朱占林 敬婧 鐘廣榮 卓云 王榮 王棟

（中國(guó)石油川慶鉆探工程有限公司川東鉆探公司，重慶 400000）

0 引言

震旦系氣藏是川渝地區(qū)能源接替的重要層類(lèi)區(qū)域，近年來(lái)，川中區(qū)域的震旦系勘探開(kāi)發(fā)取得了巨大進(jìn)展，形成了一系列配套的鉆完井技術(shù)，支撐了磨溪、高石梯、蓬萊等構(gòu)造的鉆井提速與故障復(fù)雜控制［1-12］。而對(duì)于下川東地區(qū)石炭系以下地層實(shí)鉆探索較少，尚未形成完整的配套技術(shù)。中國(guó)石油西南油氣田公司重點(diǎn)探井YT1 井的構(gòu)造位置為四川盆地川東地區(qū)老鷹巖構(gòu)造高部位，勘探部署意義為探索四川盆地川東北部大巴山山前帶燈影組、龍王廟組臺(tái)緣灘儲(chǔ)層的發(fā)育情況。設(shè)計(jì)穿越震旦系，在南華系陡山沱組完鉆。該井所在區(qū)域泥盆系及以下地層基本無(wú)實(shí)鉆資料，參考鄰井直線距離較遠(yuǎn)，差異較大，可對(duì)比性差，地層巖性復(fù)雜，井漏、垮塌、縮徑等復(fù)雜風(fēng)險(xiǎn)層位多，阻卡頻繁，鉆井難度大［13-17］?？偨Y(jié)研究YT1 井成功高效的鉆井經(jīng)驗(yàn)，形成系列復(fù)雜地層鉆井技術(shù)，對(duì)下川東震旦系氣藏深井技術(shù)研究具有重要的實(shí)踐指導(dǎo)意義。

1 老鷹巖構(gòu)造地質(zhì)特征與鉆井難點(diǎn)

YT1 井地表出露侏羅系沙溪廟組，鉆經(jīng)侏羅系、三疊系、二疊系、泥盆系、志留系、奧陶系、寒武系、震旦系，進(jìn)入陡山沱組完鉆。結(jié)合鄰井鉆井地質(zhì)資料，結(jié)合前期專(zhuān)家學(xué)者的研究成果［18-30］，分析該井沙溪廟— 自流井組存在淺層氣顯示；沙溪廟— 長(zhǎng)興組地層漏失頻繁，承壓能力低；飛仙關(guān)組、長(zhǎng)興組易發(fā)生壓差卡鉆；龍?zhí)督M—小河壩組可能存在異常高壓層；龍?zhí)督M、棲霞組等地層可能發(fā)生井漏；高臺(tái)組可能鉆遇巨厚鹽巖段等技術(shù)難點(diǎn)。

1）長(zhǎng)興組以下地層勘探程度低，可參考井距離較遠(yuǎn)，地層壓力、溫度等預(yù)測(cè)存在不確定性。高臺(tái)組鉆遇大段鹽巖，造成阻卡；鉆遇H2S氣層；鉆遇異常高壓地層；鉆遇嚴(yán)重井漏。

2）長(zhǎng)興組以上地層漏失頻繁，承壓能力低，通過(guò)承壓堵漏提高地層壓力困難，且該井預(yù)計(jì)在嘉五段1 387 m 鉆遇斷層，該段井漏風(fēng)險(xiǎn)大。Y1井嘉三段以上地層井漏頻繁，共漏失密度為1.01～1.08 g／cm3的鉆井液4 026 m3，通過(guò)各種承壓堵漏，地層壓力系數(shù)也難以超過(guò)1.21。Y1井飛仙關(guān)組—長(zhǎng)興組多次發(fā)生漏失，承壓能力超過(guò)1.40較困難。

3）龍?zhí)督M、茅口組、石炭系、小河壩組可能存在異常高壓層。其中MC2井在龍?zhí)督M密度為1.82 g／cm3時(shí)發(fā)生氣侵。D2井在茅口組密度為1.90 g／cm3時(shí)發(fā)生氣侵，提高密度至1.98 g／cm3。D4 井在石炭系密度為1.85 g／cm3時(shí)發(fā)生氣侵，提高密度至2.20 g／cm3（測(cè)試壓力系數(shù)為1.87）。WT1、WK1井在小河壩地層發(fā)生溢流，密度分別提高至1.75 g／cm3、1.80 g／cm3。

2 井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)

