川东北超深井钻井技术发展现状

何英君(中石化华北石油工程有限公司西部分公司， 河南 郑州 450000)

川东北超深井钻井技术发展现状

何英君(中石化华北石油工程有限公司西部分公司， 河南 郑州 450000)

川东北工区多为超深井，钻井的复杂性和施工难度明显增大，深部地层钻井效率低、风险大，直接影响到油田的勘探开发速度和安全生产。系统总结评价各类钻井技术在元坝区块超深井施工中的应用情况，形成完善的、具有针对性的超深井工艺技术，全面推广研究成果，对提高超深井钻井工程施工水平，实现降本增效具有重要意义。

川东北；超深井；钻井技术；现状分析

1 井下动力钻具钻井工艺技术

(1)螺杆加高效PDC钻头钻井技术 元坝区块进入海相地层后，包括雷口坡组、嘉陵江组、飞仙关组和长兴组，其主要岩性是膏岩、灰岩、白云岩，可钻性较好，在海相井段使用“PDC+螺杆”复合钻井，机械钻速得到了显著提高，取得了良好的经济效益。定向井段使用高温MWD和耐高温高压螺杆，井身质量良好，达到施工要求。在元坝121H井陆相井段尝试使用“PDC+螺杆”复合钻井，平均机械钻速较邻井提高23．3%，提速效果显著。

对于川东北地区陆相地层PDC的选择非常重要，耐磨性要好，螺杆选择中低速螺杆，与钻头适应，可提高机械转速同时增加进尺。下部海相地层，可钻性强，PDC钻头较实用，配合螺杆，机械钻速较高，建议选用中低速、大扭矩、抗高温和长寿命螺杆，以满足深部地层要求，减少起下钻时间，提高纯钻时效。

(2)水力脉冲空化射流钻井技术 水力脉冲空化射流钻井工具依靠液压脉冲振荡腔及反馈腔产生脉冲波动，作用于脉动活塞产生脉动钻压，带动钻头振动，实现脉动冲击加压振动钻井。

在川东北元坝121H井试验水力脉冲空化射流钻井技术，使用工具两套、入井四次，钻井进尺493m，相比邻井段及相邻井同井段机械钻速平均提高17．9%。但是水力脉冲空化射流技术受结构设计影响，单个震荡器的震击力不足，在中硬地层使用，提速的效果不太明显，有待进一步改进。

(3)涡轮加孕镶金刚石钻头钻井技术 涡轮钻井技术是高研磨性地层提高钻井速度的有效技术，与牙轮钻头相比，该技术可提高机械钻速2～4倍，钻头寿命提高5～8倍，降低钻井综合成本。

元坝区块须家河组地层主要为灰色粉质砂岩、灰色粉质泥岩、灰色细砂岩，砂岩胶结致密、硬度大、石英含量高、研磨性强，地层可钻性差，且存在泥岩、页岩夹层，机械钻速低，须家河组平均机械钻速0．7m/h左右。由于地层高研磨性，PDC钻头无法得到有效应用，牙轮钻头平均寿命在10小时左右，平均机械钻速在0．5m/h左右，钻进速度慢，导致钻井周期延长，是制约钻井提速提效的主要“瓶颈”，也是元坝气田最具钻井提速提效潜力的井段。元坝121H井在4723．05～4799．21井段使用国产NX826孕镶金刚石+2FWL-240涡轮平均机械钻速达到0．75m/h，比邻井相邻井段平均机械钻速0．56m/h，提高了31．6%。元坝272H井在须家河井段使用进口涡轮钻具+孕镶金刚石钻进，平均机械钻速1．21m/h，机械钻速接近邻井在同层位常规钻井的2．1倍左右。试验表明，进口涡轮钻具+孕镶金刚石钻头在硬地层条件下能够稳定的工作，其高速度大扭矩的工作特点为井底钻头提供了良好工作条件，达到提速提效目的。

2 泡沫钻井技术、空气钻井技术

川东北元坝气田上部地层砂泥岩互层频繁，硬度大，研磨性强，可钻性差，采用常规钻井液钻井方式机械钻速较慢，因此为了加快该地区开发进程，在钻井施工过程中采用了泡沫钻井、空气钻井和液体欠平衡钻井等欠平衡钻井技术，取得了良好的效果，有效地提高了该井的机械钻速，降低了钻井周期。

(1)泡沫钻井技术 在元坝121H、元坝225H、元坝272H井一开井段采用泡沫钻井技术，平均机械钻速4．19m/h，对比邻井常规钻井，机械钻速大幅度提高，平均机械钻速相比邻井同井段提高224．81%，节约了钻井周期和成本，取得了良好的经济效益。

泡沫钻井技术以泡沫和空气为介质，携带岩屑，在川东北地区上部陆相地层剑门关、蓬莱镇组地层，具有浅表地层水时，在空气钻井不能满足携岩的情况下可采用泡沫钻井技术，但出水量不宜过大，一般不超过3m3/h(与井壁稳定性有关)。

(2)空气钻井技术 元坝区块二开地层为侏罗系蓬莱镇组、遂宁组和上沙溪庙组，地层厚度大，地层岩性不均一，以泥岩和石英砂岩为主，岩石坚硬、可钻性差，但地层相对稳定，没有油气、水层，比较适合空气钻井。

元坝121H、元坝225H、元坝272H井二开空气钻井平均机械钻速达到了13．54m/h，平均进尺2563．57m，平均节约周期11．90天，取得了较好的效果。

空气钻井技术针对川东北地区侏罗系蓬莱镇组、遂宁组和上沙溪庙组地层，在地层不出水或微量出水，不含浅层气、硫化氢的情况下，可采用空气钻井技术，若地层出水量增加，井壁失稳出现掉块但未大面积坍塌情况下，可转空气泡沫钻井。在地层不出水，含有浅层天然气，不含硫化氢情况下，可钻用氮气钻井技术。

3 结语

①对于川东北地区陆相地层PDC的选择非常重要，耐磨性要好，螺杆选择中低速螺杆，与钻头适应，可提高机械转速同时增加进尺。②涡轮加孕镶金刚石钻头钻井技术针对须家河组高研磨性石英砂岩地层，提速效果好，同时井身质量也能得到很好控制。③针对川东北工区，总结了空气钻井、泡沫钻井，能显著提高上沙溪庙组以上地层机械钻速。

[1]蒋祖军,郭新江，等.天然气深井超深井钻井技术[M].中国石化出版社，2011,1-21.

[2]张燕.近年来国外钻井技术比较分析[J],长江大学学报,2008,5:282-284.

[3]张金成.普光七天钻井技术发展和展望[J].石油钻探技术,2008,5:5-9.