中國(guó)石化重點(diǎn)探區(qū)鉆井完井技術(shù)新進(jìn)展與發(fā)展建議

丁士東， 趙向陽(yáng)

（中國(guó)石化石油工程技術(shù)研究院，北京 100101）

近年來(lái)，中國(guó)石化堅(jiān)持高質(zhì)量勘探和效益開(kāi)發(fā)，提出了“穩(wěn)油增氣降本”的油氣發(fā)展戰(zhàn)略，大力實(shí)施提質(zhì)、提速、提效、提產(chǎn)的“四提”創(chuàng)新創(chuàng)效工程，將勘探開(kāi)發(fā)重點(diǎn)集中在塔里木盆地順北特深層油氣、川渝頁(yè)巖氣、四川海相碳酸鹽巖油氣和鄂爾多斯盆地致密氣等深層油氣及非常規(guī)油氣資源。由于油氣勘探開(kāi)發(fā)對(duì)象日益復(fù)雜，鉆井完井面臨油藏埋深超深、高溫高壓、地層壓力體系復(fù)雜、含有腐蝕性氣體等諸多技術(shù)挑戰(zhàn)[1–5]，易發(fā)生井漏、井噴、井塌和卡鉆等井下故障，導(dǎo)致機(jī)械鉆速低、鉆井周期長(zhǎng)、復(fù)雜時(shí)效高，影響了油氣資源的高效勘探開(kāi)發(fā)。為此，中國(guó)石化針對(duì)重點(diǎn)探區(qū)油氣勘探開(kāi)發(fā)關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)，通過(guò)技術(shù)攻關(guān)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，形成了順北8 000～9 000 m特深層鉆井完井關(guān)鍵技術(shù)、川渝頁(yè)巖氣鉆井完井關(guān)鍵技術(shù)、四川海相碳酸鹽巖油氣鉆井關(guān)鍵技術(shù)和華北鄂爾多斯盆地致密氣低成本鉆井完井關(guān)鍵技術(shù)，順利完成了順北鷹1井、順北蓬1井、川深1井、楓1井等高難度重點(diǎn)探井[6–11]，并取得了一系列油氣勘探突破：東頁(yè)深1HF井實(shí)現(xiàn)4 200 m深層頁(yè)巖氣重大突破，順北53X井實(shí)現(xiàn)順北三區(qū)塊油氣勘探新突破，新富11井實(shí)現(xiàn)富縣區(qū)塊古生界天然氣勘探重要突破。

1 重點(diǎn)探區(qū)鉆井完井技術(shù)新進(jìn)展

1.1 順北特深層鉆井完井關(guān)鍵技術(shù)

順北油氣田主要分布在新疆沙雅和阿克蘇境內(nèi)，位于順托果勒隆起構(gòu)造帶，分為4個(gè)區(qū)塊，面積19 979 km2，發(fā)育13條主干斷裂帶[12–13]。其儲(chǔ)層主要為奧陶系一間房組和鷹山組，埋深7 400～8 800 m，地層溫度155～200 ℃，地層壓力86～170 MPa，儲(chǔ)集體為溶洞、裂縫和裂縫–孔洞，具有油藏埋藏超深、高溫高壓、含酸性氣體等特點(diǎn)，鉆井過(guò)程中存在二疊系火成巖地層易井漏、志留系泥巖地層易垮塌、古生界深部地層可鉆性差等技術(shù)難點(diǎn)。為此，研制了超深井鉆井提速工具和抗高溫MWD，開(kāi)發(fā)了抗高溫鉆井液體系、水泥漿體系和交聯(lián)酸體系，形成了順北8 000～9 000 m特深層鉆井完井關(guān)鍵技術(shù)，主要包括安全高效鉆井技術(shù)、破碎性地層防漏堵漏技術(shù)、窄間隙固井技術(shù)、酸壓改造技術(shù)等。截至目前，順北油氣田共完鉆54口井（探井13口，開(kāi)發(fā)井41口），正鉆井10口（探井8口，開(kāi)發(fā)井2口），其中33口井進(jìn)行了儲(chǔ)層改造。2019年，順北超深井平均鉆井周期155.4 d，較2018年縮短了32%；單井平均復(fù)雜時(shí)效4.5 d，較2018年降低了82%。

1.1.1 超深井安全高效鉆井關(guān)鍵技術(shù)

為降低超深井鉆井過(guò)程中的鉆井液漏失量并提高機(jī)械鉆速，在建立地層壓力剖面、研究井漏與井眼失穩(wěn)機(jī)理的基礎(chǔ)上，優(yōu)化了井身結(jié)構(gòu)，研制了系列鉆井提速工具，研發(fā)了微流量早期監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及防漏堵漏漿，形成了超深井安全高效鉆井關(guān)鍵技術(shù)，并取得了較好的應(yīng)用效果。

1）井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化。綜合考慮地質(zhì)特征、鉆機(jī)裝備能力、鉆井風(fēng)險(xiǎn)等多種因素，建立了地層三壓力剖面，并應(yīng)用防塌堵漏技術(shù)強(qiáng)化井壁，將二疊系和志留系的承壓能力分別提高了0.10和0.15 kg/L，有效拓寬了鉆井安全密度窗口。優(yōu)化了順北超深井的井身結(jié)構(gòu)，形成了3套適用于開(kāi)發(fā)井的四開(kāi)井身結(jié)構(gòu)方案，2套適用于勘探井的五開(kāi)井身結(jié)構(gòu)方案，在順北1-11井、順北1-13井、順北1-14井和順北11井等進(jìn)行了應(yīng)用，滿足了不同時(shí)期特深層油氣勘探開(kāi)發(fā)和超深井鉆井提速提效的要求。

2）綜合鉆井提速技術(shù)。針對(duì)特深層鉆井機(jī)械鉆速低的問(wèn)題，提出了PDC鉆頭平穩(wěn)與增能協(xié)同破巖提速方法，研制了抗220 ℃的φ120.7 mm恒扭器、隔振器和抗175 ℃的井下工程動(dòng)態(tài)參數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)，有效提高了鉆進(jìn)中鉆頭的穩(wěn)定性和破巖效率；研制了抗245 ℃混合鉆頭、尖圓齒PDC鉆頭、抗204 ℃等壁厚大功率螺桿鉆具等抗高溫提速工具，形成了“尖圓齒PDC鉆頭+大扭矩螺桿鉆具+強(qiáng)化鉆井參數(shù)”的綜合鉆井提速技術(shù)，在順北1號(hào)斷裂帶4口井進(jìn)行了應(yīng)用，提速提效顯著，平均機(jī)械鉆速6.72 m/h，與 2018年相比提高了25%；在順北5號(hào)斷裂帶北部3口井進(jìn)行了應(yīng)用，平均機(jī)械鉆速7.20 m/h，與2018年相比提高了35%。

3）安全鉆井技術(shù)。針對(duì)特深縫洞型儲(chǔ)層溢漏同存且早期發(fā)現(xiàn)困難等鉆井技術(shù)難點(diǎn)，研發(fā)了微流量早期監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，在溢流量達(dá)80 L時(shí)即可發(fā)現(xiàn)并預(yù)警，實(shí)現(xiàn)了特深縫洞型儲(chǔ)層溢漏早期發(fā)現(xiàn)；開(kāi)發(fā)了抗高溫隨鉆封縫堵氣體系，抗溫>200 ℃，承壓>7 MPa，3口井的試驗(yàn)結(jié)果表明，氣竄速度可降低90%，解決了裂縫性儲(chǔ)層易氣侵的問(wèn)題；研發(fā)了抗高溫氣滯塞體系[14]，抗溫達(dá)230 ℃，8口井的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用結(jié)果表明，氣竄速度能降低75%，解決了起下鉆作業(yè)中環(huán)空氣體上竄速度過(guò)快的問(wèn)題。

