龍志平 陳士奎 曹建山 丁錦鶴

摘要：隨著南川頁(yè)巖氣田的持續(xù)開(kāi)發(fā)，井位部署逐步向地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜區(qū)拓展，鉆井難度及降本壓力也在逐漸增大。以JY20XHF井為例，該井前期由于二開(kāi)鉆遇志留系小河壩組裂縫發(fā)育地層，與目的層龍馬溪組處于同一裸眼井段，存在“上漏下垮”現(xiàn)象。為實(shí)現(xiàn)該井高效完井，應(yīng)用尾管封隔上部易漏層，采用152.4 mm（6 in）小井眼鉆進(jìn)目的層。而小井眼鉆井存在環(huán)空間隙小、井下壓力波動(dòng)大、井眼攜砂困難、定向工具面不穩(wěn)及固井難度大等施工難題，為此開(kāi)展了小井眼水力參數(shù)、軌道設(shè)計(jì)、高效鉆頭、鉆具組合、防漏堵漏、固井工藝等相關(guān)技術(shù)的優(yōu)化與實(shí)踐?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明，JY20XHF井152.4 mm（6 in）小井眼造斜段和水平段施工周期較設(shè)計(jì)周期節(jié)約24.1%，目的層鉆遇率達(dá)到95%。JY20XHF井小井眼鉆井的成功實(shí)施，為渝東南常壓頁(yè)巖氣水平井小井眼鉆井積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)對(duì)后期該地區(qū)頁(yè)巖氣水平井井身結(jié)構(gòu)瘦身優(yōu)化提出了2套方案，可進(jìn)一步開(kāi)展工具優(yōu)選與參數(shù)工作，以實(shí)現(xiàn)提速降本的目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：頁(yè)巖氣井；水平井；小井眼鉆井；井身結(jié)構(gòu)；鉆具組合；堵漏；提速提效

With the continuous development of Nanchuan shale gas field， the well placement is gradually expanding to the complex geological structure area， and the drilling difficulty and cost reduction pressure are also gradually increasing.Taking Well JY20XHF as an example， a phenomenon of “upper leakage and lower collapse” was observed in the well， which encountered in the second spudin the Silurian Xiaoheba Formation with fractures that is in the same open hole section as the target layer Longmaxi Formation.In order to achieve efficient completion of the well， the liner was used to seal the upper leaky layer， and the 152.4 mm（6 in） slim hole was used to drill the target layer.However， there were some operational problems in slim hole drilling， such as small annular clearance， large downhole pressure fluctuation， difficult sand carrying of wellbore， unstable orienting tool surface and difficult cementing， so the optimization and practice of related technologies such as slim hole hydraulic parameters， trajectory design， efficient bit， bottomhole assembly， lost circulation resistance and plugging， and cementing technology were carried out.Field application shows that the operational period of kick off section and horizontal section of the 152.4 mm（6 in） slim hole in Well JY20XHF is 24.1% less than the planned period， and the penetration rate of target layer reaches 95%.The successful drilling of slim hole in Well JY20XHF has accumulated valuable experiences in slim hole drilling of shale gas horizontal wells in southeastern Chongqing City.Simultaneously， two sets of schemes for slimming optimization of shale gas horizontal well structure in this area in the later stage were put forward， and tool and parameter optimization can be further carried out to achieve the target of increasing speed and reducing cost.

shale gas well；horizontal well；slim hole drilling；wellbore configuration；bottomhole assembly；plugging；drilling rate and efficiency improvement

