長(zhǎng)嶺氣田深層火山巖欠平衡水平井鉆井完井技術(shù)

譚有志

（吉林油田公司工程技術(shù)處，吉林 松原 138000）

長(zhǎng)深井區(qū)欠平衡水平井鉆井存在諸多技術(shù)難題，施工難度較大，通過(guò)鉆井技術(shù)攻關(guān)，現(xiàn)已在長(zhǎng)嶺地區(qū)成功實(shí)施了兩口深層火山巖天然氣欠平衡水平井---長(zhǎng)深平1和平2井，展示了水平井鉆井技術(shù)的良好應(yīng)用效果。目前，該地區(qū)正在施工的兩口水平井長(zhǎng)深平3和平4井都已進(jìn)入了水平段。

1 鉆完井技術(shù)難點(diǎn)及解決對(duì)策

1.1 技術(shù)難點(diǎn)

1.1.1 井深、井眼摩阻大，鉆壓傳遞困難，下部地層硬、溫度高，容易出現(xiàn)螺桿滯動(dòng)。

1.1.2 長(zhǎng)嶺火山巖氣藏壓力高、產(chǎn)氣量大，采用水平井鉆井，井噴控制難度增加。

1.1.3 裸眼段長(zhǎng)、鉆具重力大，鉆柱摩擦阻力大，且高溫條件下，提高鉆井液高溫?cái)y巖能力和潤(rùn)滑性，是深層水平井鉆井的關(guān)鍵。

1.1.4 長(zhǎng)嶺火山巖氣藏高含CO2，對(duì)固井完井的防腐技術(shù)要求較高。

1.2 解決對(duì)策

1.2.1 選擇輸出扭矩大，滯動(dòng)扭矩高且能夠抗130度高溫以上的螺桿鉆具進(jìn)行軌跡控制。

1.2.2 通過(guò)與休斯等鉆頭廠家合作對(duì)鉆頭進(jìn)行個(gè)性化設(shè)計(jì)。

1.2.3 適當(dāng)增加探頂段長(zhǎng)度，合理設(shè)計(jì)探頂段井斜角，同時(shí)探頂段設(shè)計(jì)低造斜率。

1.2.4 合理鉆井液配方，研究高溫復(fù)合性潤(rùn)滑劑，有效消除泥餅并在井壁上形成油膜，進(jìn)而達(dá)到潤(rùn)滑作用。

2 鉆完井技術(shù)研究與應(yīng)用情況

通過(guò)近兩年的研究與試驗(yàn)，形成了長(zhǎng)嶺地區(qū)深層天然氣欠平衡水平井鉆井完井配套技術(shù)，為松南深層天然氣的高效開(kāi)提供了技術(shù)保障。

2.1 井身剖面優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)

針對(duì)地層造斜難點(diǎn)和入靶特點(diǎn)，優(yōu)選了三增井身剖面。

第一增斜段30米，設(shè)計(jì)造斜率為4°/30m；第二增斜段設(shè)計(jì)造斜率為6-7°/30m，為中曲率下限，第三增斜段采用2-3°/30m的86米微增探頂，可滿足A點(diǎn)垂深提前15米、滯后30米的要求。

2.2 井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)

在長(zhǎng)深平1井鉆井工程方案設(shè)計(jì)時(shí)，將技術(shù)套管下至登婁庫(kù)組氣層上部，下深3475米，需要在二開(kāi)井段就進(jìn)行造斜，將表層套管下深1200米，將四方臺(tái)組以上地層全部進(jìn)行封隔。

長(zhǎng)深平2井將技術(shù)套管下深由原來(lái)的登3段頂部調(diào)整至泉一段底部，適應(yīng)提高造斜段造斜率，將技術(shù)套管下到直井段，直接采用Φ215mm鉆頭造斜。

長(zhǎng)深平2井上部造斜段在井深增加地層可鉆性變差的情況下，由于井身結(jié)構(gòu)的優(yōu)化提高了平均機(jī)械鉆速，提高幅度達(dá)到1.14倍；另外，由于技術(shù)套管下到直井段縮短了二開(kāi)施工時(shí)間，將表層套管下深由原來(lái)的1200米縮短至900米，不但節(jié)省材料消耗，而且縮短了2天施工時(shí)間，平均每米鉆井成本由原來(lái)的1.5萬(wàn)元以上降至目前的1.2萬(wàn)元以下。