1.1.2 特深應(yīng)力敏感性破碎地層防漏堵漏技術(shù)

順北油氣田二疊系火山巖微裂縫發(fā)育，連通性好，縱向分布以溶蝕孔洞為主，對(duì)井筒壓力比較敏感，鉆井液密度稍高就易發(fā)生裂縫擴(kuò)展性漏失。志留系泥巖地層裂縫發(fā)育，漏失壓力和裂縫啟動(dòng)壓力低，鉆井過(guò)程中漏失嚴(yán)重。受擠壓構(gòu)造影響，奧陶系地層破碎、膠結(jié)程度差、地層應(yīng)力集中，鉆井過(guò)程中井壁坍塌掉塊嚴(yán)重，遇阻、卡鉆等井下故障頻發(fā)[15]。針對(duì)順北二疊系火成巖地層漏失難題，開(kāi)發(fā)了高效隨鉆防漏及防復(fù)漏專堵體系，可封堵2.0 mm寬的裂縫，加入強(qiáng)滯留篩網(wǎng)材料后，可封堵3.0～5.0 mm寬的裂縫，承壓大于7 MPa。形成了“隨鉆封堵、打封閉漿、循環(huán)加壓堵漏”的系列防漏堵漏工藝，并在順北一區(qū)二疊系推廣應(yīng)用，大幅提高了防漏堵漏效率，漏失概率25.0%，單井平均漏失量39.5 m3，而2018年未應(yīng)用防漏堵漏工藝，漏失概率66.7%，單井平均漏失量327.0 m3。

針對(duì)順北油氣田志留系長(zhǎng)裸眼多點(diǎn)隨機(jī)漏失、地層出水及負(fù)安全密度窗口的技術(shù)難點(diǎn)，開(kāi)發(fā)了納米封堵劑和止裂劑，并配制了高強(qiáng)致密承壓堵漏體系，配方為5%～10%高強(qiáng)顆粒+1%～3%纖維+1%～5%彈性材料+2%～4%納米封堵劑+1%～3%止裂劑，抗溫160 ℃，可封堵1.0～5.0 mm寬的裂縫，承壓能力較常規(guī)堵漏體系提高4～6 MPa。形成了“低密度鉆進(jìn)+隨鉆封堵+分段承壓”的防漏堵漏工藝，4口井的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)表明，平均漏失量降低50%，平均堵漏時(shí)間縮短70%，防漏堵漏效果顯著。

1.1.3 超深井高溫高壓窄間隙固井技術(shù)

順北油氣田超深井尾管固井施工面臨環(huán)空間隙?。s11.1 mm）、注替泵壓高、頂替效率低、井下溫度高（約155～200 ℃）和高壓鹽水層發(fā)育等一系列技術(shù)難點(diǎn)，固井質(zhì)量難以保證[16]。為此，研發(fā)了增強(qiáng)型高溫防竄水泥漿體系，研制了無(wú)限極循環(huán)平衡式尾管懸掛器，并進(jìn)行了固井流變學(xué)設(shè)計(jì)及壓穩(wěn)防竄工藝優(yōu)化，形成了順北超深井高溫高壓窄間隙固井技術(shù)。

針對(duì)特深層高溫高壓、窄間隙條件下，水泥石強(qiáng)度易衰退、高壓地層易竄等技術(shù)難點(diǎn)，集有機(jī)乳液與無(wú)機(jī)液硅復(fù)合防竄、協(xié)同增韌于一體，研發(fā)了增強(qiáng)型高溫防竄水泥漿體系，室內(nèi)性能試驗(yàn)結(jié)果為：SPN值<1，200 ℃下水泥石強(qiáng)度無(wú)衰退，彈性模量小于6 GPa；在8 MPa水侵壓力下，60 MPa交變壓力10輪次后水泥石無(wú)水竄；在1.5 MPa氣侵壓力下，40 MPa交變壓力10輪次后水泥石無(wú)氣竄。該水泥漿體系在順北超深井φ168.3 mm尾管固井中應(yīng)用了5井次，固井質(zhì)量?jī)?yōu)良率80%，水泥環(huán)密封良好，未出現(xiàn)油氣水侵現(xiàn)象。

為了解決尾管下入困難和 下不到位的問(wèn)題，研制了無(wú)限極循環(huán)平衡式尾管懸掛器，采用了基于壓力平衡原理的鏡像液缸，可產(chǎn)生雙向作用力，確保在中途大排量、高泵壓循環(huán)時(shí)不會(huì)提前坐掛。該懸掛器在順北油氣田8口井進(jìn)行了應(yīng)用，最大應(yīng)用井深7 678 m，尾管最長(zhǎng)達(dá)2 644 m，最高溫度158 ℃，實(shí)現(xiàn)了中途分段循環(huán)，降低了尾管到位后的開(kāi)泵壓力、循環(huán)壓力及深井長(zhǎng)尾管固井的漏失風(fēng)險(xiǎn)。

1.1.4 特深層碳酸鹽巖酸壓技術(shù)

順北油氣田碳酸鹽巖儲(chǔ)層具有超深（≥7 500 m）、高溫（≥160 ℃）和高破裂壓力（0.019 MPa/m）等特點(diǎn)[17]，酸壓改造時(shí)存在沿程摩阻大、酸巖反應(yīng)速度快、酸蝕裂縫短、導(dǎo)流能力遞減快等問(wèn)題。為此，研發(fā)了新型抗高溫交聯(lián)酸體系，抗溫160～180 ℃，返排破膠徹底，無(wú)殘?jiān)?，整體成本約降低20%；同時(shí)，研究應(yīng)用了雙重緩蝕技術(shù)，形成了特深層碳酸鹽巖長(zhǎng)縫高導(dǎo)流酸壓技術(shù)，設(shè)計(jì)采用φ114.3 mm油管和140 MPa井口，“遠(yuǎn)端深部刻蝕+中段復(fù)雜酸蝕縫網(wǎng)+近井高導(dǎo)流”的酸壓方案及大排量（>10 m3/min）、大體積的注酸方式，以建立高導(dǎo)流滲流通道。該技術(shù)在順北油氣田應(yīng)用了8井次，排量達(dá)12～14 m3/min，提高了80%～100%，最大酸壓井深8 124 m，創(chuàng)世界最深紀(jì)錄。酸壓監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，酸蝕縫長(zhǎng)增大20%，裂縫導(dǎo)流能力提高35%。

1.2 川渝頁(yè)巖氣鉆井完井關(guān)鍵技術(shù)

國(guó)內(nèi)頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)主要集中在四川盆地，累計(jì)探明儲(chǔ)量超過(guò)1.79×1012m3。其中，中國(guó)石化探明儲(chǔ)量7 254.14×108m3。截至目前，涪陵頁(yè)巖氣田已完鉆503口井，2019年產(chǎn)量達(dá)到66.3×108m3；威榮頁(yè)巖氣田已完鉆46口井，正處于一期產(chǎn)能建設(shè)中；重慶南川區(qū)塊已完鉆68口井，2019年產(chǎn)量8.1×108m3。深層頁(yè)巖氣主要集中在威榮頁(yè)巖氣田，目的層為龍馬溪組底部?jī)?yōu)質(zhì)頁(yè)巖，具有儲(chǔ)層埋藏深（3 550～3 880 m）、優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層薄、地層溫度高（126～139 ℃）、地層壓力梯度高（2.02 MPa/100m）、井壁不穩(wěn)定等特征，鉆井提速提效面臨諸多挑戰(zhàn)[18]。為此，中國(guó)石化開(kāi)展了深層頁(yè)巖氣山地“井工廠”及長(zhǎng)水平段水平井、水基鉆井液、泡沫固井、近鉆頭地層成像探測(cè)及強(qiáng)化體積改造等技術(shù)攻關(guān)，形成了川渝頁(yè)巖氣鉆井完井關(guān)鍵技術(shù)，并在70口深層頁(yè)巖氣井進(jìn)行了應(yīng)用，平均井深5 491 m，平均水平段長(zhǎng)1 492 m，平均機(jī)械鉆速由3.86 m/h提高至7.06 m/h，平均鉆井周期由171.0 d縮短至89.9 d，最短67.1 d。