0 引 言

隨著南川頁(yè)巖氣田勘探開(kāi)發(fā)的持續(xù)開(kāi)展，在渝東南地區(qū)部署的水平井越來(lái)越多，目前該頁(yè)巖氣田已建成13×108 m3產(chǎn)能。由于該地區(qū)處于盆緣轉(zhuǎn)換帶，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、地層改造作用強(qiáng)、高角度裂縫及層理裂縫發(fā)育，所以鉆井過(guò)程中惡性漏失頻繁發(fā)生，其中平橋南斜坡構(gòu)造區(qū)平均單井漏失次數(shù)超過(guò)7次，下部地層油基鉆井液漏失占比達(dá)50%以上。雖然采用各類(lèi)堵漏方式，如橋漿擠堵、水泥固結(jié)堵漏等，但效果不佳，復(fù)漏率高，單井平均漏失油基鉆井液仍達(dá)到200～500 m3，部分井漏失量甚至達(dá)到1 000 m3以上，造成了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失［1-2］。油基鉆井液堵漏相比水基鉆井液對(duì)堵漏劑性能的要求更高，目前大部分堵漏材料在油基條件下不易膨脹和搭橋成網(wǎng)，堵漏效果較差，且耗時(shí)長(zhǎng)、成本高［3］。

為有效解決南川頁(yè)巖氣田志留系裸眼段“上漏下垮”處理難及成本高的問(wèn)題，從井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化的角度考慮，在不改變開(kāi)孔尺寸的前提下，增加套管層次以對(duì)上部惡性漏層進(jìn)行封隔。綜合考慮降本，采用懸掛尾管的方式封隔漏失層，目的層采用152.4 mm鉆頭鉆進(jìn)，有效解決了JY20XHF井的漏、垮問(wèn)題。由于井眼尺寸的縮小，鉆井難度也隨之增大，為克服小井眼環(huán)空間隙小、井下壓力波動(dòng)大、井眼攜砂困難、定向工具面不穩(wěn)及固井難度大等施工難題，開(kāi)展了小井眼水力參數(shù)、軌道設(shè)計(jì)、高效鉆頭、鉆具組合、防漏堵漏、固井工藝等相關(guān)技術(shù)的優(yōu)化與實(shí)踐，取得了較好的提速效果，也為后期南川頁(yè)巖氣田水平井井身結(jié)構(gòu)瘦身，實(shí)現(xiàn)提速降本提供了新思路。

1 主要難點(diǎn)分析

JY20XHF井是部署在南川區(qū)塊平橋南斜坡構(gòu)造第一排的一口頁(yè)巖氣評(píng)價(jià)水平井，目的層為龍馬溪組，該井設(shè)計(jì)采用工區(qū)常用的“導(dǎo)管+二開(kāi)”井身結(jié)構(gòu)［4］：406.4 mm鉆頭（339.7 mm導(dǎo)管）+311.2 mm 鉆頭（244.5 mm表層套管）+215.9 mm 鉆頭（139.7 mm生產(chǎn)套管），設(shè)計(jì)井深為5 462.00 m，如圖1所示。因該區(qū)塊地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，地層各向差異性大，鉆井過(guò)程中井下漏失、垮塌等復(fù)雜情況頻發(fā)，先后采用橋漿、凝膠、水泥等堵漏方式堵漏21次，但效果不佳。后期通過(guò)優(yōu)化井身結(jié)構(gòu)（如圖1b所示），增加1層尾管，對(duì)易漏易垮的志留系韓家店組和小河壩組地層進(jìn)行封隔，采用152.4 mm小井眼進(jìn)行目的層龍馬溪組造斜段、水平段的鉆進(jìn)施工，下入114.3 mm生產(chǎn)套管。優(yōu)化后JY20XHF井目的層垂深達(dá)到3 750 m，水平段長(zhǎng)度達(dá)到1 500 m，而且是工區(qū)第一口小井眼水平井，因此在鉆進(jìn)過(guò)程中面臨諸多嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

由于該井垂深較深且龍馬溪組地層井壁穩(wěn)定性差，施工中小井眼鉆井環(huán)空間隙小、鉆具強(qiáng)度低、定向困難等［5-6］特點(diǎn)顯得非常突出，給鉆完井施工帶來(lái)一系列難題，主要體現(xiàn)在以下幾方面：

