěn)垮塌，且亞微米級(jí)裂縫對(duì)鉆井液濾液敏感性強(qiáng)，安全鉆進(jìn)難度大。如順北4井鉆進(jìn)桑塔木組時(shí)，發(fā)生井壁失穩(wěn)，處理時(shí)間長達(dá)152 d。

2 鉆井關(guān)鍵技術(shù)

針對(duì)二疊系塌漏同存、志留系塔塔埃爾塔格組可鉆性差、奧陶系桑塔木組井斜控制難度大與井壁易失穩(wěn)垮塌等鉆井技術(shù)難點(diǎn)，開展了針對(duì)性技術(shù)攻關(guān)，形成了二疊系優(yōu)快鉆井技術(shù)、志留系減振提速技術(shù)和奧陶系防斜防塌技術(shù)，確保了滿深1井順利完鉆。

2.1 二疊系地層優(yōu)快鉆井技術(shù)

2.1.1 鉆井液塌漏同治技術(shù)

在分析二疊系井漏與井眼坍塌機(jī)理的基礎(chǔ)上[2]，提出了鉆井液塌漏同治技術(shù)思路：一方面強(qiáng)化鉆井液封堵性能，以減少鉆井液濾液進(jìn)入巖石裂縫，同時(shí)強(qiáng)化鉆井液抑制能力，降低鉆井液濾失量，以形成更致密的濾餅，從而提高地層承壓能力；另一方面盡可能降低鉆井液密度，從而降低井內(nèi)液柱壓力，避免出現(xiàn)誘導(dǎo)裂縫溝通更多微裂縫，造成井漏。

基于塌漏同治的技術(shù)思路，選用聚磺鉆井液鉆進(jìn)二疊系，并加入封堵護(hù)壁劑FPS，以強(qiáng)化其抑制、封堵、護(hù)壁和固壁能力，以便在低密度鉆井液條件下保持井壁穩(wěn)定，從而拓寬鉆井液安全密度窗口，在穩(wěn)定易塌地層的同時(shí)，降低井漏風(fēng)險(xiǎn)。聚磺鉆井液的基本配方為3.0%～5.0%膨潤土+0.1%～0.5%燒堿+0.3%～0.8%大分子聚合物+2.0%～4.0%磺化酚醛樹脂+2.0%～4.0%磺化褐煤+3.0%～5.0%防塌劑+1.0%～3.0%液體潤滑劑+7.0%～10.0% KCl+0.2%～0.4%聚合物降濾失劑+加重劑。

為滿足滿深1井二疊系優(yōu)快鉆進(jìn)的需要，制定了鉆井液維護(hù)處理措施：

1）進(jìn)入二疊系前調(diào)整好鉆井液性能，在井漿中加入2.0%磺化酚醛樹脂和2.0% 磺化褐煤，將井漿轉(zhuǎn)換成聚磺鉆井液，確保鉆井液的高溫高壓濾失量小于12 mL。

2）維持CL–質(zhì)量濃度小于30 000 mg/L，K+質(zhì)量濃度不低于10 000 mg/L，加入0.5%～1.0%大分子聚合物，以增強(qiáng)鉆井液的包被抑制能力。

3）進(jìn)入二疊系中、下部硬脆性泥巖前將鉆井液密度提高至約1.30 kg/L，同時(shí)逐步加入3.0%～5.0%液體防塌劑，配合使用超細(xì)碳酸鈣，以增強(qiáng)鉆井液的封堵性能，改善濾餅質(zhì)量。

4）控制鉆井液API濾失量小于5 mL，高溫高壓濾失量小于12 mL，以降低鉆井液的濾失量，防止井壁坍塌；加入2.0%～3.0%液體潤滑劑，使鉆井液含油量達(dá)到3.0%以上，以降低摩阻。

2.1.2 混合鉆頭+螺桿鉆具提速技術(shù)