1.2.1 深層頁(yè)巖氣優(yōu)快鉆井技術(shù)

四川頁(yè)巖氣田地表為低山丘陵地貌，井場(chǎng)面積受限。為此，開(kāi)展了山地“井工廠”、長(zhǎng)水平段水平井鉆井技術(shù)、高效降摩減扭和井眼清潔技術(shù)攻關(guān)研究，并研制了水力振蕩器、微擴(kuò)孔工具等，形成了深層頁(yè)巖氣優(yōu)快鉆井技術(shù)。優(yōu)化形成了具有山地特點(diǎn)的“井工廠”井場(chǎng)布局方案，井場(chǎng)面積與叢式井井場(chǎng)相比減少了11.83%～21.42%。山地“井工廠”采用以鉆井開(kāi)次為單元的流水線鉆井作業(yè)模式，與同工區(qū)前期完鉆井相比，鉆井中完時(shí)間縮短了55%，鉆井周期縮短了35%，成本降低了24%。同時(shí)，提出了基于常規(guī)導(dǎo)向鉆井的井眼軌跡控制技術(shù)，采用“大功率螺桿鉆具+MWD+自然伽馬+水力振蕩器+定測(cè)錄導(dǎo)一體化”的導(dǎo)向鉆井方案，水平段復(fù)合鉆進(jìn)井段占比80%以上，鉆井周期與旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向接近，水平段鉆井成本降低20%。目前，四川深層頁(yè)巖氣水平井水平段長(zhǎng)度普遍在2 000 m以上，其中，焦頁(yè)2-5井水平段長(zhǎng)3 065 m，創(chuàng)國(guó)內(nèi)頁(yè)巖氣井水平段最長(zhǎng)紀(jì)錄。

1.2.2 深層頁(yè)巖氣水基鉆井液技術(shù)

深層頁(yè)巖氣水平井多采用油基鉆井液鉆進(jìn)，但含油鉆屑處理難度大，且配套的堵漏手段不足，環(huán)保壓力很大。為此，研發(fā)了微納米封堵劑SMNP-1、變形封堵劑SMLS-1和SMLS-2、高效潤(rùn)滑劑SMJH-1，構(gòu)建了SM-ShaleMud、JHGWY-Ⅰ等多套水基鉆井液體系[19]，主要性能接近油基鉆井液，且環(huán)境友好性更好，EC50值高于 40 000 mg/L（環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定≥30 000 mg/L為無(wú)毒）。SM-ShaleMud水基鉆井液在威榮頁(yè)巖氣田試驗(yàn)9井次，最長(zhǎng)進(jìn)尺2 115.00 m，井眼浸泡67 d后仍能保持穩(wěn)定。JHGWY-Ⅰ水基鉆井液在涪陵頁(yè)巖氣田試驗(yàn)3口井，最長(zhǎng)進(jìn)尺2 300 m，水平段長(zhǎng)1 770 m，均順利完井，且鉆井液漏失問(wèn)題得到有效控制?，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)表明，SM-ShaleMud和JHGWY-Ⅰ等水基鉆井液體系能實(shí)現(xiàn)微裂縫的強(qiáng)效封堵，降低鉆進(jìn)摩阻，單井含油鉆屑約能減少500 t，大大降低了環(huán)保壓力。

1.2.3 頁(yè)巖氣水平井氮?dú)馀菽酀{固井技術(shù)

川渝頁(yè)巖氣工區(qū)長(zhǎng)興組、茅口組、棲霞組、梁山組、韓家店組與小河壩組鉆井過(guò)程中易發(fā)生鉆井液漏失，且龍?zhí)督M、長(zhǎng)興組和茅口組淺層氣活躍，固井時(shí)發(fā)生水泥漿漏失及環(huán)空氣竄的風(fēng)險(xiǎn)很大。為提高固井質(zhì)量，開(kāi)發(fā)了低密度泡沫水泥漿體系，研制了氮?dú)馄?、增壓、高效混配一體化泡沫固井裝備，形成了氮?dú)馀菽酀{固井技術(shù)。氮?dú)馀菽酀{密度0.80～1.65 kg/L，耐溫50 ℃，水泥石24 h抗壓強(qiáng)度超過(guò)8 MPa、彈性模量2.5～6.0 GPa。氮?dú)馀菽酀{固井技術(shù)在50口頁(yè)巖氣井易漏地層固井中進(jìn)行了應(yīng)用，固井前未進(jìn)行承壓堵漏，固井質(zhì)量?jī)?yōu)良率100%，單井可節(jié)約承壓堵漏時(shí)間7 d以上，成本降低80萬(wàn)元左右。泡沫水泥漿固井技術(shù)在近20口井產(chǎn)層固井中進(jìn)行了應(yīng)用，固井質(zhì)量?jī)?yōu)良率100%，滿足了水平井分段壓裂的需求，無(wú)環(huán)空帶壓現(xiàn)象。

1.2.4 近鉆頭地層成像探測(cè)技術(shù)

為了解決隨鉆地質(zhì)導(dǎo)向系統(tǒng)距離鉆頭遠(yuǎn)、檢測(cè)信息少等問(wèn)題，進(jìn)行了高精度近鉆頭隨鉆伽馬成像技術(shù)攻關(guān)。建立了單晶體旋轉(zhuǎn)動(dòng)態(tài)掃描成像模型，形成了高屏蔽聚焦伽馬定向開(kāi)窗采集方法。建立了基于磁方位測(cè)量原理動(dòng)態(tài)工具面扇區(qū)隨鉆測(cè)量方法，實(shí)現(xiàn)了16扇區(qū)高精度成像。建立了磁偶極子跨螺桿鉆具信號(hào)傳輸方法，研發(fā)了磁偶極子發(fā)射接收天線，探測(cè)點(diǎn)距鉆頭0.4 m。開(kāi)發(fā)了井下高分辨率高速地層掃描及大數(shù)據(jù)壓縮處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了鉆頭周邊地層屬性實(shí)時(shí)成像識(shí)別與上傳。近鉆頭地層成像探測(cè)技術(shù)解決了傳統(tǒng)隨鉆探測(cè)點(diǎn)距離鉆頭遠(yuǎn)（超過(guò)10 m）、井眼軌道修正滯后的關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)。該技術(shù)在川渝頁(yè)巖氣區(qū)塊試驗(yàn)5井次，及時(shí)獲取了更加真實(shí)、精細(xì)的地層信息，并且測(cè)量盲區(qū)小，顯著提高了優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層鉆遇率[20]。其中，寧209H11-11井完鉆井深4 962 m，應(yīng)用密度2.13 kg/L的油基鉆井液鉆進(jìn)，近鉆頭地層成像探測(cè)系統(tǒng)在該井無(wú)故障工作時(shí)間168 h，進(jìn)尺294 m，優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層鉆遇率達(dá)到95%以上。