（1）小井眼鉆井環(huán)空間隙小。鉆井難點(diǎn)表現(xiàn)為3點(diǎn)：①環(huán)空間隙小使得循環(huán)環(huán)空壓耗較大，井底循環(huán)當(dāng)量密度高，導(dǎo)致低壓層極易發(fā)生漏失；②起鉆抽汲壓力相對(duì)較大，易引起溢流或井涌；③小井眼容積比較小，循環(huán)排量小，而使用的鉆井液罐較大，發(fā)生溢流和漏失不易及時(shí)察覺(jué)。

（2）地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜。龍馬溪組①、②號(hào)小層地層相對(duì)破碎，軌跡來(lái)回穿越易出現(xiàn)井壁垮塌，卡鉆風(fēng)險(xiǎn)較高。同時(shí)根據(jù)同平臺(tái)鄰井資料，該井龍馬溪組地層坍塌壓力、漏失壓力范圍較小，鉆井液密度窗口窄，漏垮同存風(fēng)險(xiǎn)高。

（3）井眼清潔難度大。JY20XHF井技術(shù)套管采用尾管懸掛，鉆具在表層套管、技術(shù)套管、裸眼段存在多個(gè)尺寸環(huán)空間隙。由于受泵壓、排量等限制，難以同時(shí)滿(mǎn)足各井段最小攜巖效果，所以井眼清潔難度較大。

（4）水平段長(zhǎng)，軌跡控制難度大。JY20XHF井設(shè)計(jì)井深5 462 m，水平段長(zhǎng)1 500 m。采用小井眼鉆井時(shí)，下部鉆具尺寸小、剛性差、重量輕、鉆具柔性大，定向鉆井鉆壓敏感性差，施加鉆壓范圍受到限制；鉆井時(shí)工具面不易控制，同時(shí)蹩鉆也不明顯，鉆井輔助時(shí)間長(zhǎng)；鉆進(jìn)過(guò)程中水平段后期鉆具極易發(fā)生屈曲，進(jìn)而影響水平段延伸，使得軌跡控制難度進(jìn)一步增加。

（5）固井施工難度大。主要體現(xiàn)在以下3方面：①152.4 mm井眼下114.3 mm（41/2 in）套管，環(huán)空間隙小，套管下入難度大；②由于地層承壓能力較低，環(huán)空間隙小、循環(huán)摩阻大、施工壓力高，施工全程注替排量受限，影響頂替效率；③采用油基鉆井液，井壁形成油膜，不易清洗和驅(qū)替干凈，影響二界面膠結(jié)質(zhì)量。

2 鉆完井關(guān)鍵技術(shù)

為克服環(huán)空間隙小、井下壓力波動(dòng)大、井眼攜砂困難、定向托壓嚴(yán)重及水平段鉆進(jìn)期間漏垮同存等施工難題，從水力參數(shù)、鉆井液性能、工具優(yōu)選、井眼軌跡、鉆具組合優(yōu)化、防漏堵漏、固井工藝等方面進(jìn)行了優(yōu)化與實(shí)踐。

2.1 水力參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)

對(duì)于水平井而言，水力參數(shù)優(yōu)化的最主要目的是實(shí)現(xiàn)井眼環(huán)空清潔，從而降低井底循環(huán)壓耗、提高鉆速、降低卡鉆風(fēng)險(xiǎn)等［7-10］。相比常規(guī)鉆井，小井眼鉆井循環(huán)壓耗主要發(fā)生在鉆具和環(huán)形空間內(nèi)，由于受到地面管線(xiàn)與地層的雙重限制，排量的選擇不但要考慮井眼清潔的要求，還需要考慮地層承壓能力，即水力參數(shù)優(yōu)化需要綜合考慮最小攜巖排量和井底循環(huán)當(dāng)量密度（簡(jiǎn)稱(chēng)ECD）。