滿深1井二疊系玄武巖硬度高、研磨性強(qiáng)、抗壓強(qiáng)度高，應(yīng)用常規(guī)PDC鉆頭鉆進(jìn)極易出現(xiàn)崩齒、斷齒等問題，造成鉆頭早期損壞，從而影響機(jī)械鉆速，也會(huì)增加鉆井成本。為此，在分析國內(nèi)外特種鉆頭主要特性及現(xiàn)場應(yīng)用效果的基礎(chǔ)上[3–11]，選用了φ333.4 mm KPM1633DST型混合鉆頭及φ244.0 mm H5LZ244×7.0低轉(zhuǎn)速大功率螺桿鉆具，采用復(fù)合切削方式鉆穿二疊系玄武巖等硬地層，這樣不僅可以使鉆進(jìn)過程的扭矩平穩(wěn)、增加單只鉆頭進(jìn)尺和提高機(jī)械鉆速，還可以降低復(fù)雜地層掉塊卡鉆的風(fēng)險(xiǎn)，從而實(shí)現(xiàn)二疊系快速鉆進(jìn)。例如，順北1-8H井使用混合鉆頭一趟鉆鉆穿二疊系玄武巖井段，順北5-11H井使用混合鉆頭兩趟鉆鉆穿厚度325.50 m的玄武巖井段，且井下安全無故障。

KPM1633DST型混合鉆頭主要由3個(gè)PDC刀翼和3個(gè)牙輪構(gòu)成（如圖2所示），其破巖機(jī)理為：在鉆進(jìn)硬地層時(shí)，牙輪齒高于PDC切削齒，會(huì)對(duì)巖石產(chǎn)生沖擊破碎，形成不連續(xù)的齒坑；而PDC切削齒則通過剪切破壞將不連續(xù)齒坑連通，從而形成完整破巖。其中，PDC刀翼為螺旋刀翼，并鑲嵌2排φ16 mm切削齒，可提高鉆頭在中硬地層的吃入能力和耐磨性；牙輪為鑲齒型，鑲嵌537個(gè)勺形齒，具有切削效率高和抗破碎能力強(qiáng)等特點(diǎn)，可提高鉆頭在中硬地層的機(jī)械鉆速和延長鉆頭的使用壽命。

圖 2 KPM1633DST型混合鉆頭冠部特征Fig.2 The crown features of KPM1633DST hybrid bit

考慮混合鉆頭牙輪在高轉(zhuǎn)速下容易失效，并兼顧提高機(jī)械鉆速，選用了H5LZ244×7.0低轉(zhuǎn)速大功率螺桿鉆具。該螺桿鉆具的定子橡膠層薄且應(yīng)力分布均勻，容積率高，較常規(guī)螺桿輸出的動(dòng)力更大，同時(shí)，其抗變形能力強(qiáng)，密封性好，溫脹、溶脹均勻，具有良好的散熱性，定子、轉(zhuǎn)子能在更長時(shí)間內(nèi)保持正常配合，較常規(guī)螺桿鉆具有更長的使用壽命。

鉆進(jìn)二疊系時(shí)采用的鉆具組合為：φ333.4 mm KPM1633DST型混合鉆頭+φ244.0 mm直螺桿+φ228.0 mm鉆鋌×1根+φ203.0 mm浮閥+φ203.0 mm 鉆鋌×1根+φ203.0 mm無磁鉆鋌+φ203.0 mm鉆鋌×9根+撓性短節(jié)+φ2 0 3.0 m m隨鉆震擊器+φ203.0 mm鉆鋌×1根+φ139.7 mm加重鉆桿×6根+φ139.7 mm鉆桿。主要鉆井參數(shù)：鉆壓20～160 kN，轉(zhuǎn)速160 r/min（頂驅(qū)50 r/min +螺桿轉(zhuǎn)速110 r/min），排量50 L/s，泵壓 19 MPa。

2.2 志留系地層減振提速技術(shù)

