第２４卷第１期 ２０１４年３月 江 汉 石 油 科 技 Ｖｏ１．２４ Ｎｏ．１ Ｍａｒ．２０１４ ＪＩＡＮＧＨＡＮ ＰＥＴＲＯＩＥＵＭ ＳＣＩＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮＯ【 ＧＹ 川东南兴隆区块钻井技术 李新年，蒋洪亮 （中国石化石油机械装备重点实验室、江汉石理局石油机械研究院，湖北武汉４３０２３３） 摘要：兴隆区块是江汉油田近期开发的新区块，该地区地质情况复杂、含气层多。已钻井存在井身结 构复杂，周期长，配套技术不完善，易发生垮塌、卡钻、井漏等复杂情况。通过分析，结合相似地区已钻井 取得的经验，推荐了一套适合兴隆区块的井身结构设计方案，采用了多种钻井方式，其中空气钻井、泡沫钻 井、泥浆钻井、复合钻井方式为该区块的主要钻井方式。并在钻头选型、钻井液等方面为兴隆区块的优快钻 井提出了建议和方案。 关键词：钻井技术；井身结构；区块 兴隆区块是江汉油田在川东南地区勘探的新区 块，实钻井少。该区块的地质构造、岩石可钻性、 根据已钻井和周边地区井的情况来看，川东南 兴隆区块的陆相地层砂、泥岩互层频繁；钻井所遇 的凉高山组、东岳庙组、须家河组、嘉陵江组、飞 地层压力等资料还不详实。在兴隆区块分别在陆相 地层、海相地层见到各类油气显示，部分已钻井已 获得很好的工业油气流。但在该区块的钻井存在钻 井周期较长，地层垮塌、卡钻严重，机械钻速低、 仙关组、为含气层；长兴组为气层；梁山组为煤层 气。沙溪庙组地层易出水；下沙溪庙组、大安寨组 含裂缝气层，易造成剥蚀掉块和垮塌；雷口坡组下 易出现井下复杂情况。已钻井显示兴隆区块地层致 密、可钻性差、地层压力高、气层繁密、常含硫化 氢。兴隆１井、兴隆１０１井钻井经历了大安寨一马鞍山 段陆相高压油气层溢流、嘉陵江组盐膏层溶解、长 兴组含硅灰岩和吴家坪组含燧石团块硅质岩可钻性 差等一系列技术难点。通过分析兴隆区块的钻井难 部、嘉陵江组，含有岩膏岩层，溶蚀后造成井径扩 大，自然造斜能力强；嘉陵江组、飞仙关组气层发 育良好，含膏岩层易塌，形成大肚子井眼。须家河 组有煤层，易垮塌、易漏；在嘉陵江组的五段至二 段含有盐膏岩，注意防卡钻、防止钻井液被污染。 点、钻井技术的应用情况，并结合与兴隆区块相似 地层的钻井经验，研究适应兴隆区块的优快钻井的 技术和方案。 ２钻井难点 川东南地区属南方海相复杂勘探区，兴隆区块 地层古老、结构复杂、地层变化大、岩性多变、层 位预测不准。钻遇的陆相地层坚硬、研磨性极高， 机械钻速极低、蹩跳严重，钻头和钻具磨损严重， １ 地质特征 四川油气田经历了４Ｏ多年勘探开发，主产油气 层为二叠系、三叠系，但是通过勘探思路创新、装 钻头失效陕；同时井身结构复杂、大井眼井段长； 地层倾角大，常规防斜钻具只能采用钻压控制，限 制了机械钻速；地层压力复杂、压力系数高，井控 备投入、优化勘探部署，立体勘探取得显著成效； 勘探南方分公司通过加强老资料复查解释和区域沉 积相研究，认为川东南兴隆区块长兴组发育高能礁 滩相带，成藏条件优越，具有与元坝气田类似的成 藏特征，其层位；￣４０００—６０００ｍ之间，属于深井。 