潮水盆地页岩气深孔施工技术

贠建林

（甘肃煤田地质局145队，甘肃 张掖 734000）

本井位于潮水盆地东部、红柳园坳陷内，南距民勤县城32km，主要查明调查区页岩气形成地质条件和资源潜力，为潮水盆地页岩气资源评价和勘查开发提供基础资料。要求钻机满足3000m深度，全孔取心，配合岩性解析在规定时间内采取岩心，经过分析论证，选择了TSJ3000/445A钻机配加厚Φ89mm特制绳索钻具，以满足上述要求。

1 钻孔设计及技术要求

设计井深2600m，采取绳索取心工艺，泥页岩取心收获率≥80%，目的层取心收获率≥90%，泥页岩心提升时间限定为：井深1000m以浅，取心内筒从提升开始至出口时间小于20min，从出井口到岩心装罐完时间小于10min。井深1000m以深，从提升开始至出口时间不大于0.02min/m×H(H为深度，m)。

2 钻孔结构

根据施工情况，拟采用三开井身结构：

一开：采用Φ311mm钻头开孔，钻至第四系黄土以下稳定坚硬的未分化岩层，下入Φ244.5mm套管固井，封割疏松、坍塌地层及第四系含水层。

二开：如果白垩系地层松散、不稳定或存在复杂层段，则采用Φ216mm钻头快速穿过复杂层段，再下入Φ194mm套管护壁，套管下入深度依据实际地层情况确定。

三开：采用Φ152mm钻头取心钻至井底。

井身结构如图1所示：

图1 井身结构

3 钻具组合

一开：Φ311mm钻头＋Φ295mm稳定器＋Φ228.6mm钻铤Φ229mm接头＋Φ203.2mm钻铤＋Φ159mm 钻铤＋Φ127mm钻杆；

二开：Φ216mm钻头＋Φ203.2mm钻铤＋Φ159mm钻铤＋Φ127mm加重钻杆＋Φ89mm钻杆；

三开：Φ152mm钻头＋Φ127mm取心器＋Φ98mm加重钻杆＋Φ89mm钻杆；

4 主要设备（见表1）

表1 钻机型号及钻探主要设备一览表

5 主要施工技术

5.1 钻井液

5.1.1 一开井段钻井液类型及性能

(1)钻井液配方（膨润土钻井液体系）。8%～10%膨润土+0.4%Na2CO3+0.3%NaOH+0.2%～0.4%CMC+2%～3%MMH+重晶石;

(2)钻井液性能。密度：1.10～1.20g/cm3,漏斗黏度60～90s,API失水≤10mL;

5.1.2 二开井段钻井液类型及性能

(1)钻井液配方（钾钙基聚磺钻井液体系）。4%膨润土+0.2%Na2CO3+0.5%KOH+0.6%～0.8%MAN101+8%～10%KCl+0.6%～0.8%MAN104+2%～3%SMP+0.3%～0.5%NPAN+2%～3%SPNH+3%～5%磺化沥青+2%QCX+0.2%～0.5%CaO+1%～2%低荧光润滑剂+重晶石；

(2)钻井液性能。密度：1.20～1.30g/cm3,漏斗黏度45～80s,API失水≤5mL，泥饼≤0.5mm,PH8～10,含砂量≤0.5；

5.1.3 三开井段钻井液类型及性能

(1)钻井液配方（钾钙基聚磺钻井完井液体系）。4%膨润土+0.2%Na2CO3+0.5%KOH+0.6%～0.8%MAN101+8%～10%KCl+0.6%～0.8%MAN104+2%～3%SMP+0.5%～0.7%NPAN+2%～3%SPNH+5%磺化沥青+2%QCX+1%WC+0.2%～0.5%CaO+1%～2%低荧光润滑剂+重晶石；

(2)钻井液性能。密度：1.30～1.35g/cm3,漏斗黏度45～80s,API失水≤4mL，泥饼≤0.5mm,PH8～10,含砂量≤0.5；

5.2 固井

调整钻井液性能，确保井内稳定，井眼畅通，井底无沉砂；按施工设计要求对下部管及接头、附件等所有丝扣连接处做好固定，保证入井套管完好无损；做好水泥及外加剂的运输管理和地层承压试验，防止井漏；认真通井，消除狗腿，使井眼轨迹平滑，保证井壁稳定；注水泥浆必须按照固井施工设计进行，确保连续施工，最后做好固井质量检测。