2.3 螺桿鉆具優(yōu)選技術(shù)

通過(guò)與廠家合作優(yōu)選了選擇輸出扭矩大，滯動(dòng)扭矩高且能夠抗130度高溫的螺桿鉆具進(jìn)行軌跡控制。要求設(shè)計(jì)螺桿鉆具具有低轉(zhuǎn)速大扭矩特性，盡量低于鉆頭允許的最高轉(zhuǎn)速。

通過(guò)以上優(yōu)選，在長(zhǎng)深平1井以及后期施工的水平井中應(yīng)用的螺桿鉆具純鉆進(jìn)時(shí)間都超過(guò)了70小時(shí)，而且性能穩(wěn)定未發(fā)生螺桿鉆具失效或損壞。

2.4 鉆頭優(yōu)選及合理使用技術(shù)

與鉆頭廠家進(jìn)行合作對(duì)其進(jìn)行個(gè)性化設(shè)計(jì)。以滿足高轉(zhuǎn)速（200rpm)和適應(yīng)不同井斜井段使用要求。在鉆頭使用過(guò)程中，井斜超過(guò)60度以后，每只新鉆頭下至井底后，首先要進(jìn)行復(fù)合鉆進(jìn)一段，一是觀察記錄此鉆進(jìn)井段的鉆具扭矩，為鉆頭使用后期扭矩變化提供參考；二是對(duì)鉆頭進(jìn)行一定的磨合，合理使用鉆頭；另外，合理控制軌跡，給鉆頭使用后期預(yù)留更多的復(fù)合鉆進(jìn)機(jī)會(huì)，以便對(duì)鉆具扭矩進(jìn)行隨鉆監(jiān)測(cè)，增加對(duì)鉆頭磨損情況的及時(shí)分析判斷，確定合理的起鉆時(shí)間。

2.5 氣井欠平衡水平井壓力控制技術(shù)

通過(guò)理論研究與實(shí)踐，形成了欠平衡水平井壓力控制技術(shù)。使井底欠壓值控制在1.0MPa以內(nèi)，保證地層流體總是流入環(huán)空即可。為此在水平井欠平衡中采用以下技術(shù)：

2.5.1 合理使用和及時(shí)調(diào)整鉆井液密度，控制欠壓值，進(jìn)而控制井筒進(jìn)氣量。

2.5.2 采用隨鉆鉆井液當(dāng)量密度監(jiān)測(cè)技術(shù)，進(jìn)行井底鉆井液當(dāng)量密度時(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并通過(guò)調(diào)節(jié)節(jié)流閥，控制套壓，進(jìn)而控制井底壓力。

2.6 大斜度下的鉆井液高溫抗污染和攜巖技術(shù)

在高溫、低密度以及大井斜情況下，對(duì)鉆井液高溫抗污染和攜巖能力提出了更高要求。為此研究了新型鉆井液配方，使鉆井液在高溫低密度條件下以及高濃度巖屑污染情況下，鉆井液性能穩(wěn)定，仍具有合理的動(dòng)切力和流變特性。從實(shí)驗(yàn)可以看出，該鉆井液在150℃16小時(shí)滾動(dòng)后切力7Pa，而加入3%易造漿的地層土后，鉆井液性能變化不大，能夠滿足150℃高溫條件下攜巖的要求。該鉆井液在現(xiàn)場(chǎng)施工中也表現(xiàn)出良好的技術(shù)性能，滿足了低密度、低固相條件下的井壁穩(wěn)定及攜巖要求，保證起下鉆通暢。

2.7 鉆井液高溫潤(rùn)滑技術(shù)

研究了高溫復(fù)合性潤(rùn)滑劑，有效消除泥餅并在井壁上形成油膜，進(jìn)而達(dá)到潤(rùn)滑作用。從潤(rùn)滑性評(píng)價(jià)結(jié)果看，加入白油和乳化劑后，泥餅粘附系數(shù)和極壓潤(rùn)滑值明顯降低，潤(rùn)滑性顯著提高；泥餅濾失和滲透性濾失實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示濾失量和滲透濾失量均比較小，證明泥餅致密，泥餅厚度0.3mm，韌度較好。從現(xiàn)場(chǎng)施工來(lái)看，施工中泥餅潤(rùn)滑能力較強(qiáng)，粘附系數(shù)較好地控制在1分鐘0.08以內(nèi)，10分鐘0.15以內(nèi)；定向鉆進(jìn)加壓和擺工具面順暢，復(fù)合鉆進(jìn)過(guò)程中扭矩平穩(wěn)，表明鉆井液潤(rùn)滑效果明顯，很好地滿足了工程上井眼軌跡控制要求。