2.1.1 最小攜巖排量

在鉆進(jìn)過(guò)程中，由鉆頭破碎地層產(chǎn)生的巖屑隨鉆井液的流動(dòng)不斷被排出井筒。在斜井段和水平段，巖屑在自身重力作用下易堆積在下側(cè)井壁上，從而形成巖屑床。如果巖屑床得不到較好的控制和清洗，將會(huì)造成諸多復(fù)雜情況發(fā)生。在鉆井液性能、轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)速、鉆具組合等一定的條件下，通過(guò)加大排量能夠有利于提升鉆井液的攜巖效果。然而對(duì)于同一口井而言，不同井段的井眼尺寸、井斜角、鉆具尺寸等可能均不一致，所以每個(gè)井段環(huán)空無(wú)法形成巖屑床所需要的最小排量也不一樣。因此，需要分別計(jì)算出各個(gè)井段的最小攜巖排量，其對(duì)應(yīng)的泵排量中最大的數(shù)據(jù)就是整口井所需的最小攜巖排量。

通過(guò)軟件模擬計(jì)算出各井段所需最小攜巖排量如圖2所示。由圖2可知，保證全井井眼清潔的最小排量為16.5 L/s。

2.1.2 井底循環(huán)當(dāng)量密度

當(dāng)JY20XHF井177.8 mm套管鞋承壓當(dāng)量密度達(dá)到1.56 g/cm3時(shí)會(huì)發(fā)生漏失，即正常鉆進(jìn)時(shí)套管鞋處ECD應(yīng)控制在1.56 g/cm3以?xún)?nèi)。

該井使用152.4 mm鉆頭，通常配合使用88.9 mm鉆桿（接頭外徑127 mm）與127 mm鉆桿的復(fù)合鉆具組合，裸眼最小環(huán)空間隙理論值僅有12.7 mm。因而微小排量的變化、鉆柱的旋轉(zhuǎn)或起下鉆的抽汲或激動(dòng)壓力都會(huì)引起當(dāng)量循環(huán)密度較大的變化，也會(huì)大大增加井漏和井垮的可能性。同時(shí)，由于環(huán)空間隙小，若出現(xiàn)井壁垮塌，極易造成卡鉆。

根據(jù)軟件計(jì)算得到在鉆井液密度為1.49 g/cm3、排量為16.5 L/s時(shí)，井口、套管鞋、井底3個(gè)位置的循環(huán)當(dāng)量密度（見(jiàn)表1）。

利用軟件計(jì)算不同排量下套管鞋處的循環(huán)當(dāng)量密度如圖3所示。當(dāng)排量達(dá)到24.00 L/s時(shí)，套管鞋處當(dāng)量密度達(dá)到1.56 g/cm3，即在鉆井液性能不變的情況下，鉆井過(guò)程中最大排量不宜超過(guò)24.00 L/s，排量宜控制在16.50～24.00 L/s之間。

2.2 井眼軌道優(yōu)化設(shè)計(jì)

2.2.1 最大井眼曲率計(jì)算

作為小井眼水平井的關(guān)鍵技術(shù)之一，管柱是否能夠安全下入關(guān)系到整個(gè)水平井施工的成敗。由于地質(zhì)條件影響，小井眼水平井存在局部范圍內(nèi)井眼曲率大于設(shè)計(jì)曲率的情況，在環(huán)空間隙小的情形下套管下入難度會(huì)急劇增加［11-13］。因此結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，對(duì)局部彎曲條件下小井眼內(nèi)管柱通過(guò)能力進(jìn)行了分析，重點(diǎn)針對(duì)裸眼段套管和鉆具的下入能力進(jìn)行計(jì)算分析，從而初步確定合理的井眼曲率范圍，以保證施工安全。

（1）技術(shù)套管和生產(chǎn)套管通過(guò)相應(yīng)井眼的最大曲率計(jì)算。

為保證水平井大斜度井段套管的順利下入，需要考慮套管管體允許的最大彎曲曲率的要求。根據(jù)套管允許最大彎曲曲率計(jì)算公式來(lái)計(jì)算不同套管型號(hào)的井眼曲率半徑，以此來(lái)優(yōu)化、指導(dǎo)井眼軌道設(shè)計(jì)。下套管允許的最大井眼曲率計(jì)算公式為：