第一作者简介：李新年，男，１９９８年毕业于江汉石油 学院石油工程专业，２０１０年进修于长江大学，攻读机械工程 硕士学位，工程师，现在江汉石油机械研究院主要从事石油 工程技术和石油装备研究工作。 第１期 李新年等：川东南兴隆区块钻井技术 ‘ ）’ 风险大，影响钻井提速。 ２．１井身结构缺陷 于大尺寸钻头的破岩量大、现有钻具组合造成的钻 头机械破岩能量不足、井底水力能量不足以及钻井 （１）套管层数少，不能满足封隔多套压力体系 的要求。 液的清岩、携岩能力差等因素，使得大尺寸井眼段 机械钻逮陧。 （２）钻遇地层多，情况复杂：下套管前提承压 困难，技术套管下人井段长，下套管过程中井口泥 浆失返，固井水泥浆漏失，影响了固井质量；压力 ３钻井技术 ３．１ 井身结构 体系复杂，且常伴有出水出气的情况，易卡钻，井 控风险较大。凉高山组、珍珠冲组、须家河组地层 含油气水层，易造成卡钻。 （３）技术套管下入深，要求钻机负荷足够大。 （４）下部井眼尺寸小，不利于优质、安全钻井 和加深要求。已钻井目的层采用尺寸为中 １６５．１ｍｍ的小钻头以及 １４６．１ｍｍ的套管，环空间隙 太小，且井斜较大，对下套管、固井等完井作业施 工有一定影响。 ２．２钻井方式配套技术不完善 目前兴隆区块钻井中普遍采用的常规ＡＰＩ套管 尺寸系列有８种，即 ５０８．０ｍｍ、中３３９．７ｍｍ、 ２７３．１ｒａｍ、 ２４４．５ｍｍ、 １９３．７ｍｍ、 １７７．８ｍｍ、 １３９．７ｍｍ、中１２７．０ｍｍ。通过调研，以生产开发为中 心，结合普光、川东北地区生产开发井的井身结构 和套管设计，推荐一套适合兴隆区块的井身结构设 计方案，见表１。 本井身结构的各套管程序的选择为各开次钻进 安全相对留有余地，以保证完成钻探目的。表层套 管应封隔上部不稳定，易漏、易坍塌地层。一开目 的是封隔地表水、松散粘土流砂、砂砾层。以封隔 由于兴隆区块地层致密、可钳ｌ生差，气层繁 密、地层压力高、井深，常规钻井效率普遍偏低。 多家石油公司在川东相似地区尝试了多种钻井方 浅层水为原则确定中完深度（表层下深７００ｍ￣右， 如果井底附近可能有或已经发现有水层，应适当加 深进行封隔）。二开至２４１０ｍ左右，封自流井组东 岳庙段及以上低承压、易垮塌地层及油气水层，为 式，例如空气钻、泡沫钻、充气钻、螺杆＋ＰＤＣ复合 钻等；虽有不同程度的提高了钻进速度，但还存在 着一些问题，如气体钻井方式也存在着井壁失稳、 地层出水、出气等：普光２０３—１井采用空气钻，在 ２５１１．７１ｍ，地层出气后又出水造成井塌卡钻；兴隆 ｌ井一开采用空气钻发生卡钻１次，井下复杂１次，在 气液转换后发生井漏。 ２．３机械钻速低 下一开次顺利施工创造条件。三开目的层为飞仙关 组、长兴组气层。 ３．２钻井方式 兴隆区块钻井方式可采用多种钻井方式，其中 空气钻井、泡沫钻井、泥浆钻井、复合钻井方式为 该区块的主要钻井方式。 （１）导管和一开建议采用空气钻井或充气泡沫 钻进。 钻头使用寿命短、单钻头进尺低，井深、井眼 尺寸大且井段长，是兴隆区块钻井的一大特点。由 表１ 兴隆区块的井身结构设计方案 ・５６・ 江 汉 石 油 科 技 第２４卷 （２）二开时上部陆相地层采用空气钻井陕速钻 穿。 