滿深1井志留系塔塔埃爾塔格組的硬脆性和非均質(zhì)強(qiáng)，應(yīng)用常規(guī)PDC鉆頭和螺桿鉆具進(jìn)行復(fù)合鉆進(jìn)時(shí)，鉆頭易出現(xiàn)彈跳、粘滑振動(dòng)等問題，易導(dǎo)致鉆頭發(fā)生早期磨損，造成破巖效果差、機(jī)械鉆速低和鉆頭進(jìn)尺少等問題。為此，在調(diào)研國內(nèi)外鉆井減振提速工具的基礎(chǔ)上[12–16]，以減輕惡性振動(dòng)、提高能量利用率和強(qiáng)化鉆頭切削地層的穩(wěn)定性為目的，應(yīng)用了個(gè)性化PDC鉆頭和TorkBuster型扭力沖擊器，形成了志留系地層減振提速技術(shù)。

個(gè)性化PDC鉆頭具有局部加厚的復(fù)合片，鉆進(jìn)時(shí)以點(diǎn)切入，具有摩削熱低、巖屑堆積少的優(yōu)點(diǎn)，能成倍提高復(fù)合片的熱穩(wěn)定性，從而增強(qiáng)了復(fù)合片的抗研磨性并延長其壽命。同時(shí)，巖石剪切載荷由“點(diǎn)”向“面”分解，降低了巖石對(duì)鉆頭的沖擊力，提高了鉆頭的抗沖擊性。配合扭力沖擊器，采用以“點(diǎn)”帶“線”到“面”的“犁形”切入方式，巖屑顆粒大，加上扭力沖擊高頻“點(diǎn)”向沖擊，破巖效率極高。與常規(guī)PDC鉆頭相比，該鉆頭耐磨性提高60%，抗沖擊性提高50%，使用壽命平均延長60%。

TorkBuster型扭力沖擊器利用鉆井液能量推動(dòng)渦輪高速旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)棘形輪轉(zhuǎn)動(dòng)并提供一個(gè)高頻扭力直接傳遞給PDC鉆頭，使鉆頭切削齒保持較為穩(wěn)定的扭矩切削巖石[17–18]。這種直接作用于鉆頭上的高頻（750～1 500 min–1）、低幅扭力沖擊能輔助PDC鉆頭旋轉(zhuǎn)剪切破巖，一方面減弱或消除了粘滑振動(dòng)，提高了旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)能量傳遞到鉆頭上的效率；另一方面增加了扭轉(zhuǎn)沖擊破巖方式，進(jìn)一步提高了鉆頭行程鉆速。

2.3 奧陶系地層防斜防塌技術(shù)

2.3.1 預(yù)彎曲動(dòng)力學(xué)防斜鉆具組合

滿深1井奧陶系高陡地層具有傾角大、增斜趨勢強(qiáng)的特點(diǎn)，應(yīng)用直螺桿、單彎螺桿鐘擺鉆具鉆進(jìn)時(shí)的防斜、糾斜效果不好，且由于鉆壓受限影響機(jī)械鉆速。尤其是桑塔木組受走滑斷裂影響，直井段使用螺桿鉆具+PDC鉆頭由井深6 261.00 m復(fù)合鉆進(jìn)至井深6 537.00 m時(shí)，井斜角由2.30°增至7.80°，增斜率達(dá)到（0.2°～0.3°）/10m，地層增斜趨勢較強(qiáng)。為此，該井在鉆進(jìn)奧陶系高陡構(gòu)造時(shí)，為防斜打直并提高機(jī)械鉆速，選用了預(yù)彎曲動(dòng)力學(xué)防斜鉆具組合：φ241.3 mm ES1635SG型PDC鉆頭+1.50°單彎螺桿（抗溫150 ℃，帶φ238.0 mm下穩(wěn)定器）+φ238.0 mm穩(wěn)定器+φ177.8 mm浮閥+φ177.8 mm無磁鉆鋌+φ177.8 mm MWD+φ196.9 mm鉆鋌×4根+φ177.8 mm鉆鋌×12根+φ127.0 mm無磁承壓鉆桿+φ127.0 mm加重鉆桿×15根+φ127.0 mm鉆桿+φ149.2 mm鉆桿。主要鉆井參數(shù)：鉆壓20～60 kN，轉(zhuǎn)速30～35 r/min，排量32 L/s，泵壓21 MPa。