教師在對(duì)教學(xué)計(jì)劃進(jìn)行安排時(shí)，必須對(duì)“課題學(xué)習(xí)”內(nèi)容的選取以及教學(xué)設(shè)計(jì)安排有一定重視度，這個(gè)安排計(jì)劃需要教學(xué)者花費(fèi)足夠的教學(xué)心思來(lái)對(duì)這種“課題學(xué)習(xí)”進(jìn)行準(zhǔn)備，必須根據(jù)學(xué)生的整體實(shí)際學(xué)習(xí)水平，來(lái)對(duì)“課題學(xué)習(xí)”的具體課時(shí)內(nèi)容以及目標(biāo)進(jìn)行掌控，并確定“課題學(xué)習(xí)”的教學(xué)次數(shù)。這個(gè)次數(shù)的確定不在于多，而需要關(guān)注每一次“課題學(xué)習(xí)”所達(dá)到的質(zhì)量。例如，筆者在七年級(jí)教學(xué)中設(shè)置了三次關(guān)于“課題學(xué)習(xí)”的主題活動(dòng)安排，其中包括“測(cè)量不規(guī)則圖形”“生活中的數(shù)字”“包裝盒的多種分類、設(shè)計(jì)和制作”的主題內(nèi)容。

1.2.5 頁(yè)巖氣強(qiáng)化體積改造技術(shù)

針對(duì)頁(yè)巖氣井壓裂形成復(fù)雜縫網(wǎng)難度大、改造體積受限、導(dǎo)流能力遞減快等難點(diǎn)，提出了體積壓裂（stimulated reservoir volume，SRV）、縫網(wǎng)復(fù)雜度和加砂強(qiáng)度最大化為核心的儲(chǔ)層改造設(shè)計(jì)理念，優(yōu)化形成了“高密布縫+高效控縫+高強(qiáng)支撐”的壓裂工藝，集成了以加密切割、縫間/縫內(nèi)暫堵轉(zhuǎn)向、變參數(shù)射孔和連續(xù)鋪砂等關(guān)鍵技術(shù)為核心的頁(yè)巖氣體積壓裂技術(shù)。關(guān)鍵參數(shù)為段長(zhǎng)80～110 m、段數(shù)20～30、單段簇?cái)?shù)6～9、簇間距8～15 m、用液強(qiáng)度20～25 m3/m、加砂強(qiáng)度1.6～2.5 t/m。該技術(shù)在涪陵頁(yè)巖氣田25口加密井進(jìn)行了應(yīng)用，平均測(cè)試產(chǎn)量由20.7×104m3/d提高到25.1×104m3/d，增幅21%。在體積壓裂技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過(guò)應(yīng)用“少段多簇+暫堵轉(zhuǎn)向”的密切割工藝及“組合粒徑支撐劑+滑溜水連續(xù)加砂”的強(qiáng)加砂工藝，采取大孔徑射孔、前置酸液預(yù)處理、變排量控凈壓等技術(shù)措施，并選用140 MPa等級(jí)壓裂裝備，形成了頁(yè)巖氣強(qiáng)化體積改造技術(shù)。關(guān)鍵參數(shù)為段長(zhǎng)70～90 m、段數(shù)20～30、單段簇?cái)?shù)6～10、簇間距5～8 m、用液強(qiáng)度22～28 m3/m、加砂強(qiáng)度2.5～3.0 t/m。頁(yè)巖氣強(qiáng)化體積改造技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用23井次，增產(chǎn)效果顯著。其中，焦頁(yè)28-5HF井壓裂后測(cè)試產(chǎn)量達(dá)到39.64×104m3/d，創(chuàng)加密井測(cè)試產(chǎn)量紀(jì)錄；東頁(yè)深1井壓裂后測(cè)試產(chǎn)量達(dá)31×104m3/d，成為國(guó)內(nèi)首口獲得勘探突破的4 200 m以深深層頁(yè)巖氣井。

1.3 四川海相碳酸鹽巖油氣鉆井關(guān)鍵技術(shù)

四川盆地海相碳酸鹽巖氣藏資源量占該盆地常規(guī)天然氣資源量的85%，探明儲(chǔ)量占70%，已成為四川盆地常規(guī)天然氣效益開(kāi)發(fā)的主力層系。近年來(lái)，中國(guó)石化持續(xù)加大了四川海相碳酸鹽巖油氣勘探開(kāi)發(fā)力度，先后發(fā)現(xiàn)并成功開(kāi)發(fā)了普光、元壩等大型氣田。目前，中國(guó)石化在四川盆地的海相油氣勘探主要集中在超深海相碳酸鹽巖氣藏，海相油氣開(kāi)發(fā)主要在以為雷口坡組為目的層的川西彭州海相氣田。

1.3.1 四川海相超深碳酸鹽巖探井安全鉆井技術(shù)

四川盆地海相油氣勘探區(qū)塊油氣藏埋藏深（埋深6 000～8 000 m），地質(zhì)環(huán)境不確定性強(qiáng)，巖石研磨性強(qiáng)，可鉆性差，且高溫高壓高含硫，給深探井安全鉆井帶來(lái)了極大挑戰(zhàn)。為此，開(kāi)展了深探井安全快速鉆井、深探井抗高溫高密度防塌鉆井液和窄間隙高溫防氣竄固井等技術(shù)攻關(guān)研究，形成了四川海相超深碳酸鹽巖探井安全鉆井技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了超深海相碳酸鹽巖氣藏的勘探突破。其中，元壩7井完鉆井深7 366 m，與 7口鄰井（平均井深7 142 m）相比，平均機(jī)械鉆速提高了48%，鉆井周期縮短了21%，平均復(fù)雜時(shí)效降低了33%；川深1井完鉆井深8 420 m，鉆井周期549.23 d，與馬深1井（完鉆井深8 418 m）相比，平均機(jī)械鉆速提高了0.24 m/h，鉆井周期縮短了44.29 d，固井質(zhì)量?jī)?yōu)良率達(dá)到83.9%。

1）深探井安全快速鉆井關(guān)鍵技術(shù)。研制了具有保徑及防落結(jié)構(gòu)的空氣錘，優(yōu)化了氣液轉(zhuǎn)化技術(shù)，形成了大直徑井眼氣體鉆井技術(shù)。提出了個(gè)性化鉆頭及動(dòng)力鉆具協(xié)同破巖理念，形成了個(gè)性化鉆頭及高效破巖工具協(xié)同破巖的分層提速方案和基于提高破巖能量的長(zhǎng)井段深部硬地層鉆井提速配套技術(shù)。研發(fā)了溢流微量早期監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，溢流量達(dá)80 L時(shí)即可發(fā)現(xiàn)，溢流量達(dá)300 L時(shí)便可報(bào)警，提高了深探井溢流的精確監(jiān)測(cè)、早期發(fā)現(xiàn)和預(yù)警，形成了裂縫性高壓氣層溢流控制技術(shù)。以井底恒壓為目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)盡快降低井口套壓、快速壓穩(wěn)的目的，建立了動(dòng)態(tài)變參數(shù)壓井方法理論模型，形成了超深井氣侵溢流變密度動(dòng)態(tài)壓井方法。