时，必须转换为钻井液钻井，钻井液一般都采用聚 合物泥浆。泥浆方面主要从防漏、堵漏和空气钻井 （３）三开、四开建议采用复合钻井技术；须家 完泥浆转换两个方面来进行考虑。表层、一开钻井 适用泡沫钻井，主要是防地层出水，减少建井周 河组、雷口坡组、嘉陵江组上部采用空气钻井，如 果出现地层出水或油气层出油时应及时转化成泥浆 期。二开建议使用空气钻井，但在易塌、易出水、 出油地层则采用钻井液钻井，钻井液选用井壁稳定 使用复合钻井技术。其中嘉四段含有盐水层，易形 成大肚子，造成沉砂卡钻，建议采用牙轮常规钻 进；嘉一段、飞三、飞二段存在破碎带，井壁稳定 性好、能防漏堵漏的聚磺防塌钻井液体系。三开海 相硬地层，施工应选用了聚磺非渗透钻井液体系。 在兴隆区块还可以使用钻井液方面的新技术： 在防漏、堵漏方面可采用微泡沫钻井液和微泡沫桥 浆钻井液，还可采用“桥浆＋ＭＴＣ”堵漏技术；在 空气钻井完泥浆转换方面可采用无渗透技术，还可 采用强抑制性聚磺防塌钻井液体系和“三低”水基 钻井液。 性差，建议以复合钻进为主，牙轮或ＰＤＣ常规钻井 为辅；飞一段、长兴组岩石较硬，且硅质灰岩和燧 石团块含量较高，不适合ＰＤｃ高转速钻进，建议采 用牙轮常规钻进。 ３．３钻头 在陆相地层，尽量选用空气钻井，钻头宜选用 江钻生产的ＨＪＴ５３７ＧＫ和川石生产的ＳＫＨ５１７ＣＧＫ。 对海相地层，由于井深、地质复杂，并尽量减少起 ４现场应用情况 兴隆１０１井是兴隆区块中川东弧形高陡褶皱带上 的一口评价井，位于重庆市万州区梁平县福禄镇辣 坪村。全井钻井周期：１８８．４ｄ；井深：４７８５ｍ；平均 机械钻速：２．７１ｍ／ｈ；完钻层位：二叠系吴家坪组。 ４．１ 应用效果比较好的钻井技术 兴隆１０１井先后采用了充气泡沫钻井、空气钻 井、空气锤钻井技术、ＰＤＣ钻头＋螺杆复合钻进技 下钻，提高钻头的单只进尺，可选用复合钻井 ＋ＰＤＣ钻头的钻井方式。 针对兴隆区块的地质条件，先期开眼宜采用牙 齿较长而轴承寿命相对较短的钻头，节约钻头成 本；一开钻固封至上沙溪庙组。空气钻使用宽齿牙 轮钻头，宜选用强保径钻头，保证井眼尺寸；嘉陵 江组井段，可使用空气钻＋三牙轮钻头，以提高钻 速；在茅口组气层以上，建议尝试使用防泥包 ＰＤＣ钻头，如果地层允许易采用ＰＤＣ＋螺杆复合钻 进，不仅机械钻速高，而且可以保证井眼轨迹光 滑。 术、防漏防气窜水泥浆体系等多项新技术，收到了 良好的效果。兴隆１０１井运用气体钻井方式在沙溪庙 组平均机械钻速为１４．３１ｍ／ｈ，凉高山组为９．９５ｍ／ｈ， 须家河组为５．４５ｒｒｄａ。其中空气锤钻井取得的提速效 果最为显著，井段：５９７．３～１９４７．３７ｍ；地层为沙溪庙 组、凉高山组；纯钻时问为５６ｈ，平均机械钻速为 ３．４钻井液体系 兴隆区块空气钻进遇易塌、易出水、出油地层 表２兴隆１０１井与邻井同层位消耗钻头数对比 第１５／Ｉ 李新年等：川东南兴隆区块钻井技术 ・５７・ ２４．１ｌｍ／ｈ。空气锤钻井也提高了钻头使用寿命，减 少了钻头消耗。与邻井同层位消耗的钻头数对比见 表２，在层位相同、进尺基本相同的情况下，兴隆 目前兴隆区块的已钻井多是陆相地层和上部海 相地层的钻井施工情况，下部海相地层还接触得太 少。