根據(jù)鄰井實(shí)鉆復(fù)雜情況，結(jié)合地層壓力預(yù)測(cè)，確定了YT1井嘉二3亞段低壓層、龍?zhí)督M高壓層、高臺(tái)組低壓層等3個(gè)層位為必封點(diǎn)，二開(kāi)以下井段采用非標(biāo)井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，優(yōu)化形成660.4 mm× 444.5 mm×333.4 mm×241.3 mm×149.2 mm五開(kāi)井身結(jié)構(gòu)。一開(kāi)?660.4 mm 鉆頭鉆至400 m，下?508 mm 表層套管，封固上部漏層、垮塌層。二開(kāi)?444.5 mm鉆頭鉆至嘉二3亞段中部2 000 m 見(jiàn)白云巖或石灰?guī)r，下?365.1 mm 套管，封隔上部相對(duì)低壓易漏層，為下步鉆飛仙關(guān)高含硫地層做準(zhǔn)備。三開(kāi)?333.4 mm鉆頭鉆至龍?zhí)督M頂3 050 m，下?273.05 mm套管，封隔上部相對(duì)低壓層。四開(kāi)?241.3 mm 鉆頭鉆至燈影組頂6 100 m，懸掛回接?177.8 mm＋?184.15 mm 套管，封隔上部高壓層。五開(kāi)?149.2 mm 鉆頭鉆至完鉆井深，下?127 mm 尾管完井。減少了多壓力系統(tǒng)在同一井眼段的情況，降低了復(fù)雜出現(xiàn)的概率。

2.1 針對(duì)奧陶系—洗象池組復(fù)雜處理的優(yōu)化思路

四開(kāi)?241.3 mm 鉆頭鉆至奧陶系— 洗象池組，若井下出現(xiàn)復(fù)雜，繼續(xù)鉆進(jìn)困難，則可提前下入?219.08 mm 懸掛套管。五開(kāi)?190.5 mm 井眼鉆至燈影組頂，懸掛?168.28 mm 套管，回接?177.8 mm 套管。六開(kāi)?139.7 mm 鉆頭鉆至完鉆井深，懸掛?114.3 mm尾管。

2.2 針對(duì)高臺(tái)組頂部復(fù)雜處理的優(yōu)化思路

四開(kāi)?241.3 mm鉆頭鉆至高臺(tái)組頂部后，若井下正常，則繼續(xù)鉆進(jìn)至燈影組頂部，下入?177.8 mm＋?184.15 mm 套管，采用先懸掛再回接的固井方式。五開(kāi)采用?149.2 mm鉆頭鉆至完鉆井深，下?127 mm尾管完井。

3 上部地層井漏復(fù)雜處理技術(shù)

3.1 沙溪廟—涼高山地層空氣鉆井技術(shù)

YT1井660.4 mm井眼沙溪廟—涼高山地層設(shè)計(jì)為聚合物鉆井液鉆進(jìn)，第一趟鉆鉆遇裂縫性井漏，平均漏速為24 m3／h，水泥堵漏1次，恢復(fù)鉆進(jìn)，損失時(shí)間88 h。后變更為空氣／霧化鉆進(jìn)，提速效果顯著?？諝猓F化鉆井兩趟鉆，耗時(shí)12.50 d，作業(yè)井段61.55～401.00 m，完成進(jìn)尺339.45 m，機(jī)械鉆速為1.60 m／h，未發(fā)生故障復(fù)雜，有效減少了漏失，防止了表層井漏帶來(lái)的環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)縮短了鉆井周期，為后續(xù)鉆進(jìn)創(chuàng)造了良好條件。

3.2 自流井—龍?zhí)督M裂縫性井漏復(fù)雜處理技術(shù)

YT1 井444.5 mm、333.4 mm 井眼涼高山組、自流井組、須家河組、嘉三段、嘉二段、嘉一段、飛仙關(guān)組、長(zhǎng)興組、龍?zhí)督M層段預(yù)測(cè)地層壓力系數(shù)介于1.00～1.25，使用密度為1.07～1.32 g／cm3的鉆井液鉆進(jìn)，作業(yè)井段401～3 319 m，完成進(jìn)尺2 918 m，鉆井周期126 d。鉆遇漏層15 個(gè)，綜合應(yīng)用隨鉆堵漏劑＋剛性粒子堵漏劑復(fù)配、橋塞堵漏劑＋剛性粒子堵漏劑＋一袋式隨鉆承壓堵漏劑復(fù)配、水泥堵漏技術(shù)，不斷優(yōu)化堵漏配方和工藝，實(shí)施堵漏30次，堵漏成功率提高到50%。該段井漏復(fù)雜損失時(shí)間為39.92 d，復(fù)雜時(shí)率為31.68%，漏失鉆井液3 899.4 m3。

