川西须二深井三开钻井技术及先导试验

何　龙　朱礼平　欧　彪　王希勇（ . 中国石化西南油气分公司钻井工程处，四川成都　6004；.中国石化西南油气分公司工程技术研究院，四川德阳　68000）

川西须二深井三开钻井技术及先导试验

何龙1朱礼平2欧彪2王希勇2
（ 1. 中国石化西南油气分公司钻井工程处，四川成都610041；2.中国石化西南油气分公司工程技术研究院，四川德阳618000）

川西须二气藏岩性致密，具有高温、高压且气藏含水等特点，前期两轮优化形成四开井身结构，平均井深5 354.60 m，钻井周期达252.20 d以上，采用常规钻井技术经济开发难度大，极大影响了川西工区增储上产进程。为此，在前期钻井工程难点分析的基础上，根据地质精细认识和工区现有钻井技术，采用井筒压力平衡理论，结合前期须二深井钻探实践优化设计三开结构，并配套了优快钻井技术，形成了川西须二深井三开钻井技术方案，指导完成了XS1井钻井设计和先导试验，较同构造须二前期四开完钻井节约钻井周期68 d，降低钻井成本约600万元以上，截至目前已推广应用到须二探井LX1、海相评价井PZ1-1H井中，为川西工区致密气藏有效开发提供了技术借鉴。

川西； 陆相； 须二深井；三开结构； 先导试验

川西新场须二气藏是国内第1个致密碎屑岩气藏，探明储量达1 211×108m3，须二段目的层埋深超过4 500 m，由于高温、高压、岩性致密，且气藏含水等特点，有效开发难度较大。截至目前，以须二为目的层完钻井20余口，从2006年以来经过两轮优化，形成了四开制井身结构，采用Ø165.1 mm钻头完钻，下入Ø139.7 mm尾管。根据2008—2011年完钻井分析，平均完钻井深5 354.6 m，钻井周期252.2 d，平均机械钻速2.39 m/h，与半年完钻一口须二5 000 m深井相比其钻井周期偏长，钻井成本较高，有必要结合井位部署要求，对前期四开钻井技术进行优化，降低钻井成本，推进川西须二气藏勘探开发进程［1-4］。

采用井筒压力平衡理论［5-7］，结合前期须二深井钻探实践优化设计三开结构，并配套了优快钻井技术，形成了川西须二深井三开钻井技术方案，指导完成了须二探井XS1井钻井设计和先导试验，同比须二四开完钻井节约了钻井周期，降低了钻井成本，为川西工区致密气藏有效开发提供了技术借鉴。

1　工程技术难点

川西须二气藏纵向多压力系统分布、地质条件复杂导致深井开发面临诸多困难，在现有技术条件下主要存在以下工程技术难点［4］。

1.1纵向发育多套气层，井身结构优化难度大

川西工区地质条件复杂，纵向上存在多压力系统，总体表现为异常高压，从上至下钻遇蓬莱镇组、遂宁组、沙溪庙组和须家河组等气层，地压梯度从1.0↑1.80↑2.00↓1.60 MPa/100 m，高低压同存，兼顾完井要求下提速井身结构优化难度大。

1.2岩石致密可钻性差，机械钻速低，钻井周期长

川西地区地层岩性以砂泥岩为主，为低渗—致密—超致密气藏，深部须四段以下地层岩石可钻性级值6～8，属中硬—硬地层，可钻性差，在高密度钻井液条件下机械钻速和单只钻头进尺都不理想，井深3 000 m以下机械钻速0.8～1.0 m/h、单只钻头进尺80～100 m，尤其须二段单只钻头寿命30 h，钻速0.7 m/h。2000年以后须家河组完钻16口深井平均钻井周期达330 d，平均机械钻速为1.5 m/h，而须家河组以下钻井周期长达240 d，约占全井周期2/3～3/4。

1.3地层裂缝发育易井漏，增加非钻进作业时间

深层井漏多与裂缝发育相伴生，裂缝发育非均质性，使地层中井漏出现情况复杂多变。须五到须二段地层均有不同程度裂缝性井漏发生，其中须四及须二段发生裂缝性漏失频率最高，须五、须三段相对次之，裂缝以高角度缝为主，裂缝宽度可达5 mm，钻井过程中防漏堵漏难度大，易发生裂缝性漏失，堵漏作业时间长，增加了非钻进作业时间。