希望今后钻井会更多的揭示下部海相地层的情 况，来充实现有的技术方案。 参 考文 献 究 １０１井空气锤纯钻时间是相邻井兴隆１井、福石１井的 ０．３８和０．３ １；消耗钻头数是它们的１／２。 ４．２有待改善的钻井技术 兴隆１０１井在空气钻井过程中发生了断钻具事 ［１］吴建忠，李强，王波川东北复杂深井井身结构优化研［Ｊ］．天然气技术．２００９，３（１）． 故，根据断钻具时的钻具组合来看，没有携带减震 器。建议在兴隆区块空气钻施工中，配上减震器， 减小钻具所受到的冲击力。 ［２】陈明，窦玉玲，李文飞，等川东北元坝区块井身结构优化 设计ｆＪ］．天然气技术．２０１０，３６（３）． ［３］侯树刚，刘新义，杨玉坤．气体钻井技术在川Ｉ东北地区的 ［Ｊ］．石油钻探技术．２００８，３６（３）． 兴隆１０１井空气钻完转化泥浆后井壁坍塌、井漏 等情况严重，可见在使用的传统泥浆工艺不适应兴 隆区块的钻井要求。 Ｉ４１王希勇，朱礼平，胡大梁，等．复合钻井技术在川东北地区的 应用【ＪＪ．天然气工业，２００８，２８（１ １）． ［５】李佩武，吴春国，李祖奎等．川东北地区地层特征研究与钻 ５结束语 针对川东南兴隆区块的地质特性和钻井存在的 难题，结合新工艺新技术的使用情况，分别从井身 结构、钻井方式、钻头、钻井液等方面提出了各项 头选型Ｌ刀．岩石力学与工程学报，２００３，２２（１）． 【６】臧艳彬，王瑞和，张锐．川东北地区钻井漏失及堵漏措施现 状分析 石油钻探技术．２０１ １，３９（２）． 【７］孙长健，张仁德，漆林，等．气体钻井转换钻井液保持井壁稳 定技术 ．钻采工艺．２０１０，３３（２）． 可实行的解决方案和新的思路。建议把兴隆区块作 为川东南地区快速开发的支点，来展开研究，使研 究更加具有区域针对性。 （编辑胡素梅） 致密油藏 致密油藏成为全球非常规石油勘探开发的关注领域，主要源自于威利斯顿盆地巴肯致密油开发的重大突 破。致密油藏不同于低渗透油藏，它是伴随“非常规油气”的概念而出现的。非常规油气是相对于常规油气 而而提出。非常规油气主要指连续分布的油气，无明确圈闭与盖层界限，流体分异差，无统一油气水界面和 压力系统，含油气饱和度差异大，油气水常多相共存。由ＳＰＥ、ＡＡＰＧ、ＷＰＣ和ＳＰＥＥ联合发布的《石油资源 管理系统》认为：连续性矿产和非常规资源基本等同。连续性油气藏一般｝生地质特征为：缺少明显的盖层和 圈闭；弥漫式富油或气；大范围分布；储层基质渗透率低；异常压力；与源岩距离较近。 致密油是指以吸附或游离状态赋存于富有机质且渗透率极低的暗色灰岩、泥质粉砂岩和砂岩夹层系统中 的自生自储、连续分布的石油聚集。页岩生成的油气除部分排出并运移至砂岩或碳酸盐岩等渗透性岩石中形 成常规油气藏外，大量（高达总生烃量的５０％ｒＡ＇上）在“原地”滞留，以游离烃和吸附烃的形式赋存于纳米 级孔隙或微裂缝中，形成可供商业开采的致密油（气）。 致密油藏属于非常规油藏，而油气大面积连续分布是连续型致密油的标致性特征，因此，将储层面积作 为一项考虑因素。定义致密油藏孔隙度小于１２％，空气渗透率在０．００１￣０．０５ｒｏｄ，含油面积大于１×１０ ｋｍ。 （资料来源于《石油钻采工艺》２０１２，Ｎｏ．２）