根據(jù)式（1），計(jì)算得出各開(kāi)次下套管允許的最大井眼曲率如表2所示。從表2可以看出，套管型號(hào)的差異對(duì)下入井眼曲率的要求影響較為明顯。鋼級(jí)越高下套管允許的最大井眼曲率越大。另外，安全系數(shù)取值不同時(shí)，允許下套管的最大井眼曲率也不同。當(dāng)C1、C2取值較大時(shí)，下套管允許的井眼曲率逐漸變小，而井眼曲率須隨之增大。

該井技術(shù)套管鋼級(jí)為N80級(jí)，對(duì)于215.9 mm井眼最大井眼曲率每30 m不宜超過(guò)8.6°，才可保證177.8 mm技術(shù)套管順利下入。生產(chǎn)套管采用TP140V鋼級(jí)套管，允許152.4 mm套管下入井眼曲率每30 m最大不超過(guò)21.8°。

綜上所述，該井二開(kāi)和三開(kāi)的井眼曲率每30 m分別宜控制在7.5°和7.7°以?xún)?nèi)，能夠同時(shí)保證動(dòng)力鉆具和對(duì)應(yīng)套管安全、順利下入。

2.2.2 井眼軌道優(yōu)化設(shè)計(jì)

由于該井原設(shè)計(jì)井深為5 462 m，水平段長(zhǎng)度達(dá)1 500 m，采用215.9 mm井眼能夠?qū)崿F(xiàn)正常鉆進(jìn)。但是采用152.4 mm井眼鉆進(jìn)時(shí)，由于鉆具鉆具尺寸小、柔性大，水平段后期鉆進(jìn)過(guò)程中鉆具極易發(fā)生屈曲，影響水平段延伸［14-15］（見(jiàn)圖4和圖5）。因此，需要對(duì)井眼軌道進(jìn)行優(yōu)化，計(jì)算最優(yōu)水平段長(zhǎng)及井深。

該井二開(kāi)及三開(kāi)井段設(shè)計(jì)采用“增—穩(wěn)—增—穩(wěn)—增—穩(wěn)”6段制軌道剖面設(shè)計(jì)。其中第一增斜段設(shè)計(jì)每30 m采用5.0°造斜率進(jìn)行增斜調(diào)整，第二造斜段每30 m采用5.5°進(jìn)行增斜扭方位，第二穩(wěn)斜段為177.8 mm技術(shù)套管下入位置。三開(kāi)采用152.4 mm鉆頭進(jìn)行后續(xù)的“穩(wěn)—增（著陸）—水平段”鉆進(jìn)。結(jié)合鉆具屈曲分析，采用152.4 mm鉆頭配合88.9 mm鉆桿（造斜段+水平段）與127 mm鉆桿（直井段）鉆進(jìn)。當(dāng)井深達(dá)到5 215 m、水平段為1 200 m時(shí)，鉆具屈曲達(dá)到臨界。優(yōu)化后的井眼軌跡剖面如表4所示。

2.3 優(yōu)選高效鉆頭及參數(shù)

鉆頭優(yōu)選主要針對(duì)三開(kāi)小井眼井段，鉆遇地層主要為龍馬溪組地層，該地層巖石可鉆性級(jí)值主要在4～5，硬度在600～1 500 MPa，研磨性指數(shù)在15～40，塑性系數(shù)在1.24～1.54范圍內(nèi)，總體上屬于中等研磨性、高脆性、低塑性、中-中硬地層。鉆頭選型以PDC為主，具有較好的耐磨、抗震、保徑、定向穩(wěn)定等性能，推薦刀翼數(shù)為5～6刀翼，切削齒大小為13～16 mm，水力參數(shù)設(shè)計(jì)利于井底清洗。同時(shí)結(jié)合前期鉆井施工經(jīng)驗(yàn)，分井段進(jìn)行鉆頭合理選型，如表5所示。

2.4 鉆具組合優(yōu)化技術(shù)

