凤参1井钻井工艺技术及问题处理

甘祥永

摘 要：凤参1井位于贵州页岩气公司部署在扬子准地台黔北台地隆起遵义断凸凤冈北北东向构造变形区蜂岩背斜北东翼，完钻井深2585m，是一口三开结构页岩气参数井。该井是该区块第一口页岩气参数井，勘查区内无钻井资料，施工中清虚洞组以上地层漏层多、漏失严重；下部地层碳质泥岩、泥页岩易吸水膨胀造成井壁垮塌，没有成熟的钻头选型等一系列难题，在实钻中针对遇到的各种难题，制定技术对策，严格执行操作规程，运用双驱钻井，钟摆钻具组合，保证了井身质量；施工中积极使用四级固控设备，优选钻井液抑制剂、防塌剂有效抑制了泥页岩水化膨胀，保证钻井液性能稳定，减少了井下复杂；优选钻头及钻具组合，优化钻井参数，严格执行取心技术操作规程，保证了全井施工顺利。

关键词：凤参1井；井漏；钻头优选；防斜打直；贵州页岩气

1 概述

凤参1井是贵州页岩气公司部署在扬子准地台黔北台地隆起遵义断凸凤冈北北东向构造变形区蜂岩背斜北东翼一口页岩气参数井，位于贵州省遵义市凤冈县党湾乡刘家寨村，目的层寒武系牛蹄塘组，钻穿牛蹄塘组进入灯影组38m完钻，完钻井深2585m。本井钻井周期82.25天，建井周期88.13天，平均机械钻速4.21m/h。

2 技术难点

①凤参1井是该区块施工的第一口页岩气参数井，勘查区内无钻井资料，不可预见情况较多，施工风险大。②清虚洞组以上地层以白云岩以及白云质灰岩、泥岩等岩性为主，地层胶结疏松，漏层多，漏失严重，钻井液消耗量大，小排量钻进，机械钻速较低。③为了满足地质录井需要，三开段全部用牙轮钻头钻进，起下钻次数较多，制约了钻进速度，延长了钻井周期。④寒武系明心寺组、牛蹄塘组含有碳质泥岩、泥页岩，地层不稳定，易水化膨胀发生井壁失稳，造成坍塌。

3 主要工艺技术

3.1 井身质量控制 一开、二开主要采用钟摆钻具组合和PDC+螺杆配合减震器钻具组合，严格执行定点测斜措施，井斜有较大增斜趋势时及时调整钻井参数，并加密测量，每次起钻投测多点；三开地层倾角较大，采用单弯螺杆复合钻进，井斜有超标趋势及时随钻调整，全井段井身质量满足设计要求。

3.2 钻头优选 ①一开Ф444.5mm井眼，使用一只ST517GK牙轮钻头，一只KS1662SGAR PDC钻头，由于该勘查区无钻井资料参考，只能实钻过程中不断总结试验，通过对实钻岩屑分析研究，结合设计提供岩性预测，牙轮钻头钻进至149m后，换为PDC钻头，PDC钻头机械钻速远远高于牙轮钻头。②二开井段共使用Ф311.15mm钻头8只、Ф215.9mm钻头1只（钻电测口袋）。PDC钻头机械钻速高于牙轮钻头，上部1000m以上地层DM664H钻头使用效果理想，进入高台石冷水组后（1000m以下）优选HS6133SBGH使用效果较好。③三开地质录井需要，使用牙轮钻头钻进，平均机械钻速3.52m，选型合理；一只MD517X高速牙轮钻头用于纠斜，主要是滑动钻进，机械钻速较低；两只取心钻头平均机械钻速相差较大，GC315使用理想。本井段使用牙轮钻头6只，取芯钻头2只。

3.3 取芯技术 本井取心进尺171.00m，共取心11次，岩心长度171.00m，取心收获率100%。

3.3.1 钻具组合。Φ215.9mm取心钻头+川7-4取心工具+Φ158.8mm钻铤×6根 +Φ127mm加重钻杆×18根+Φ127mm钻杆。

3.3.2 取心技术参数。排量20～25 L/S，转速50～60 r/min，钻压10-60kN。

3.3.3 取心技术措施。①严格执行地质、工程设计，与甲方、地质人员做好沟通，卡好取心层位和井段。加强取心各项技术措施，保证取心质量。②取心前检查取心工具，确保灵活好用。所有钻具与接头水眼必须经过专门检查，保证畅通无阻。③取心前调整好钻井液性能，充分循环干净井眼，进行短程起下钻作业，确认液柱压力能够平衡地层压力。井眼不畅通、井底不干净或没有压稳显示层不允许进行取心作业。出现掉块的井需要适当提高钻井液粘切或用稠钻井液清洗井眼。④简化取心钻具组合，减少钻铤数量，适当增加加重钻杆数量，能够满足取心所需钻压即可；若有条件时可在钻铤上部加随钻震击器。⑤将取心工具在地面装好，而后平稳上钻台，防止碰坏钻头与工具。无台肩的光杆外筒与接头坐井口时（包括起下钻）必须使用安全卡瓦。⑥出筒完毕，及时保养岩心筒，并戴好护丝。

4 钻井液技术

凤参1井金顶山组以上地层碎屑灰岩、白云岩和粉砂岩互层胶结疏松，分散度高、对流体冲蚀敏感，地层承压能力差，漏失段长；明心寺组下部、牛蹄塘组灰黑色泥岩、碳质泥岩水敏性强，极易吸水膨胀剥落坍塌，造成井壁垮塌。施工中一开、二开漏失井段主要采用膨润土浆加入适量随钻堵漏剂，采取边漏边钻方式穿过漏层；三开采用高效能无固相聚合物钻井液体系，进入明心寺组前，钻井液中加入足量的防塌剂、抑制剂以及降虑失剂，后期加强维护，保证泥岩段井壁稳定， 三开施工顺利，电测一次成功。

5 井漏处理

一开、二开长井段漏失，均采取降低排量，边漏边钻的技术措施，机械钻速受到一定影响，施工过程中出现水供应不足等现象，钻进过程中加强井下情况判断，一旦发现摩阻、扭矩异常，及时采取措施，停钻循环或者打入高粘切钻井液充分循环。该井施工边漏边钻井段共1305m，施工风险较大。

6 结论与建议

①该区块清虚洞组以上地层漏失井段长，地层相对稳定，适当降低排量，采取边漏边钻工艺可以缩短建井周期。②采用PDC+螺杆双驱复合钻井，井身质量控制较好且机械钻速明显高于牙轮钻头。③三开使用牙轮钻头平均机械钻速较低，建议尝试使用微取心PDC钻头，进一步提高钻井速度。④三开金顶山组以下地层倾角较大，井斜控制难度大，必须加密测斜，及时采取措施，保证井身质量。⑤明心寺组、牛蹄塘组含有碳质泥岩、泥页岩水敏性强，极易吸水膨胀剥落坍塌，造成井壁垮塌，施工中对钻井液抑制性、防塌性能要求较高。