4 四開(kāi)241.3 mm井眼安全鉆井技術(shù)

4.1 十字鋪組—高臺(tái)組頂安全鉆井技術(shù)

4.1.1 技術(shù)難點(diǎn)

1）四開(kāi)鉆進(jìn)扭矩介于28～30 kN·m，劃眼扭矩介于30～33 kN·m，后續(xù)繼續(xù)鉆進(jìn)扭矩可能會(huì)逐漸增大，鉆具疲勞損壞的風(fēng)險(xiǎn)大。

2）上部地層龍馬溪— 寶塔組漏失壓力系數(shù)低，鉆進(jìn)密度1.42 g／cm3，下部壓力系數(shù)無(wú)法精準(zhǔn)確定，若鉆遇異常高壓層，導(dǎo)致上漏下噴，以及漏噴轉(zhuǎn)換，井控風(fēng)險(xiǎn)大。

3）裸眼段長(zhǎng)，長(zhǎng)時(shí)間低密度鉆進(jìn)可能造成井壁失穩(wěn)垮塌。

4.1.2 優(yōu)化技術(shù)

采用241.3 mm PDC 鉆頭＋1°彎螺桿（帶234 mm扶正器）組合鉆進(jìn)；優(yōu)選鉀聚磺鉆井液，密度介于1.37～1.45 g／cm3，黏度介于45～55 s，HTHP 失水不超過(guò)12 mL；起鉆前泵入適當(dāng)密度和體積的高密度鉆井液；鉆進(jìn)中振動(dòng)篩使用率達(dá)100%，除砂器、除泥器使用率為85%，離心機(jī)使用率為純鉆時(shí)間的70%，除硫劑含量介于1%～3%，pH 值在10 以上；維護(hù)井漿含0.03%～0.10% KPAM、3%～5% RSTF、3%～5%SMP-1、0.5%～1.0%PAC-LV、3%～4%FK-10、3%～5% FRH、1%～3% 除硫劑、0.2%～0.3%SP-80。有井塌跡象時(shí)，增加1%～2%防塌劑用量。

4.1.3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果

綜合應(yīng)用YT1井十字鋪組—高臺(tái)組頂鉆具組合優(yōu)化、鉆井液性能控制技術(shù)，作業(yè)井段4 788～5 242 m，完成進(jìn)尺454 m，鉆井周期59 d。鉆進(jìn)中井漏21次，堵漏21 次，堵漏效果較好。損失時(shí)間27.21 d，復(fù)雜時(shí)率46.12%，漏失鉆井液1 269.8 m3。通過(guò)優(yōu)化方案，精細(xì)操作，沒(méi)有發(fā)生溢流、垮塌、鉆具故障、卡鉆故障。

4.2 高臺(tái)組安全鉆井技術(shù)

4.2.1 技術(shù)難點(diǎn)

YT1井四開(kāi)241.3 mm井眼龍?zhí)督M—高臺(tái)組頂預(yù)測(cè)地層壓力系數(shù)介于1.25～1.65。用密度為1.42 g／cm3的鉆井液安全鉆至奧陶系十字鋪組井深4 788 m。精細(xì)開(kāi)展地質(zhì)資料分析，下調(diào)高臺(tái)組地層壓力系數(shù)至1.30，后續(xù)鉆進(jìn)中寒武系存在大斷層，存在地質(zhì)情況難以預(yù)測(cè)、設(shè)計(jì)與實(shí)鉆差異大導(dǎo)致地層易漏、易塌、高扭矩、漏噴風(fēng)險(xiǎn)大、低密度鉆進(jìn)易塌等作業(yè)難點(diǎn)。

4.2.2 優(yōu)化技術(shù)

針對(duì)高臺(tái)組地層存在的高扭矩（頂驅(qū)啟動(dòng)扭矩33 kN·m，常規(guī)鐘擺組合鉆進(jìn)扭矩25～27 kN·m）、大摩阻（上提摩阻75～80 t，下放摩阻30～35 t）、漏噴風(fēng)險(xiǎn)大的安全鉆井技術(shù)難題，從鉆具組合優(yōu)化、鉆具保障、鉆井液性能優(yōu)化、井下液面監(jiān)測(cè)、精細(xì)控壓鉆井等方面制訂了復(fù)雜預(yù)防與安全鉆井技術(shù)措施。