5.3 钻进取心

操作要平稳、轻提、轻放、慢卸，严禁猛刹猛放，下钻距井底3～5m开泵循环，循环正常后，缓慢下钻到井底试转，钻进0.3～0.5m后再调整到最佳最佳参数；特别要强调深孔钻进在投放取心内管时，要不断总结经验，逐步完善取心绞车智能数字计时仪器，准确判断到达孔底时间，既能节省取心钢丝绳，节约取心辅助时间，而且极大提高了回次取心的准确性和可靠性。

5.4 应对主要工序处理措施

5.4.1 控制井斜措施

（1）严把设备安装质量关，保证天轮、导管、井口保持三点一线，孔口管下正、牢固；

（2）钻进做到轻压、慢转，控制转速，合理选择钻进参数，三班操作一致；

（3）不要频繁更换钻进方法，以免造成孔壁间隙不均匀，在不稳定地层采用优质泥浆护壁，防止井径变大；

（4）使用重量大于所需钻压加压时，要使中和点落在钻铤上；

（5）在软硬交错地层采用吊打，增减钻压要适当，送钻均匀，采用低钻压较高转速；

（6）正常钻进中采用单点测斜仪进行井斜监控，要求每钻进30m测量一次井斜，若出现超标趋势，马上采取纠斜措施。

通过上述措施的控制，该井从开孔到2786.56m终孔时，井斜没有超过11°。

5.4.2 坍塌、掉块应对措施

该井在1000m左右，有轻微掉块现象，通过适当增加NPAN、磺化沥青的含量，在不提粘的情况下，起到了防塌降滤失效果和润滑抑制作用；终孔测井时，在1780～1820m段，有较大坍塌现象，测井探管无法穿过，经过反复测试，在三开钻井液配方的基础上，加长循环槽的长度，逐渐加大重晶石粉的含量，直到最优含量时（一定要防止地层压漏），井内沉渣逐步排出，测井时探管顺利穿过，后来由于测井设备出现了故障，过了48h，探管仍然一次性到达井底，有效地解决了坍塌问题。

5.4.3 井漏的应对措施

施工过程中，上部700～800m左右有轻微漏失现象，通过增加膨润土、MAN104等材料的含量，提高钻井液的黏度和切力，堵住渗漏现象；1500m左右出现了中等漏失，立即起钻，检查泥浆泵，配制堵漏泥浆，主要增加膨润土、SMP、SPNH、QCX等材料含量，调整粘切，然后将钻具下至漏失层位，用小排量将堵漏浆泵入漏失层位顶部，静止堵漏4～6h（防止因泥浆静止时间长静切过大而切漏地层），必须保持井内灌满钻井液，再在漏层顶部小排量循环0.5h，再逐渐开至正常排量循环，最终解决了整个过程中井内钻井液漏失的情况。

5.4.4 环保措施

（1）严格按照施工平面图布置生产生活区域，不得超过占规定地面积；

（2）做好油、水、电等管线连接，加强设备维护保养，杜绝跑、冒、滴、漏现象发生；

（3）生活垃圾、工作现场废弃物集中归类，施工结束后统一处理；

（4）泥浆处理配置了振动筛、除砂器等泥浆净化设备，加快了泥浆的循环净化，杜绝了废弃物的排放，最大限度地减少了污染，全井未排放一滴废泥浆，从井内流出的废泥浆经净化后再次利用，既节约了泥浆材料和生产用水费用，又保护了环境，实现了绿色钻井。

（5）钻井结束后，将钻渣按环保要求拉到指定的地方，对现场进行了平整恢复。

6 结语

深孔绳索取心钻井在设备配置上一直是个难题，常规岩心钻机满足不了深度要求，带转盘钻机施工时常规取心钻具很难满足扭矩要求，我队经过反复论证，决定将Φ89mm、壁厚9.35mm钻具两端内径加大至钻具本身内径，配置TSJ3000/445A钻机，施工过程中，加强对泥浆配置、测试、管理，并对取心装置不断改进，顺利完成了该井的钻井施工，完井深度2786.56m，各项工程质量满足设计及合同要求，创造了我队乃至省内深孔绳索取心钻井新纪录，取得了良好的经济效益和社会效益。