2）廣譜強(qiáng)封堵抗高溫高密度防塌鉆井液體系和化學(xué)固結(jié)防漏堵漏技術(shù)。在分析高溫高密度鉆井液沉降穩(wěn)定性影響機(jī)制的基礎(chǔ)上，研制了具有廣譜性的高溫變形、彈性封堵、粘結(jié)固壁等多功能的防塌劑，開(kāi)發(fā)了抗高溫高密度防塌鉆井液體系，抗溫達(dá)200 ℃、密度最高達(dá)2.5 kg/L，沉降系數(shù)為0.51。針對(duì)地層流體及縫洞特征，優(yōu)化形成了抗溫150 ℃防水、防氣和防油的“三防”固結(jié)堵漏技術(shù)及抗溫180 ℃高強(qiáng)度交聯(lián)成膜堵漏技術(shù)，研發(fā)了適用于破碎地層的固化劑PKFD-1和適用于長(zhǎng)裸眼不同壓力體系的承壓堵漏材料CYFD-1，形成了適應(yīng)破碎地層和長(zhǎng)裸眼復(fù)雜壓力體系地層的化學(xué)固結(jié)防漏堵漏技術(shù)，并進(jìn)行了13井次的隨鉆堵漏作業(yè)，一次堵漏成功率超過(guò)63.6%。

3）復(fù)雜壓力體系窄間隙高溫防氣竄固井技術(shù)。研制了復(fù)合低密度高承壓減輕劑，開(kāi)發(fā)了高承壓低密度水泥漿體系，密度最低為1.45 kg/L，可承受井內(nèi)液柱壓力達(dá)120 MPa, 形成了超深井低承壓地層固井技術(shù)。研發(fā)了納米硅乳液和膠乳抗高溫防氣竄劑，開(kāi)發(fā)了高溫增強(qiáng)型防氣竄水泥漿體系，抗溫達(dá)200 ℃、密度1.88～2.50 kg/L，SPN值小于1，水泥石24 h抗壓強(qiáng)度超過(guò)25 MPa。建立了基于硅粉粒徑和加量?jī)?yōu)化的水泥石高溫強(qiáng)度衰退控制方法，形成了高溫防氣竄固井技術(shù)?；谒酀{、鉆井液和前置液的流動(dòng)規(guī)律，開(kāi)展了提高頂替效率技術(shù)研究，開(kāi)發(fā)了抗溫175 ℃前置液體系，提高了超深小井眼窄間隙水泥環(huán)的膠結(jié)質(zhì)量。

目前，川西彭州海相氣田已經(jīng)進(jìn)入開(kāi)發(fā)階段，控制儲(chǔ)量1 764.97×108m3，儲(chǔ)層壓力系數(shù)1.12～1.13，地溫梯度2.27～2.33 ℃/100m。該氣田采用大斜度井分段酸壓方式開(kāi)發(fā)，在鉆井過(guò)程中，上部陸相地層易漏失，須二段—小塘子組地層堅(jiān)硬，定向鉆進(jìn)效率低，下部雷四段頂部海相地層破碎，易發(fā)生井壁失穩(wěn)和掉塊卡鉆。為此，開(kāi)展了硬地層鉆井提速、海相破碎地層防塌鉆井液及上部陸相地層防漏防竄固井等技術(shù)研究，形成了川西海相開(kāi)發(fā)井安全高效鉆井技術(shù)，并在2口井進(jìn)行了應(yīng)用，鉆井周期179.5 d，機(jī)械鉆速4.58 m/h，與設(shè)計(jì)結(jié)果相比提高了62.98%。

1）須家河組—小塘子組難鉆地層鉆井提速技術(shù)。川西須家河組—小塘子組地層硬度2 000 MPa，巖石可鉆性為八級(jí)，鉆進(jìn)難度很大，機(jī)械鉆速較低，φ241.3 mm井眼鉆進(jìn)地層門(mén)限鉆壓高（140 kN），平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)的門(mén)限扭矩大（38 kN·m）。為此，提出了“高效PDC鉆頭+大扭矩螺桿鉆具”的鉆井提速方案，優(yōu)選φ13.0 mm平面齒、6～7刀翼的高效PDC鉆頭和φ185.0 mm大扭矩螺桿鉆具（扭矩達(dá)12 kN·m），并配合YSC-228沖擊器，將部分水力能量轉(zhuǎn)化為沖擊能量輔助破巖，從而提高鉆井速度，同時(shí)還可避免鉆頭粘滑、跳鉆，保證鉆頭平穩(wěn)鉆進(jìn)，延長(zhǎng)鉆頭使用壽命?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用結(jié)果表明，該鉆井提速技術(shù)能夠滿足須家河組—小塘子組難鉆地層快速鉆進(jìn)的需求，提速效果顯著。彭州4-2D井應(yīng)用該鉆井提速技術(shù)后，機(jī)械鉆速與鄰井相比提高了30%以上。

2）海相破碎地層防塌鉆井液技術(shù)。針對(duì)彭州海相氣田雷口坡組地層破碎、膠結(jié)程度低，定向井鉆進(jìn)中易發(fā)生井壁坍塌的問(wèn)題，研制了溫敏型封堵防塌劑SMNA-1、納米乳液SMNR-1，開(kāi)發(fā)了高效防塌鉆井液，高溫高壓濾失量8～9 mL，黏滯系數(shù)0.08～0.10，與前期現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的鉆井液相比，封堵性能提高60%。該鉆井液在彭州4-2D井三開(kāi)雷口坡組井段進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，進(jìn)尺627.00 m，最大井斜角80°。鉆進(jìn)中井壁穩(wěn)定，起下鉆無(wú)阻卡，平均井徑擴(kuò)大率7.6%，表明高效防塌鉆井液實(shí)現(xiàn)了雷口坡組破碎地層的有效封堵。與設(shè)計(jì)鉆井周期相比，該井三開(kāi)井段鉆井周期縮短了45.83%，實(shí)現(xiàn)了川西海相大斜度井破碎地層安全鉆井的技術(shù)突破。

3）上部陸相地層防漏防竄固井技術(shù)。川西彭州海相氣田超深探井上部陸相地層固井作業(yè)存在防漏、防氣竄要求高，高溫、環(huán)空間隙小易影響固井質(zhì)量等技術(shù)難點(diǎn)。為此，研制了溫敏堵漏材料和納米液硅防竄劑，開(kāi)發(fā)了防漏防竄水泥漿。該水泥漿抗溫150 ℃，SPN值<1，水泥石滲透率<0.03 mD，界面膠結(jié)強(qiáng)度>2.5 MPa，能有效封堵5.0 mm的縫隙，承壓>6 MPa。防漏防竄水泥漿現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用了5井次，均未發(fā)生漏失和環(huán)空氣竄，固井質(zhì)量?jī)?yōu)良率100%。

1.4 華北鄂爾多斯盆地致密氣低成本鉆井完井關(guān)鍵技術(shù)

中國(guó)石化在鄂爾多斯盆地有大牛地和東勝2個(gè)氣田，保有天然氣三級(jí)儲(chǔ)量16 815.73×108m3，為致密氣藏，儲(chǔ)層滲透率0.60～0.89 mD。自2012年至今，2個(gè)氣田共完鉆1 188口井（直井260口，水平井928口），天然氣探明儲(chǔ)量動(dòng)用率70.04%，累建產(chǎn)能45×108m3。該盆地氣藏埋深2 300～3 900 m，儲(chǔ)層總體特征表現(xiàn)為垂深差別大、油氣層位多、低孔、低滲、儲(chǔ)量豐度低和單井產(chǎn)能低，實(shí)現(xiàn)效益開(kāi)發(fā)難度大。該盆地氣井鉆井過(guò)程中，劉家溝組低破漏壓力帶易發(fā)生裂縫性漏失，石千峰組和石盒子組泥巖井壁失穩(wěn)嚴(yán)重。為此，開(kāi)展了鄂北古生界低成本優(yōu)快鉆井、杭錦旗區(qū)塊防漏防塌鉆井液和低成本改造等技術(shù)研究，形成了鄂爾多斯盆地致密氣低成本鉆井完井技術(shù)，推動(dòng)了鄂爾多斯盆地致密氣的高效開(kāi)發(fā)。