預(yù)彎曲動(dòng)力學(xué)防斜鉆具組合使下部鉆具處于渦動(dòng)狀態(tài)，引導(dǎo)其變形釋放鉆壓，使其在井眼中的動(dòng)力學(xué)行為產(chǎn)生較大的降斜力，同時(shí)消除由于鉆頭指向不均勻造成的增斜力，滿足控制地層自然造斜的需要，從而達(dá)到防斜打快的目的[19]。另外，與鐘擺鉆具組合相比，應(yīng)用該鉆具組合鉆進(jìn)時(shí)，鉆壓能提高50%以上，可以有效提高機(jī)械鉆速。同時(shí)，配合MWD隨鉆測量工具能實(shí)時(shí)監(jiān)測井斜角變化，及時(shí)進(jìn)行定向糾斜，大大提高了糾斜效率。例如，順南區(qū)塊卻爾卻克組最大地層傾角26°[19]，順南蓬1井卻爾卻克組厚2 429.00 m，使用預(yù)彎曲動(dòng)力學(xué)防斜鉆具組合鉆進(jìn)時(shí)防斜效果顯著，最大井斜角僅2.64°。

2.3.2 高性能防塌水基鉆井液

滿深1井奧陶系泥頁巖地層破碎、微裂縫發(fā)育，在液柱壓力、毛細(xì)管力等作用下，鉆井液濾液會(huì)沿微裂縫、微孔洞進(jìn)入地層內(nèi)部，一方面會(huì)促進(jìn)鉆井液濾液與頁巖中黏土礦物間的作用，使黏土礦物吸水膨脹，導(dǎo)致頁巖強(qiáng)度降低；另一方面會(huì)引起水力劈裂作用，促進(jìn)泥頁巖破裂造成井壁失穩(wěn)[20]。為此，按照“致密封堵+嚴(yán)控濾失”的技術(shù)思路，選用了高性能防塌水基鉆井液，以確保奧陶系泥頁巖地層的井壁穩(wěn)定。通過強(qiáng)化鉆井液的抑制防塌性能，提高了鉆井液濾液的礦化度，增強(qiáng)了對(duì)微裂縫地層的封堵能力；同時(shí)，適當(dāng)提高鉆井液密度，嚴(yán)格控制高溫高壓濾失量，充分利用固控設(shè)備，深度清除劣質(zhì)固相，進(jìn)一步提高了鉆井液與地層的適應(yīng)性，解決了泥頁巖地層由于裂縫、微裂縫發(fā)育導(dǎo)致的井壁失穩(wěn)問題。

高性能防塌水基鉆井液的基本配方為3.0%～5.0%膨潤土+0.3%～0.5%燒堿+3.0%～5.0%磺化褐煤+3.0%～4.0%磺化酚醛樹脂+3.0%～5.0%防塌劑+1.0%～3.0%潤滑劑+2.0%～5.0%除硫劑+2.0%油溶暫堵劑+1.0%纖維暫堵劑+2.0%～4.0%超細(xì)碳酸鈣+加重劑。主要性能參數(shù)：密度1.44 kg/L，漏斗黏度66～70 s，API濾失量1.5 mL，高溫高壓濾失量8.0 mL，塑性黏度37 mPa·s；動(dòng)切力7 Pa，靜切力2/9 Pa；pH值8.5，濾餅厚度0.5 mm。