4.2.3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果

鉆井作業(yè)中，首先全井混入使用3%～6%隨堵，鉆進(jìn)至井深5 393.47 m 井漏失返；使用50%～57%的高濃度堵漏劑實(shí)施3 次堵漏、處理9 d，效果不明顯；其后實(shí)施降密度作業(yè)，制訂了降密度鉆進(jìn)的防溢流、防沉砂卡鉆、防石膏縮徑卡鉆等安全施工方案，鉆井液密度由1.27↓1.20 g／cm3，用4 d 安全鉆至高臺(tái)組底井深5 500 m中完。實(shí)鉆在高臺(tái)組作業(yè)井段5 242～5 500 m，完成進(jìn)尺258 m，鉆井周期22 d，實(shí)現(xiàn)了安全鉆進(jìn)，沒(méi)有發(fā)生鉆井故障。

5 復(fù)雜處理新技術(shù)試驗(yàn)

5.1 試驗(yàn)多次開(kāi)關(guān)旁通閥，實(shí)現(xiàn)不起鉆堵漏工藝

在韓家店組井漏井段使用多次開(kāi)關(guān)旁通閥，共投球打開(kāi)旁通閥4 次，關(guān)閉旁通閥3 次，順利進(jìn)行3次堵漏施工，通過(guò)旁通閥進(jìn)行堵漏循環(huán)33 h，旁通閥正常工作時(shí)間476 h，解決了現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行大粒徑材料堵漏作業(yè)需起鉆更換鉆具組合的問(wèn)題，大幅度降低了堵漏施工時(shí)間。

5.2 強(qiáng)增斜井段定向穩(wěn)斜技術(shù)

241.3 mm 井眼龍?zhí)丁?滄浪鋪地層增斜趨勢(shì)明顯，采用復(fù)合鉆進(jìn)輕壓吊打穩(wěn)斜效果不佳，鉆壓降低至3～6 t仍然增斜，增斜率為0.2°～0.3°／30 m（表1）。后采用PDC 鉆頭＋185 mm × 1.25°（或1.00°、1.50°）螺桿（帶234 mm 或236 mm 扶正器）、鐘擺鉆具等多種鉆具組合，11 趟鉆完成定向作業(yè)井段3 319～5 500 m，進(jìn)尺2 181 m。

表1 YT1井241.3 mm井眼定向作業(yè)效果統(tǒng)計(jì)表

5.3 定向托壓復(fù)雜防治技術(shù)

190 mm 井眼高臺(tái)組、龍王廟、滄浪鋪地層定向托壓嚴(yán)重、工具面不穩(wěn)，影響作業(yè)效率。采用190.5 mm PDC（復(fù)合）鉆頭＋159 mm×1.25°（或1.50°）彎螺桿（帶180 mm扶正器）等多種鉆具組合鉆進(jìn)，燈四段和燈二段定向復(fù)合增斜，提前優(yōu)化設(shè)計(jì)，做好井斜預(yù)留量，盡量減少定向作業(yè)；用復(fù)合鉆頭能有效穿越茅口組和棲霞組的硅質(zhì)和燧石地層，并緩解托壓；190 mm 井眼15 趟鉆完成定向作業(yè)井段5 500.00～6 704.20 m，進(jìn)尺1 204.20 m。

5.4 縮徑井段擴(kuò)眼技術(shù)試驗(yàn)

190 mm 井眼整體井徑擴(kuò)大率僅2.7%，二疊系膏巖和筇竹寺組頁(yè)巖井段普遍存在縮徑現(xiàn)象，最小井徑為186.66 mm（井深5 748 m 處），下套管阻卡風(fēng)險(xiǎn)大。用185 mm雙向微擴(kuò)眼器開(kāi)展擴(kuò)眼試驗(yàn)，完成擴(kuò)眼井段5 539.20～5 900.60 m，6 097.60～6 151.60 m，擴(kuò)眼長(zhǎng)度415.40 m，第一次擴(kuò)眼后井徑擴(kuò)大率提高到4.3%，第二次擴(kuò)眼后整體井徑擴(kuò)大率達(dá)到5.6%，較擴(kuò)眼前提高1.2倍，保障了套管順利下放到位。

5.5 精細(xì)控壓鉆井技術(shù)