1.4.1 鄂北古生界低成本優(yōu)快鉆井技術(shù)

針對(duì)鄂北古生界砂巖氣藏低壓、低滲、非均質(zhì)性強(qiáng)，鉆井過(guò)程中存在易發(fā)生漏失、鹽侵等技術(shù)難點(diǎn)，以“降本增效”和“提速提效”為目標(biāo)開(kāi)展了技術(shù)攻關(guān)，形成了低成本優(yōu)快鉆井技術(shù)。

1）低成本鉆井技術(shù)。形成了鄂北氣田φ165.1 mm小井眼、快速搬遷、鉆井液重復(fù)利用的單排單鉆機(jī)鉆井方案和小井眼叢式井組鉆井完井技術(shù)。2019年，設(shè)計(jì)小井眼井68口，叢式井組10個(gè)，完鉆井53口，搬遷周期縮短至5.08 d，最短搬遷周期1.92 d，鉆井液重復(fù)利用率33.3%，平均鉆井周期25.6 d，單井成本降低49～66萬(wàn)元。

2）優(yōu)快鉆井技術(shù)。通過(guò)優(yōu)選鉆頭，強(qiáng)化水力射流參數(shù)和鉆進(jìn)參數(shù)，研究形成了“四個(gè)一趟鉆”鉆井技術(shù)，并在2口水平井進(jìn)行了應(yīng)用，平均井深3 696 m，平均鉆井周期31.46 d，創(chuàng)2019年水平井鉆井周期最短紀(jì)錄。以油基鉆井液潤(rùn)滑劑和抗鹽抗高溫防塌降濾失劑為核心處理劑，配制了抗鹽抗高溫油基鉆井液體系，確保了井壁穩(wěn)定，形成了二級(jí)井身結(jié)構(gòu)水平井優(yōu)快鉆井技術(shù)，在大牛地氣田11口水平井和6口鹽下直井進(jìn)行了應(yīng)用，水平井平均鉆井周期57.64 d，較前期縮短7.45%；直井鉆井周期44.01 d，平均機(jī)械鉆速7.9 m/h，與前期相比鉆井周期縮短了47.1%，機(jī)械鉆速提高了18.56%。

1.4.2 杭錦旗區(qū)塊防漏防塌鉆井液技術(shù)

針對(duì)杭錦旗區(qū)塊氣井鉆井過(guò)程中井漏、井塌嚴(yán)重的問(wèn)題，開(kāi)展了全巖礦物分析、理化性能評(píng)價(jià)、掃描電鏡分析，結(jié)合實(shí)鉆資料分析和測(cè)井解釋成果，明確了復(fù)雜地層井壁失穩(wěn)機(jī)理和漏失機(jī)理，研選了鑲嵌成膜封堵劑SMshield-2、膠乳瀝青防塌劑（軟化點(diǎn)70～90 ℃），納米乳液SMNR-1等關(guān)鍵封堵防塌劑，構(gòu)建了強(qiáng)封堵、強(qiáng)抑制、流變性好的聚醚成膜防塌鉆井液，其潤(rùn)滑系數(shù)0.03～0.05，巖屑在該鉆井液中的滾動(dòng)回收率95%。該鉆井液在JPH460井進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了易漏地層的有效封堵，確保了井眼穩(wěn)定，鉆井安全密度窗口拓寬了0.1 kg/L，解決了漏塌同存的技術(shù)難題，與鄰井相比鉆井周期縮短了42%，完井周期縮短了44%。

1.4.3 低成本強(qiáng)化體積改造技術(shù)

以提高單井產(chǎn)能為目標(biāo)，推廣應(yīng)用密切割精細(xì)分段、多簇壓裂和混合水技術(shù)，提高儲(chǔ)層改造體積。上古生界砂巖儲(chǔ)層采用水平井穿層、長(zhǎng)縫壓裂和機(jī)械分層壓裂技術(shù)，下古生界碳酸鹽巖儲(chǔ)層采用多元復(fù)合酸壓技術(shù)，大幅提高了單井產(chǎn)能。新富11井測(cè)試無(wú)阻流量達(dá)14.7×104m3/d，實(shí)現(xiàn)了富縣下古生界天然氣產(chǎn)能的突破。

以降低壓裂成本為目標(biāo)，試驗(yàn)應(yīng)用了低成本壓裂材料并研制了新型壓裂工具。一是開(kāi)展了石英砂替代陶粒試驗(yàn)，對(duì)于埋深小于2 700 m的儲(chǔ)層，石英砂與陶粒的比為4∶6或3∶7，8口井的先導(dǎo)試驗(yàn)結(jié)果表明，初期平均產(chǎn)量2.5×104m3/d，與對(duì)比井（測(cè)試產(chǎn)量2.4×104m3/d）相比，初期產(chǎn)量未受影響。截至目前，已在23口井壓裂作業(yè)中以石英砂替代陶粒，共節(jié)約陶粒3 000.6 m3，成本累計(jì)降低507.97萬(wàn)元。二是研制了金屬?gòu)较蚺蛎?、坐封膠筒封隔的第二代可溶橋塞，具有通徑大（65.0 mm）、體積小、密封壓力高（70 MPa）等特點(diǎn)，可在中低溫（50～110 ℃）下快速溶解，完全溶解時(shí)間7～14 d，并在富平探2井進(jìn)行了成功試驗(yàn)，共進(jìn)行7段壓裂施工，最高施工壓力71 MPa，節(jié)省了鉆塞費(fèi)用。三是研制了趾端延時(shí)壓裂滑套，取代首段的油管傳輸射孔作業(yè)，在管內(nèi)試壓時(shí)滑套可延時(shí)（約30 min）打開(kāi)，提高了橋塞壓裂效率，在杭錦旗、大牛地等地區(qū)應(yīng)用5口井，單井施工時(shí)間縮短了2～3 d，有效降低了壓裂成本。

2 面臨的主要挑戰(zhàn)及對(duì)策

中國(guó)石化在順北、川渝和鄂爾多斯等重點(diǎn)探區(qū)的油氣勘探雖然不斷獲得突破，但隨著油氣勘探開(kāi)發(fā)不斷深入，還面臨鉆井周期較長(zhǎng)、機(jī)械鉆速偏低、井下故障較多、壓裂增產(chǎn)效果不理想等技術(shù)難點(diǎn)和挑戰(zhàn)。為此，需要堅(jiān)持需求導(dǎo)向，針對(duì)各重點(diǎn)探區(qū)存在的技術(shù)難點(diǎn)，推廣應(yīng)用成熟技術(shù)，強(qiáng)化關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，為油氣高效勘探和效益開(kāi)發(fā)提供技術(shù)保障[21–26]。

2.1 順北油氣田特深層油氣勘探開(kāi)發(fā)

