川東北地區深井鉆井技術優選及適應性分析
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摘 要：近年川東北地區油氣勘探開發進展巨大，發現普光、元壩、馬路背及河壩等氣田。根據該區目的層埋藏深度大，高溫、高壓、多套壓力系數、裸眼段長、含硫化氫，導致鉆井周期長、鉆井事故復雜等特點、難點，優選氣體鉆井技術及多種破巖工具，形成川東北區域配套優快鉆井技術，在應用中提速明顯。
關鍵詞：鉆井技術;空氣鉆;深井;破巖工具;優選
1 川東北地區地層特性分析
川東北位于處于揚子板塊的北緣，受米倉—大巴山構造帶、川東高陡構造帶及龍門山構造帶控制，燕山期～喜馬拉雅期為局部構造主要形成時期。地層特點描述如下：
?、侔讏紫怠獎﹂T關組：主要巖性為細砂巖和泥質粉砂巖，偶夾粉砂質泥巖和泥巖。
?、谫_系—蓬萊鎮組：上部巖性為粉砂巖和細砂巖，中部泥質粉砂巖和粉砂質泥巖、泥巖互層，下部粉砂質泥巖，偶夾細砂巖和粉砂巖;遂寧組：巖性主要為粉砂質泥巖和泥巖，偶夾細砂巖和粉砂巖;上沙溪廟組：上部主要巖性為粉砂質泥巖和泥巖，偶夾泥質粉砂巖、粉砂巖和細砂巖，下部巖性為泥質粉砂巖、粉砂巖、細砂巖和泥巖呈不等厚互層，與下伏地層為整合接觸;下沙溪廟組：主要巖性為泥質粉砂巖、粉砂巖、細砂巖和與粉砂質泥巖、泥巖呈不等厚互層;千佛崖組：上段粉砂質泥巖，偶夾薄層狀粉砂巖和細砂巖，中段是頁巖和砂質泥巖，偶夾細砂巖，下段是泥質粉砂巖、粉砂質泥巖和細砂巖，與下伏地層呈整合接觸;自流井組：分大安寨段、馬鞍山段、東岳廟段及珍珠沖段四個巖性段，沉積相為湖泊沉積，標志層為介屑灰巖。
?、廴B系—須家河組：細分為五個巖性段，須一、須三和須五段主要為泥巖，主要儲集層須二、須四和須六段是砂巖;雷口坡組：細分四個巖性段，沉積相為海相潮汐沉積;嘉陵江組：細分五個巖性段，主要巖性灰巖、石膏巖，為淺海臺地多次沉積輪回;飛仙關組：是普光氣田主要儲層，分四個巖性段，以灰巖和石膏巖為主。
?、芏B系—長興組：主要巖性為白云質灰巖和白云巖為主，是元壩氣田主要儲集層;大隆組：巖性以黑色硅質巖、硅質頁巖和含硅質灰巖為主;吳家坪組：以灰巖為主，泥質、生屑和隧石含量較多;茅口組：主要為灰巖，表現為瘤狀灰巖、灰巖和含生屑灰巖的互層;棲霞組：上部以生屑灰巖為主，下部主要為生屑灰巖夾砂屑灰巖，顏色較深;梁山組：為泥巖和粉砂巖呈不等厚互層，與下伏地層為平行不整合接觸。
?、葜玖粝怠n家店組：主要為泥巖和砂屑灰巖;小河壩組：主要為泥巖、粉砂巖和生屑灰巖呈不等厚互層;龍馬溪組：頁巖氣主力產層，主要為頁巖和泥巖，偶夾粉砂質頁巖和鱺?；規r。
?、迠W陶系—五峰組：主要為黑色泥頁巖;寶塔組：層狀灰巖;泥潭組：細砂巖、粉砂巖和泥巖，偶夾介屑灰巖。
?、吆湎怠钙滤陆M：上部主要以砂質白云巖、白云巖為主，下部為粉砂巖和泥頁巖;龍王廟組：以白云巖為主，下部見白云質灰巖;滄浪鋪組：以細砂巖為主，偶夾硅質細砂巖和含礫砂巖。
2 優快鉆井技術適應性分析
2.1 氣體鉆井技術
氣體鉆井優缺點中優點是：當量密度0～0.05g/cm3時，井底壓持效應大大降低，機械鉆速提高;儲層保護效果好;泥頁巖的吸水膨脹引起的復雜減小;干法固井，中完期限減小;綠色環保效果好，巖屑清潔。氣體鉆井缺點：控制地層壓力能力不足，高壓、高產和有毒性儲層不適用;無法應對應力垮塌地層;水侵環空不易處理;管柱受高速含砂氣流沖刷，鉆柱易刺漏;扭轉和提拉動力大;井下易產生燃爆現象;事故處理手段少。分析認為氣體鉆井技術在川東北地區主要適于侏羅系和三疊系上統地層。
2005年在元壩和普光氣田應用后，形成空氣、氮氣、泡沫、霧化等技術，2006-2009年施工106口井，累計進尺達24.59萬米，包括21口泡沫、25口氮氣鉆井。普光氣田應用時平均機械鉆速空氣比鉆井液鉆井高7.06倍，日進尺和單只鉆頭進尺最高440m和1551.12m/d，單只鉆頭平均進尺310.49m，為鉆井液鉆井3.26倍。泡沫鉆井技術在元壩氣田應用48井次，機械鉆速4.82m/h是常規鉆井4倍;空氣鉆井在二開應用83井次，機械鉆速10.16m/h。
2.2 破巖工具
首先是破巖工具優選，在實際鉆頭選型時，主要影響因素包括：地層的完整性和均質性、機械力學性、井深、井底溫度及地層造斜能力?，F場應用原則：鉆頭類型選擇根據地質、井眼尺寸、井眼軌跡要求、地層條件及鉆井方式，還應參考鄰井資料;若多種鉆頭都適用，則考慮安全性好、壽命長、機械鉆速高及單只鉆頭進尺高的鉆頭;軟～中硬均質地層中，應考慮安全可靠、機械鉆速高的PDC鉆頭，PDC復合片直徑較大，布齒應為中等或者低密度;軟硬夾層多，地層破碎的鉆頭，應選擇復合鉆頭;研磨性強地層應選用復合鉆頭或者孕鑲鉆頭。
其次是應用情況，普光氣田開發過程中，主要選用螺桿+PDC復合鉆井技術、空氣錘+牙輪氣體鉆井技術，機械轉速得到較好提高。統計可知，空氣鉆井進尺為108671.71，空氣錘占比53.69%，機械鉆速提高55.63%，是牙輪鉆頭空氣鉆2.42倍。元壩氣田主要采用渦輪+孕鑲鉆頭鉆井，進尺4311.05m，機械鉆速為1.35m/h，鉆井周期平均為118.55d。
綜上所述，根據川東北地區地層巖性特點，確定該區一、二開使用空氣鉆井技術，對地層出水后，使用泡沫鉆井+牙輪技術。自流井～須家河組地層，使用渦輪+孕鑲鉆頭鉆井和空氣鉆井技術。
參考文獻：
[1]閏光慶.中國石化超深井鉆井技術現狀與發展建議[J].石油鉆探技術，2013，41（2）：1-5.
[2]王朋飛.川東北深井超深井優快鉆井關鍵技術研究[D].成都：西南石油大學，2017.
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