根據(jù)不同階段采用不同鉆具組合對(duì)JY20XHF井開(kāi)展井眼鉆井作業(yè)。

（1）鉆具組合優(yōu)化要求：①鉆具組合上部使用S135 127.0 mm鉆桿，下部使用S135 88.9 mm鉆桿+加重鉆桿，均為Ⅰ級(jí)鉆桿；②使用127.0 mm+88.9 mm鉆桿復(fù)合鉆具組合，保持88.9 mm鉆桿頂部在177.8 mm套管懸掛器以上100～150 m，盡量增大環(huán)空間隙；③造斜段底部推薦使用螺旋鉆鋌，以減小鉆鋌外表面與井壁接觸面積，減小壓差卡鉆風(fēng)險(xiǎn)；④進(jìn)入水平段及易垮塌層前，進(jìn)一步精簡(jiǎn)鉆具組合，使用88.9 mm加重鉆桿代替鉆鋌，減小鉆具載荷。

（2）造斜段：全力造斜扭方位和配合地質(zhì)找層，確保水平段平穩(wěn)著陸。鉆具組合設(shè)計(jì)為152.4 mm混合鉆頭+1.5°螺桿（耐油基螺桿含扶正器）+88.9 mm 鉆桿+127.0 mm鉆桿。

（3）水平段：通過(guò)優(yōu)化扶正器，在平穩(wěn)控制井斜的同時(shí)提高復(fù)合比例。鉆具組合設(shè)計(jì)為152.4 mm PDC鉆頭+1.25°螺桿（耐油基螺桿不含扶正器）+88.9 mm鉆桿+127.0 mm鉆桿。

2.5 防漏堵漏技術(shù)

JY20XHF井在177.8 mm套管鞋處龍馬溪承壓當(dāng)量密度僅能達(dá)到1.56 g/cm3，而鉆井液密度為1.49 g/cm3，因而鉆井過(guò)程中發(fā)生漏失的概率較大。由于采用油基鉆井液鉆進(jìn)，若不采取有效的防漏堵漏措施，不僅會(huì)造成較大的成本消耗，而且會(huì)給鉆進(jìn)帶來(lái)較高的安全風(fēng)險(xiǎn)。

為減少堵漏時(shí)間、降低油基消耗、提高鉆井效率，該井優(yōu)化采用強(qiáng)封堵與隨鉆堵漏相結(jié)合的方式，在鉆井液中及時(shí)補(bǔ)充小顆粒堵漏劑來(lái)封閉井筒附近的孔隙和微裂縫，強(qiáng)化井壁，提高井眼承壓能力［16-17］。井漏發(fā)生后可通過(guò)適當(dāng)降低排量來(lái)控制漏速。當(dāng)漏速≤5 m3/h時(shí)，采用PreeLOSS防漏體系進(jìn)行隨鉆堵漏；當(dāng)漏速＞5 m3/h時(shí)，可以采用DUALLOSS堵漏體系進(jìn)行堵漏施工；若發(fā)生井漏失返，開(kāi)泵上提一個(gè)立柱后再停泵，吊管起鉆至套管鞋內(nèi)，嘗試在循環(huán)井漿中加入大顆粒堵漏材料，如采用CURELOSS復(fù)合堵漏漿對(duì)漏失情況進(jìn)行控制。

2.6 固井工藝優(yōu)化

小井眼固井裸眼段環(huán)空容積小，循環(huán)摩阻大、施工壓力高，施工全程注替排量受限。同時(shí)該井存在多個(gè)環(huán)容段，環(huán)空返速差異比較大，影響前置液沖刷效果及頂替效率。為提高小井眼固井質(zhì)量，從以下幾方面進(jìn)行優(yōu)化：

（1）合理設(shè)計(jì)扶正器的配置，裸眼段及177.8 mm（7 in）套管內(nèi)使用整體式彈性扶正器，244.5 mm（95/8 in）套管內(nèi)使用雙弓彈性扶正器，保證套管居中度，提高頂替效率。