目前，順北油氣田奧陶系破碎地層垮塌、小尺寸定向儀器高溫穩(wěn)定性差等問(wèn)題仍然突出，影響了油氣高效勘探開(kāi)發(fā)。1）順北油氣田地質(zhì)構(gòu)造和巖性復(fù)雜，二疊系火山巖厚度大、裂縫發(fā)育，石炭系、志留系多套侵入體，志留系高壓鹽水層、奧陶系巖體破碎，鉆前預(yù)測(cè)難度大，且鉆井液侵入后進(jìn)一步加劇垮塌，定向鉆井阻卡嚴(yán)重。該油氣田5口井鉆遇破碎帶，共側(cè)鉆10余次（其中順北5-3井側(cè)鉆4次），鉆井周期共延長(zhǎng)了900 d多。2）順北油氣田東部?jī)?chǔ)層溫度高（160～200 ℃），地層壓力大（90～160 MPa），175 ℃測(cè)量?jī)x器和180 ℃螺桿鉆具的抗溫能力不足，難以滿足高效定向鉆井的需求。3）5號(hào)斷裂帶儲(chǔ)層厚度大（100～400 m）、縱向連通性差、橫向基巖有分割，籠統(tǒng)改造范圍小，導(dǎo)流能力易失效，產(chǎn)量遞減快，穩(wěn)產(chǎn)難度大；現(xiàn)有酸液體系耐溫低（160 ℃）、黏度低、酸巖反應(yīng)速度快、穿透距離短（≤120 m），無(wú)法滿足構(gòu)建遠(yuǎn)距離導(dǎo)流裂縫的需求。

針對(duì)順北油氣田鉆井完井存在的技術(shù)難點(diǎn)，需要以鉆井提速、提產(chǎn)和減少井下故障為目標(biāo)，加強(qiáng)地質(zhì)、油藏和工程一體化，提高鉆前預(yù)測(cè)精度及隨鉆評(píng)估，實(shí)現(xiàn)安全快速成井和提高酸壓效果。1）強(qiáng)化奧陶系破碎帶井壁失穩(wěn)機(jī)理和評(píng)價(jià)方法研究，形成高應(yīng)力破碎性地層的井壁穩(wěn)定技術(shù)，同時(shí)加大微納米封堵防塌鉆井液體系和抗高溫油基鉆井液體系的研究和應(yīng)用。2）加強(qiáng)高溫小井眼水平井定向工具研究和應(yīng)用，一是完善推廣185 ℃ 測(cè)量?jī)x器，加快維護(hù)保養(yǎng)基地建設(shè)；二是加快200 ℃測(cè)量?jī)x器、地面降溫系統(tǒng)和井下降溫材料的研制；三是試驗(yàn)國(guó)內(nèi)外抗溫200 ℃大扭矩長(zhǎng)壽命螺桿鉆具。3）開(kāi)展超深斷溶體油藏高效溝通技術(shù)攻關(guān)，一是研發(fā)耐溫180 ℃有機(jī)緩速酸體系，增大裂縫穿透距離；二是精細(xì)刻畫(huà)井周儲(chǔ)集體應(yīng)力場(chǎng)，形成斷裂帶高效溝通酸壓裂縫延伸控制技術(shù)和復(fù)雜縫多級(jí)暫堵酸壓設(shè)計(jì)方法；三是加強(qiáng)鉆井、完井和儲(chǔ)層改造一體化水平井分段增產(chǎn)方案研究，實(shí)現(xiàn)多個(gè)儲(chǔ)集體的高效動(dòng)用。

2.2 川渝頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)

目前，川渝深層頁(yè)巖氣井仍存在鉆井周期較長(zhǎng)、套變問(wèn)題突出、壓裂效果不明顯等問(wèn)題。1）深層頁(yè)巖氣鉆井過(guò)程中，部分地層鉆速慢（低于3 m/h），且鉆遇高壓裂縫性氣層時(shí)，循環(huán)排氣時(shí)間長(zhǎng)（平均單井耗時(shí)約5 d）；優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層厚度薄、起伏變化大，井眼軌跡控制難度大，定向鉆進(jìn)效率低；部分區(qū)塊漏失問(wèn)題突出，例如，南川頁(yè)巖氣東勝構(gòu)造帶淺表層漏失率達(dá)88.2%，單井漏失量19 255.3 m3，單井堵漏耗時(shí)92.2 d。2）2018年以來(lái)，威遠(yuǎn)地區(qū)頻繁發(fā)生3級(jí)左右地震，導(dǎo)致井下套管受力異常，同時(shí)，壓裂作業(yè)會(huì)誘導(dǎo)井眼附近地層發(fā)生滑動(dòng)，在井周產(chǎn)生極高的瞬間載荷，超過(guò)套管屈服強(qiáng)度會(huì)造成套管變形，雖然采取了優(yōu)化完井管柱、采用外加厚套管、優(yōu)化壓裂工藝等措施，套變率雖有所降低，但套變問(wèn)題仍然突出。3）威榮區(qū)塊深層頁(yè)巖埋深較大，施工壓力窗口窄（5～10 MPa），復(fù)雜縫網(wǎng)形成難度大，改造體積偏小，裂縫導(dǎo)流能力難保持，產(chǎn)量遞減快（第一年遞減率60%～70%）。

針對(duì)川渝深層頁(yè)巖氣鉆井完井和壓裂存在的技術(shù)難點(diǎn)，需進(jìn)一步完善深層頁(yè)巖氣優(yōu)快鉆井和壓裂技術(shù)，盡快實(shí)現(xiàn)深層頁(yè)巖氣勘探突破和效益開(kāi)發(fā)。1）完善深層頁(yè)巖氣優(yōu)快鉆井技術(shù)體系。一是配套升級(jí)52 MPa鉆井泵、循環(huán)系統(tǒng)、高頻固控設(shè)備，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化參數(shù)鉆井；二是推廣應(yīng)用大扭矩螺桿鉆具、射流沖擊器、機(jī)械式旋沖工具、低壓耗水力振蕩器等提速工具；三是試驗(yàn)控壓循環(huán)排氣技術(shù)，解決鉆遇高壓裂縫性氣層時(shí)循環(huán)排氣時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的問(wèn)題；四是攻關(guān)超長(zhǎng)水平段快速鉆井技術(shù)、“一趟鉆”鉆井提速技術(shù)，儲(chǔ)備立體井網(wǎng)分支井安全成井技術(shù)；五是攻關(guān)油基鉆井液堵漏技術(shù)，提高堵漏時(shí)效和成功率，儲(chǔ)備合成基超潤(rùn)滑鉆井液技術(shù)，以滿足頁(yè)巖氣超長(zhǎng)水平段水平井的鉆井需求。2）研究攻關(guān)深層頁(yè)巖氣水平井防套變技術(shù)。一是建立水平井裂縫的識(shí)別方法，完善裂縫激活臨界參數(shù)計(jì)算方法，提升基于大尺度區(qū)域位移計(jì)算精度，形成工程地質(zhì)一體化套變預(yù)防方法；二是優(yōu)化完井管串，套管壁厚提高至13.5 mm，或采用φ127.0 和φ114.3 mm完井管柱；三是推廣應(yīng)用以泡沫水泥漿、彈韌性水泥漿為核心的長(zhǎng)效密封固井技術(shù)，攻關(guān)研究自愈合彈韌性水泥漿體系，提升水泥環(huán)保護(hù)套管的能力；四是優(yōu)化壓裂參數(shù)，采用多簇、小簇間距、大段間距，降低段間干擾，減小壓裂過(guò)程中的套管應(yīng)力集中。3）完善優(yōu)化深層頁(yè)巖氣高效壓裂技術(shù)。一是推廣應(yīng)用中深層密切割、暫堵轉(zhuǎn)向和強(qiáng)加砂壓裂技術(shù)，提升壓裂材料及工具的性能，提高壓裂時(shí)效；二是完善牽引器射孔、趾端滑套、可溶橋塞、國(guó)產(chǎn)電動(dòng)壓裂撬及混砂車等關(guān)鍵配套裝備，進(jìn)一步降低壓裂試氣成本；三是攻關(guān)深層、常壓、陸相頁(yè)巖氣長(zhǎng)水平段水平井多簇裂縫雙暫堵壓裂技術(shù)、井筒重建重復(fù)改造工藝及關(guān)鍵材料，實(shí)現(xiàn)多類型頁(yè)巖氣效益開(kāi)發(fā)；四是儲(chǔ)備多層“井工廠”多維度立體壓裂技術(shù)，大幅度提高單井產(chǎn)量和儲(chǔ)量動(dòng)用程度。