2　井身结构优化设计

按照井身结构设计原则，根据地质精细认识和工区现有钻井工艺，采用井筒内压力平衡理论和结合川西须二深井钻井实践［2-3］，优化必封点设置、优配钻头/套管尺寸如下。

2.1必封点设置

（1）理论必封点。根据川西新场须二深井最新地层三压力剖面特征和工程设计系数，采用Landmark软件井身结构设计模块，在满足井筒内压力平衡条件下，计算必封点设置，在井口预埋导管后，理论上设置2个必封点：第1必封点（井深400 m±），封隔上部水层、不稳定易漏、易坍塌地层，安装井口装置，为钻开下部高压气层提供井控支持；第2必封点设置在须二顶部，实现须二专层专打目的。

（2）工程必封点。鉴于川西工区上部以蓬莱镇、沙溪庙钻井资料多，其地层压力和井下复杂（如井塌、井漏及井涌等）较清楚，根据须二前期四开完钻井、一开/二开实钻情况，在满足井控要求和兼顾钻井降本原则下，可对理论必封点进行调整如下：第1必封点从理论井深400 m±加深至蓬莱镇中下部地层（1 500 m±），第2必封点仍按理论必封点要求设置在须二顶部。

2.2井身结构优化方案

根据必封点设置要求，在满足生产套管直径不小于Ø139.7 mm下，采用由内向外/自下而上设计方法，基于套管和井眼尺寸配合要求下，对川西须二井身结构优化设计见表1。

表1　井身结构优化设计

3　优快钻井配套技术

3.1复合钻井技术

（1）螺杆+高效PDC复合钻井技术。针对岩石致密可钻性差，机械钻速低等难题，2007年以来多轮攻关形成了螺杆+高效PDC复合钻井技术，多口完钻井上部沙溪庙组以浅大尺寸井眼采用复合钻井技术取得突破，平均机械钻速达11.37 m/h，其中XC7井Ø316.5 mm井眼机械钻速达21.17 m/h，刷新了新场地区复合钻井最高纪录，该项技术已成为上部地层提速配套技术。

（2）涡轮+孕镶金刚石钻头［8］。针对须家河组地层石英含量高、研磨性强、可钻性差特点，为减少起下钻次数、提高机械钻速，在2009年新场8井涡轮钻井试验上推广多井次，仅2010年总进尺达1048.78 m，平均机械钻速1.97 m/h，同比2009年新场8井平均机械钻速提高了21.60%，其中501井、丫3井采用涡轮钻井技术，须二段机械钻速均突破2 m/h，分别达2.01 m/h和2.15 m/h，实现了须二段机械钻速实质性飞跃。

3.2垂直钻井技术

新复合钻井在高效快速破岩同时，井斜增加趋势明显，其中XC7井二开427.48～1 104.87 m井段采用复合钻井，机械钻速达21.17 m/h，但井斜从井深558.22 m的0.96°上升至1 050 m的3.6°，后续施工变换钻具组合，采用吊打方式降斜限制了钻井提速。2009年以来，在XS1、XAS1、XC6和X209等井应用VTK垂直钻井技术［9］，其平均机械钻速达14.2 m/h，同比常规钻井提高45%，与复合钻井相当，其井斜均控制在1°以内，实现了优快钻井。

3.3液体欠平衡钻井技术

通过开展欠压值、钻井液密度设计和工艺流程配套，形成了须二深井三开（上沙—须五段）液体欠平衡钻井技术方案［10］。2009年推广应用5井次，总进尺5 730.42 m，同比2008年增加17.23%，平均机械钻速达4.35 m/h，同比2008年提高17.25%，其中，XC25井上沙-须四段采用液体欠平衡钻井工艺，单只钻头刷新川西液体欠平衡新纪录，进尺1 081.01 m，平均机械钻速达7.67 m/h，成为川西地区深井上部地层钻井提速成熟配套技术。

3.4高效钻头选型技术

针对须三、须二段地层研磨性强、可钻性差特点，以提速和提效为目标，兼顾进尺和使用寿命，形成了须四上部以浅地层PDC钻头为主、须四中下部以下地层以进口PDC和牙轮钻头结合的钻头选型技术，其中X10井须四和须三采用进口高效PDC钻头，机械钻速达2.59 m/h和1.22 m/h；X501井须四段试验MDSI616BPX钻头，进尺436.61 m，平均机械钻速达2.71 m/h；XS1须三段试验2只Q506FX钻头，总进尺752 m，纯钻时间488.36 h，机械钻速1.54 m/h。同比须三井段平均机械钻速0.8 m/h提高约92.5%。

4　先导试验

在前期须二气藏四开钻井技术攻关上，结合2013年度川西工区勘探开发进度，须二深井三开钻井技术在XS1井进行先导试验，该井采用三开井身结构，配合采用复合钻井、高效PDC钻头选型等优快钻井技术，于2014年1月钻成了川西须二气藏首口三开深井，完钻井深5 040 m，钻井周期191.23 d，全井机械钻速2.47 m/h，与同构造前期须二完钻四开深井相比，钻至相同井深节约钻井周期68 d，按钻机费用、套管、钻井液以及水泥浆等费用测算，节约钻井成本600万元以上。截至目前，三开钻井技术指导川西工区完钻了须二勘探井LX1井，完钻井深5150 m，并同期推广应用到了川西海相PZ1-1H井直导眼钻井设计中。