（2）替漿時(shí)采用全井段清水，使水平段套管漂浮，提高套管居中度，保證施工的安全連續(xù)性。

（3）為滿(mǎn)足后期大型分段壓裂需要，優(yōu)化漿柱結(jié)構(gòu)，采用雙凝雙密度水泥漿柱。領(lǐng)漿采用防氣竄高強(qiáng)度漂珠低密度水泥漿體系，尾漿采用彈韌性防氣竄水泥漿體系。

（4）采用前置沖洗液、加重隔離液、后置沖洗液3級(jí)沖洗工藝，針對(duì)244.5 mm套管井段環(huán)空返速低的情況，增加洗油沖洗劑的濃度，增加化學(xué)沖刷能力，更好地驅(qū)除井壁和套管上的油膜和虛泥餅，確保水泥環(huán)與一、二界面的膠結(jié)強(qiáng)度。

（5）為降低循環(huán)摩阻，降低井下漏失風(fēng)險(xiǎn)，優(yōu)化水泥漿返高至1 500 m，并控制領(lǐng)、尾漿密度低于鉆井液密度。

3 效果分析及降本應(yīng)用

3.1 鉆井效果分析

JY20XHF井完鉆井深5 016.00 m，水平段長(zhǎng)1 075.51 m，最大井斜角99.89°，最大水平位移1 377.71 m；小井眼鉆井周期24.29 d，較設(shè)計(jì)鉆井周期節(jié)約24.1%的時(shí)間。

使用3趟鉆完成造斜段和水平段施工，累計(jì)進(jìn)尺1 489 m，平均機(jī)械鉆速達(dá)7.11 m/h。其中造斜段優(yōu)選采用KPM1042RT混合鉆頭，成功解決了造斜段扭方位工具面不穩(wěn)的難題，同時(shí)采取單根分段滑動(dòng)方式，為下部水平段施工創(chuàng)造了良好的基礎(chǔ)。造斜段單趟進(jìn)尺380 m，平均機(jī)械鉆速達(dá)到8.39 m/h。水平段優(yōu)選采用五刀翼PDC鉆頭，配合長(zhǎng)壽命螺桿單趟鉆最高進(jìn)尺達(dá)到848 m，實(shí)現(xiàn)了使用螺桿鉆具2趟施工完水平段，目的層鉆遇率達(dá)95%，較旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具大大節(jié)約了成本。

施工過(guò)程中排量控制在19.0～24.0 L/s；套管鞋處當(dāng)量密度小于1.53 g/cm3（見(jiàn)表6），小于漏失當(dāng)量密度，提高了水力參數(shù)的同時(shí)確保了井下作業(yè)的安全。

3.2 頁(yè)巖氣降本應(yīng)用

南川頁(yè)巖氣田屬于常壓頁(yè)巖氣藏，部分井區(qū)產(chǎn)量較低，當(dāng)前常規(guī)井身結(jié)構(gòu)提速降本已到了一定的瓶頸階段。通過(guò)源頭優(yōu)化井身結(jié)構(gòu)，縮小各級(jí)井眼尺寸，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)上部大尺寸井段的鉆井提速，而且能夠降低鉆井管材和鉆井液的消耗、水基及油基鉆屑的排放和處理費(fèi)等，還給鉆井降本帶來(lái)了新思路。

小井眼水平井鉆井技術(shù)在JY20XHF井中的成功應(yīng)用，以及近期江漢油田部署在涪陵區(qū)塊的1口井身結(jié)構(gòu)瘦身試驗(yàn)井——焦頁(yè)108-S3HF井順利完井，實(shí)現(xiàn)科學(xué)降本300余萬(wàn)元，應(yīng)用表明，井身結(jié)構(gòu)瘦身對(duì)國(guó)內(nèi)頁(yè)巖油氣低成本鉆井具有很好的適用性，為后期南川地區(qū)常壓頁(yè)巖氣水平井井鉆井提速降本提供了范例。

3.2.1 井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案

根據(jù)儲(chǔ)層改造工具要求，可采取2種瘦身方式進(jìn)行試驗(yàn)，生產(chǎn)套管采用139.7 mm和114.3 mm。以“導(dǎo)管+二開(kāi)”制井身結(jié)構(gòu)為例，提出2套井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案，如表7所示。