5.5.1 精細(xì)控壓防漏堵漏

四開(kāi)鉆進(jìn)應(yīng)用精細(xì)控壓鉆井技術(shù)，摸索出龍?zhí)督M至高臺(tái)組地層漏失壓力，通過(guò)控壓循環(huán)逐步摸索將鉆井液密度由1.42 g／cm3下調(diào)至1.20 g／cm3，降低了井漏損失。后期鉆進(jìn)中通過(guò)對(duì)精細(xì)控壓出入口流量的對(duì)比、立壓實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)等措施，及時(shí)發(fā)現(xiàn)、預(yù)警漏層20 個(gè)，通過(guò)精細(xì)控壓循環(huán)實(shí)施堵漏作業(yè)達(dá)70余次，成功避免了惡性漏失引起的卡鉆。

5.5.2 精細(xì)控壓固井

四開(kāi)裸眼井段長(zhǎng)達(dá)2 190 m，漏層多，反復(fù)堵漏僅能提高地層承壓能力至1.31，為確保固井作業(yè)中不漏不溢、井壁穩(wěn)定，保證固井質(zhì)量，通過(guò)精細(xì)控壓循環(huán)降密度至1.16 g／cm3，采用多級(jí)漿柱架構(gòu)、精細(xì)控壓固井自動(dòng)閉環(huán)控壓系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了固井全過(guò)程井筒壓力自適應(yīng)精準(zhǔn)控制，維持固井全過(guò)程井底壓力系數(shù)為1.26，“零漏失”完成了固井施工。

6 應(yīng)用效果

YT1 井原設(shè)計(jì)五開(kāi)149.2 mm 鉆頭鉆至燈影組6 297 m完鉆。實(shí)鉆鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)完鉆層位后，由于目的層無(wú)顯示，更改設(shè)計(jì)后加深鉆至陡山沱組井深7 284 m完鉆。通過(guò)集成應(yīng)用井漏、縮徑、阻卡等復(fù)雜處理技術(shù)，穿越漏層21個(gè)，縮徑井段長(zhǎng)268 m，復(fù)雜時(shí)率17.47%，避免了惡性卡鉆。鉆井周期662.42 d（不含組停），鉆機(jī)月速為329.87 m／臺(tái)月。

7 結(jié)論

1）優(yōu)化形成五開(kāi)非標(biāo)井身結(jié)構(gòu)，并備用套管，提高了井下惡性復(fù)雜處理能力，減少了多壓力系統(tǒng)在同一井眼段情況，降低了復(fù)雜出現(xiàn)的概率。

2）持續(xù)優(yōu)化鉆具組合、鉆井液性能、綜合堵漏技術(shù)，依托地層壓力精準(zhǔn)預(yù)測(cè)，解決了十字鋪組—高臺(tái)組斷層發(fā)育、地層壓力預(yù)測(cè)不準(zhǔn)導(dǎo)致的地層易漏、易塌、低密度鉆進(jìn)漏噴風(fēng)險(xiǎn)大、高扭矩等作業(yè)難點(diǎn)，安全穿越十字鋪組—高臺(tái)組，實(shí)現(xiàn)了加深鉆進(jìn)。

3）開(kāi)展復(fù)雜處理技術(shù)試驗(yàn)，取得了積極效果。實(shí)施氣體鉆井技術(shù)，能夠快速穿過(guò)表層井漏復(fù)雜井段，縮短鉆井周期。在漏層多、頻發(fā)井漏風(fēng)險(xiǎn)大的層段使用多次開(kāi)關(guān)旁通閥，可以減少起下鉆趟數(shù)及作業(yè)時(shí)間，有效縮短了井漏處理時(shí)間，同時(shí)減小了井控風(fēng)險(xiǎn)。在地層壓力預(yù)測(cè)不精準(zhǔn)層段，運(yùn)用精細(xì)控壓鉆井裝備及技術(shù)能實(shí)現(xiàn)井底壓力及安全密度窗口的探索，通過(guò)精準(zhǔn)使用合適的鉆井液密度，減少鉆井液漏失，降低了井控風(fēng)險(xiǎn)。

4）鉆頭適應(yīng)性還不強(qiáng)，總體機(jī)械鉆速較低，單只鉆頭進(jìn)尺少，起下鉆次數(shù)多，還有待繼續(xù)攻關(guān)。高臺(tái)組井漏段地層造斜趨勢(shì)難以把握，井眼軌跡控制困難，定向作業(yè)效率低。需要繼續(xù)應(yīng)用鉆井新工藝、新技術(shù)系統(tǒng)解決鉆井復(fù)雜難題。