2.3 四川盆地海相油氣勘探開(kāi)發(fā)

四川盆地海相油氣勘探開(kāi)發(fā)區(qū)域廣，地質(zhì)條件復(fù)雜，裂縫發(fā)育，漏噴同存時(shí)有發(fā)生，優(yōu)快安全鉆井難度大。主要體現(xiàn)在：1）須家河組—小塘子組地層堅(jiān)硬，研磨性強(qiáng)，機(jī)械鉆速較低且提速難度大；2）地層裂縫發(fā)育，易出現(xiàn)“噴、漏、卡同存”的井下復(fù)雜情況，安全鉆井難度大；3）上部陸相地層易井斜，常規(guī)鉆井只能采取吊打來(lái)控制井斜，嚴(yán)重影響了機(jī)械鉆速；4）彭州氣田雷口坡組地層破碎、膠結(jié)程度低，定向鉆進(jìn)作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)大[27–29]。

針對(duì)四川盆地海相油氣勘探存在的技術(shù)難點(diǎn)，需要以“上部陸相高研磨性地層提速，下部海相破碎地層安全定向鉆進(jìn)”為目標(biāo)，進(jìn)行關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，實(shí)現(xiàn)安全高效鉆井。主要攻關(guān)方向?yàn)椋?）推廣應(yīng)用混合鉆頭、異形齒PDC鉆頭、大扭矩螺桿鉆具（15 kN·m以上）和射流沖擊提速工具，提高陸相地層機(jī)械鉆速；2）優(yōu)化高效防塌防漏堵漏鉆井液性能，制定井壁穩(wěn)定和防漏堵漏技術(shù)措施，推廣應(yīng)用精細(xì)控壓鉆井技術(shù)，持續(xù)攻關(guān)惡性漏失防漏堵漏技術(shù)、超深層白云巖等復(fù)雜地層的井壁失穩(wěn)機(jī)理及防控技術(shù)，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜地層安全鉆井；3）推廣應(yīng)用預(yù)彎曲防斜和垂直鉆井技術(shù)，解放鉆井參數(shù)，實(shí)現(xiàn)高效防斜；4）研發(fā)破碎性地層井壁固結(jié)劑，實(shí)現(xiàn)高溫高壓條件下粘結(jié)固化破碎性地層，優(yōu)化海相破碎地層井眼軌道設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)彭州氣田開(kāi)發(fā)井安全高效鉆井。

2.4 華北鄂爾多斯盆地致密油氣勘探開(kāi)發(fā)

鄂爾多斯盆地致密油氣藏的地層條件復(fù)雜，提速提產(chǎn)增效面臨一系列挑戰(zhàn)，如：1）杭錦旗58井區(qū)氣井二開(kāi)井段漏塌同存依然存在，劉家溝組低破漏壓力帶裂縫性漏失，石千峰組、石盒子組泥巖井壁失穩(wěn)問(wèn)題依然嚴(yán)重；2）杭錦旗58井區(qū)、72井區(qū)氣藏氣水關(guān)系復(fù)雜，氣水同層和氣水異層同時(shí)存在，儲(chǔ)隔層厚度變化大，控水壓裂難度大；3）大牛地氣田上古生界氣藏已進(jìn)入調(diào)整和擴(kuò)邊開(kāi)發(fā)階段，儲(chǔ)層物性與豐度變差、地層壓力低，提產(chǎn)與降本矛盾突出；下古生界氣藏II類和III類儲(chǔ)層物性差、非均質(zhì)性強(qiáng)，改造效果差異大，低產(chǎn)低效風(fēng)險(xiǎn)高。

針對(duì)鄂爾多斯盆地致密油氣鉆井完井存在的主要技術(shù)難點(diǎn)，需要以“提速、降本、增效”為目標(biāo)，持續(xù)完善低滲透油氣藏鉆井完井和高效壓裂技術(shù)，實(shí)現(xiàn)低滲透油氣藏效益開(kāi)發(fā)。具體措施有：1）推廣應(yīng)用高效隨鉆堵漏防塌鉆井液處理劑，并不斷優(yōu)化粒徑配比，實(shí)現(xiàn)漏塌同防，同時(shí)完善防漏固井技術(shù)，攻關(guān)“一趟鉆”技術(shù)，形成下古生界水平井優(yōu)快鉆井完井技術(shù)；2）優(yōu)化、推廣小井眼大井叢集約化鉆井完井技術(shù)，形成致密油氣低成本鉆井完井技術(shù)體系；3）加強(qiáng)地質(zhì)工程一體化，強(qiáng)化裂縫性致密儲(chǔ)層全過(guò)程儲(chǔ)層保護(hù)，持續(xù)攻關(guān)產(chǎn)水氣藏控水壓裂技術(shù)和下古生界氣藏II類和III類儲(chǔ)層差異化復(fù)合酸壓技術(shù)，推廣“全通徑+密切割+變黏壓裂液”體積壓裂技術(shù)，推進(jìn)叢式井組“工廠化”壓裂模式與壓裂液重復(fù)利用等，全方位提高單井產(chǎn)量。

3 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

1）中國(guó)石化通過(guò)多年持續(xù)技術(shù)攻關(guān)與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，在順北特深層、川渝頁(yè)巖氣、四川海相碳酸鹽巖油氣藏和華北鄂爾多斯致密氣等重點(diǎn)探區(qū)不斷獲得油氣勘探開(kāi)發(fā)突破，并初步形成了順北特深層鉆井完井關(guān)鍵技術(shù)、川渝頁(yè)巖氣鉆井完井關(guān)鍵技術(shù)、川西海相碳酸鹽巖復(fù)雜地層安全鉆井技術(shù)、華北致密氣低成本鉆井完井技術(shù)，為中國(guó)石化重點(diǎn)探區(qū)油氣勘探開(kāi)發(fā)提供了技術(shù)支撐。

2）隨著油氣勘探開(kāi)發(fā)不斷深入，中國(guó)石化重點(diǎn)探區(qū)鉆井完井技術(shù)還面臨鉆井周期較長(zhǎng)、機(jī)械鉆速偏低、油氣井產(chǎn)量偏低等技術(shù)挑戰(zhàn)，需要強(qiáng)化關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，推廣應(yīng)用成熟技術(shù)，大力實(shí)施提質(zhì)、提速、提效、提產(chǎn)的“四提”創(chuàng)新創(chuàng)效工程，為中國(guó)石化重點(diǎn)探區(qū)的高效勘探和效益開(kāi)發(fā)提供技術(shù)保障。

3）鉆井完井技術(shù)是發(fā)現(xiàn)油氣藏、建立油氣通道、提高單井產(chǎn)量、提高采收率、降低油氣綜合成本、實(shí)現(xiàn)油氣高效勘探和效益開(kāi)發(fā)的重要手段，降本增效、增產(chǎn)增效、提升能力水平是鉆井完井技術(shù)發(fā)展的重中之重。隨著大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、智能鉆完井、納米技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)等新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，需進(jìn)一步強(qiáng)化技術(shù)融合，向自動(dòng)化、智能化鉆井完井技術(shù)發(fā)展。