應(yīng)用高性能防塌水基鉆井液鉆進(jìn)奧陶系泥頁巖地層時(shí)，為確保井眼穩(wěn)定，制定了相應(yīng)的鉆井液維護(hù)處理措施：

1）提高泥巖抑制劑含量，加入0.4%的胺基井壁穩(wěn)定劑，K+質(zhì)量濃度提至35 000 mg/L以上，磺化酚醛樹脂和磺化褐煤的膠液體積分?jǐn)?shù)提至8.0%～10.0%。

2）嚴(yán)格控制鉆井液的API濾失量低于2 mL、高溫高壓濾失量（測試溫度150 ℃）低于8 mL。

3）強(qiáng)化鉆井液封堵性能，不定時(shí)補(bǔ)充優(yōu)質(zhì)膨潤土漿及超細(xì)碳酸鈣，添加微米/納米級(jí)剛性、塑性顆粒，提高微納米封堵防塌效果，適當(dāng)提高鉆井液黏度和切力，保持漏斗黏度約60 s，含油量4.0%～5.0%。

4）適當(dāng)提高鉆井液密度，由1.38 kg/L提高至1.44 kg/L，進(jìn)一步平衡地層坍塌壓力。

5）定期使用密度1.70 kg/L、漏斗黏度100 s的重稠漿攜砂，以保持井眼清潔。

6）加強(qiáng)固控設(shè)備使用，振動(dòng)篩使用260目篩布，配合離心機(jī)清除劣質(zhì)固相。

3 現(xiàn)場應(yīng)用效果分析

3.1 二疊系井眼穩(wěn)定，鉆速提高

1）滿深1井二疊系應(yīng)用了聚磺鉆井液，其密度最小為1.25 kg/L，具有較強(qiáng)的抑制、封堵、護(hù)壁和固壁能力，實(shí)現(xiàn)了二疊系安全鉆進(jìn)，未發(fā)生漏失及垮塌等井下故障。與順北4井相比，滿深1井二疊系井下故障處理時(shí)間減少66.72 d；與果勒1井相比，滿深1井二疊系井段鉆井液漏失量減少309 m3。

2）應(yīng)用混合鉆頭+螺桿鉆具提速技術(shù)一趟鉆鉆穿二疊系玄武巖地層（4 041～4 181 m井段），機(jī)械鉆速2.35 m/h，與鄰區(qū)塊富源210H井牙輪鉆頭鉆速（1.60 m/h）相比提高了46.88%。滿深1井二疊系平均機(jī)械鉆速達(dá)5.16 m/h，與富源210H井（1.41 m/h）相比提高了265.96%，提速效果非常顯著。

3.2 志留系地層減振提速效果顯著

滿深1井二開鉆穿志留系塔塔埃爾塔格組（4 885.00～5 209.45 m井段）共使用6只PDC鉆頭（如表1所示），單只鉆頭平均進(jìn)尺53.37 m，平均純鉆時(shí)間16.58 h，起出后磨損嚴(yán)重，鉆頭肩部、鼻部崩齒及掉齒多，磨損最嚴(yán)重處鉆頭外徑由333.4 mm縮小至238.0 mm。

表 1 滿深1井志留系塔塔埃爾塔格組鉆頭應(yīng)用情況Table 1 The application of bit in the Silurian Tataaiertage Formation of Well Manshen 1

滿深 1 井三開5 216～5 985 m井段應(yīng)用了個(gè)性化PDC鉆頭+TorkBuster扭力沖擊器的減振提速技術(shù)，一趟鉆鉆穿志留系，進(jìn)尺769.00 m，純鉆時(shí)間168.50 h，機(jī)械鉆速4.56 m/h，與表1中的6只鉆頭相比，單只鉆頭進(jìn)尺和機(jī)械鉆速分別提高了1 341.02%和41.82%，而且鉆進(jìn)期間扭矩穩(wěn)定在15.9 kN·m左右，且波動(dòng)范圍小，粘滑振動(dòng)弱，減振效果明顯。