5　结论

（1）根据地质精细认识和钻井工艺技术，采用井筒压力平衡理论，结合前期实践优化设计三开结构并配套了优快钻井技术，形成了川西须二深井三开钻井技术方案。

（2）XS1井先导试验表明，采用三开结构满足安全建井要求，在钻井提速及降本增效等方面试验效果良好，已推广应用到须二探井LX1、海相评价井PZ1-1H井中。

［1］徐进. 川西地区高压天然气深井钻井完井技术［J］.石油钻探技术，2005，33（5）：68-71.

［2］王希勇，朱礼平，李群生. 川西新场气田深井钻井配套技术及其应用［J］. 天然气工业，2009，29（3）： 65-67，70.

［3］刘伟，李丽，潘登雷，等. 川西陆相深井钻井完井技术［J］. 天然气工业，2008，28（8）：76-78.

［4］杨志彬，张国东，黄建林，等. 川西新场地区须家河组工程地质特征及优快钻井对策研究［J］. 石油天然气学报，2008，30（6）：278-281.

［5］何金南. 深井钻井技术问题及其系统分析［J］. 石油钻采工艺，2005，27（5）：1-7.

［6］郑新权，汪海阁. 中国石油钻井技术现状及需求［J］.石油钻采工艺，2003，25（2）：1-4.

［7］汪海阁， 郑新权. 中石油深井钻井技术现状及面临的挑战［J］. 石油钻采工艺，2005，27（2）：4-8.

［8］冯定. 涡轮钻具复合钻进技术［J］. 石油钻采工艺，2007，29（3）：19-21，31.

［9］王春生，魏善国，殷泽新. PowerV垂直钻井技术在克拉2气田的应用［J］. 石油钻采工艺，2004，26（6）：4-8.

［10］李群生，朱礼平，李果，等. 基于井下流量测量的微流量控制系统 ［J］. 石油钻探技术，2012，40（3）：23-27.

（修改稿收到日期2015-02-12）

〔编辑薛改珍〕

Third spud section drilling technology and pilot test for Xu-2 deep well in West Sichuan

HE Long1, ZHU Liping2, OU Biao2, WANG Xiyong2
（1. Drilling Engineering Department of Southwest Oil & Gas Company, SINOPEC, Chengdu 610041, China; 2. Research Institute of Engineering Technology of Southwest Oil & Gas Company, SINOPEC, Deyang 618000, China）

The proven gas reserves of Xu-2 gas reservoir in West Sichuan part is up to 1.211×1 011 m3, and the burial depth of the reservoir is over 4 500 m; the rock is tight, and is characterized by high temperature, high pressure and gas pool containing water. The previous two rounds of optimization led to a 4th spud section wellbore configuration; the average well depth was 5 354.60 m, and drilling cycle was over 252.20 d. So it is of great difficulty to develop the gas pool using conventional drilling technology, hence greatly affecting the process of reserve growth in West Sichuan work area. For this purpose and based on the previous analysis of drilling difficulties, this paper optimized the design of 3rd spud section configuration according to fine understanding of geology and the available drilling technologies in the work area, using the wellbore pressure balance theory and combining the previous practice in drilling of Xu-2 deep well, and provided fast drilling technology and formed a 3rd spud section drilling program for Xu-2 deep well in West Sichuan; the paper also directed and completed drilling design and pilot test for XS1 Well, and compared with previous 4th spud section drilling of the same structure, the drilling cycle was shortened by 68 d, and drilling cost was reduced by over 6 million Yuan. Up to now, the technology has been used in the drilling of Xu-2 exploration well LX1 and marine appraisal well PZ1-1H, providing technical reference for effective development of tight gas pools in the work area in West Sichuan.

West Sichuan; continental facies; Xu-2 deep well; third spud section structure; pilot test

TE243

A

1000 – 7393（ 2015 ） 02 – 0016 – 03

10.13639/j.odpt.2015.02.005

国家科技重大专项课题“低渗气藏复杂地层高效钻井关键技术”（编号：2011ZX05022-005）资助。

何龙，1970年生。1993年毕业于成都理工大学钻探工程专业获学士学位，现从事钻井工程技术管理工作，高级工程师。电话：18583378936。E-mail：helong@cqdc.biz。

引用格式：何龙，朱礼平，欧彪，等.川西须二深井三开钻井技术及先导试验［J］.石油钻采工艺，2015，37（2）：16-18.