2.8 深層火山巖水平井固井完井技術(shù)

2.8.1 完井工藝技術(shù)

2.8.1.1 為了有效地保護(hù)好氣藏，提高完井效率，水平段采用篩管完井或裸眼完井方式；為了確保完井水泥返至地面和提高完井密封性能，完井采用先懸掛再回接的完井方式。

2.8.1.2 為了確保完井管材具有防CO2腐蝕性能，采氣封隔器以下的完井套管、篩管、完井工具及附件全部采用13Cr材質(zhì)。

2.8.1.3 在防CO2腐蝕水泥漿未成熟前，為了防止產(chǎn)層流體直接與水泥環(huán)接觸，在篩管上部、固井封隔器以下管串部分安放防腐遇油膨脹封隔器，以有效阻止產(chǎn)層氣體直接接觸水泥環(huán)。

2.8.2 固井技術(shù)

重點(diǎn)開(kāi)展了防腐水泥配方研究，通過(guò)先期CO2腐蝕機(jī)理、防腐途徑、評(píng)價(jià)方法研究基礎(chǔ)上，研制了防CO2腐蝕水泥漿配方提高水泥防腐性能。

該種防腐水泥漿體系與國(guó)外防腐水泥漿性能基本接近，但每方水泥漿成本僅是其30%。準(zhǔn)備在長(zhǎng)深平3和平4及以后施工的營(yíng)成組氣井固井中進(jìn)行應(yīng)用。

2.9 火山巖氣藏保護(hù)技術(shù)

針對(duì)損害因素開(kāi)發(fā)出了以理想填充技術(shù)和高溫隔離膜保護(hù)技術(shù)為主的"低傷害"鉆井液體系。該氣藏保護(hù)鉆井液體系，是在鉆井液中同時(shí)加入理想充填復(fù)合暫堵劑和成膜劑。從儲(chǔ)層損害評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可看出，兩類巖心的動(dòng)態(tài)滲透率恢復(fù)值分別達(dá)到66.9%和92.7%，而且反排時(shí)測(cè)得的啟動(dòng)壓差較低。由于可形成良好的暫堵層，鉆井液的侵入深度低于0.5cm?，F(xiàn)場(chǎng)長(zhǎng)深平1井試氣表皮系數(shù)13.2，遠(yuǎn)好于長(zhǎng)深1井中途測(cè)試：表皮系數(shù)76.30，并取得了良好的試氣產(chǎn)量。

3 結(jié)論和認(rèn)識(shí)

3.1 優(yōu)化后的井身剖面和完井井身結(jié)構(gòu)以及優(yōu)選的螺桿鉆具和鉆頭很好地滿足了長(zhǎng)深井區(qū)欠平衡水平井鉆井施工和采氣工藝技術(shù)要求，降低了鉆井成本，提高了鉆井施工速度。

3.2 研發(fā)的低密度、低固相、低成本、抗高溫水基鉆井液體系，很好地滿足了低密度、低固相條件下的井壁穩(wěn)定、攜巖、潤(rùn)滑的要求，而且易于脫氣，滿足欠平衡水平井施工和安全需求。

3.3 通過(guò)隨鉆環(huán)空鉆井液當(dāng)量密度跟蹤監(jiān)測(cè)，可及時(shí)掌握井下鉆井液密度變化情況，如發(fā)生密度降低，應(yīng)及時(shí)調(diào)節(jié)節(jié)流閥，控制立壓，進(jìn)而控制井內(nèi)進(jìn)氣量，滿足欠平衡安全鉆進(jìn)要求以及隨鉆儀器信號(hào)和地質(zhì)導(dǎo)向要求。

[1]任中啟.欠平衡鉆井技術(shù)的應(yīng)用[J].石油鉆采工藝.2000,22(3):33-35.

[2]周英超.欠平衡鉆井技術(shù)與應(yīng)用[M].北京:石油工業(yè)出版社,2003.