3.3 奧陶系防斜打直及井眼穩(wěn)定效果明顯

1）奧陶系高陡地層（6 537～7 230 m井段）應(yīng)用預(yù)彎曲動(dòng)力學(xué)防斜鉆具組合鉆進(jìn)，結(jié)合間斷定向反摳與雙驅(qū)鉆進(jìn)方式，兼顧反摳井眼軌跡的平滑度與雙驅(qū)鉆進(jìn)的穩(wěn)斜打直效果，逐步將井斜角由7.80°降至1.37°，防斜打直效果明顯，并避免了因井眼軌跡不平滑而導(dǎo)致后續(xù)施工摩阻大等問題。鄰井順北4井采用“輕壓吊打”的方式鉆進(jìn)該段地層，井斜角從9.60°增至13.58°，后降至3.80°，但是水平位移超標(biāo)，難以鉆至靶點(diǎn)，最后回填定向側(cè)鉆，導(dǎo)致鉆井周期延長57.18 d。

2）滿深1井三開鉆至井深7 392.54 m時(shí)，振動(dòng)篩不斷有掉塊返出，扭矩在14～32 kN·m之間大幅高頻波動(dòng)，上提鉆具阻卡嚴(yán)重，下放鉆具時(shí)需劃眼，為此，應(yīng)用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)鉆至井深7 407.00 m，因井下卡鉆風(fēng)險(xiǎn)增大，起鉆換下旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)，繼續(xù)應(yīng)用MWD+螺桿鉆具鉆進(jìn)，上提下放鉆具時(shí)仍然阻卡嚴(yán)重，振動(dòng)篩仍有掉塊返出，鉆至井深7 480.57 m時(shí)上部鉆具斷裂，被迫回填側(cè)鉆。該井側(cè)鉆時(shí)應(yīng)用了高性能防塌水基鉆井液，兩趟鉆從井深7 150.00 m順利鉆至井深7 509.50 m，安全鉆穿硬脆性泥巖，鉆進(jìn)過程中扭矩為17.7～20.2 kN·m，上提下放鉆具時(shí)阻卡少、摩阻小，返出巖屑完整清晰，取得了很好的井壁穩(wěn)定效果。鄰井順北4井在鉆進(jìn)相同地層時(shí)，井壁垮塌導(dǎo)致側(cè)鉆2次，處理井下故障耗時(shí)268 d，與之相比，滿深1井節(jié)約井下故障處理時(shí)間247 d。

4 結(jié)論與建議

1）滿深1號(hào)斷裂與順北4號(hào)斷裂帶相連，工程地質(zhì)特征復(fù)雜，面臨二疊系玄武巖塌漏同存，志留系塔塔埃爾塔格組機(jī)械鉆速低、鉆頭磨損快，奧陶系桑塔木組井斜與井壁易失穩(wěn)垮塌等工程技術(shù)難點(diǎn)，嚴(yán)重影響了塔北隆起油氣勘探開發(fā)進(jìn)程。

2）針對(duì)滿深1井存在的鉆井技術(shù)難點(diǎn)，研究應(yīng)用了二疊系優(yōu)快鉆井技術(shù)、志留系減振提速技術(shù)和奧陶系防斜防塌技術(shù)，確保了該井順利完鉆，并獲得高產(chǎn)工業(yè)油氣流，實(shí)現(xiàn)了塔里木盆地腹部超深層油氣勘探的重大突破，初步形成了超深層碳酸鹽巖鉆井完井技術(shù)，為塔里木油田深層油氣勘探開發(fā)提供了技術(shù)支撐。

3）建議推行地質(zhì)工程一體化，深入分析不同斷裂帶地質(zhì)特征，持續(xù)研究分層提速、井壁穩(wěn)定和防漏堵漏等關(guān)鍵技術(shù)，研發(fā)、引進(jìn)與改進(jìn)配套的工具、工藝，形成完善的超深層碳酸鹽巖鉆井完井技術(shù)體系，實(shí)現(xiàn)塔里木油田深層油氣的高效勘探開發(fā)。