表7 井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化對(duì)比Table 7 Comparison ofwellbore configuration optimization

井段結(jié)構(gòu)方案導(dǎo)管一開(kāi)二開(kāi)

鉆頭/mm套管/mm鉆頭/mm套管/mm鉆頭/mm套管/mm降本效果/%

常規(guī)結(jié)構(gòu)406.4339.7311.2244.5215.9139.7

上部井段瘦身方案374.7298.4269.9219.1190.5139.79.50

全井段瘦身方案349.3273.1250.8193.7171.5114.322.00

從表7可以看出，2套井身結(jié)構(gòu)方案均能實(shí)現(xiàn)一定程度的提速降本。上部井段瘦身方案是保證生產(chǎn)套管尺寸不變，對(duì)上部井眼尺寸進(jìn)行縮小，可實(shí)現(xiàn)綜合降本9.5%左右；全井段瘦身方案是對(duì)所有井眼尺寸縮小，生產(chǎn)套管尺寸與JY20XHF井相同，可實(shí)現(xiàn)綜合降本22.0%。

3.2.2 提速配套工具

井身結(jié)構(gòu)瘦身優(yōu)化后，帶來(lái)對(duì)鉆頭、螺桿、水力振蕩器等提速工具尺寸及性能要求的變化。通過(guò)JY20XHF井小尺寸鉆井工具及參數(shù)應(yīng)用效果評(píng)價(jià)，鉆頭、螺桿等工具適應(yīng)性較好，可基本滿(mǎn)足井眼尺寸縮小后的高效鉆進(jìn)，初步形成南川工區(qū)井身結(jié)構(gòu)瘦身一體化工具組合，但仍然具有進(jìn)一步優(yōu)化提升的空間。

4 認(rèn)識(shí)與建議

（1）JY20XHF井作為重慶南川工區(qū)第一口頁(yè)巖氣小井眼水平井，鉆井過(guò)程中所采用的技術(shù)措施保障了該井安全、順利成井，不僅在常壓頁(yè)巖氣水平井小井眼鉆井方面積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，而且為后期南川地區(qū)頁(yè)巖氣水平井井身結(jié)構(gòu)瘦身，實(shí)現(xiàn)提速降本提供了新思路。

（2）環(huán)空間隙小、水平段長(zhǎng)、井下易掉塊、密度窗口窄等方面是頁(yè)巖氣小井眼水平井鉆井面臨的主要問(wèn)題。通過(guò)優(yōu)化井身結(jié)構(gòu)、優(yōu)化水力參數(shù)、優(yōu)選鉆具組合、優(yōu)化鉆井液性能和加強(qiáng)相關(guān)工程措施，可基本滿(mǎn)足南川頁(yè)巖氣小井眼水平井安全鉆井的需要。

（3）通過(guò)優(yōu)選高效鉆頭，優(yōu)化井眼軌道和鉆井參數(shù)可大幅提高小井眼鉆井速度，節(jié)約鉆井周期。

（4）提出了2套井身結(jié)構(gòu)“瘦身”優(yōu)化方案，建議在難動(dòng)用區(qū)及復(fù)雜構(gòu)造區(qū)選擇合適平臺(tái)，推廣井身結(jié)構(gòu)瘦身在頁(yè)巖氣水平井的應(yīng)用，進(jìn)一步開(kāi)展工具的優(yōu)選和參數(shù)的優(yōu)化試驗(yàn)，降低鉆井成本，實(shí)現(xiàn)效益開(kāi)發(fā)。

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第一龍志平，副研究員，生于1986年，2010年畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)（華東）石油工程專(zhuān)業(yè)，2016年獲中國(guó)石油大學(xué)（北京）油氣井工程碩士學(xué)位，現(xiàn)主要從事非常規(guī)油氣鉆井工程工藝技術(shù)研究工作，地址：（210019）南京市建鄴區(qū)。Email：longzphaha@126.com。