大庆徐深气田技套快速安全钻井技术

胡先平

（大庆钻探工程公司三联实业有限公司 黑龙江大庆 163000）

1 地质概况

徐深气田钻遇的地层岩性将自上而下揭示的地层依次为第四系、第三系泰康组、上白垩统明水组、四方台组、下白垩统嫩江组、姚家组、青山口组、泉头组、登娄库组四段、三段、二段、营城组（未穿）。嫩江组粘土矿物以蒙皂石和伊利石为主；姚家组粘土矿物以伊利石为主，含量达到60%以上；容易出现缩径、泥包、卡钻等复杂。青山口组岩性以泥页岩为主，粘土矿物含量达70%～90%，易发生表面水化、坍塌、井壁剥落等复杂；微裂缝、孔隙发育，钻井液滤液进入孔缝中，降低岩石内聚力及岩石强度。

2 施工难点及解决思路

2.1 施工难点

（1）技套深度一般为2700-3100m，一般在登四段完钻，技套对上部不稳定泥岩段进行封固，技套施工的层位较多，由于技套井深达到2700m以上，钻进周期较长，钻进周期多在15天以上，需要不断的短起或长起修整井壁，以保证井下安全，长短起修整时间较长，延长了整个钻井周期。

（2）当钻进至泉一段时，由于岩性较硬，机械钻速变慢，后期钻进周期较长，延长了整个钻井周期。

（3）钻进过程中，由于上部泥岩段较长，嫩江组大段泥岩，由于钻速过快，返砂不充分，粘土矿物易聚集在井壁上，钻进过程中极易出现泥包、泥环等现象，影响技套钻进施工，必须通过长起或短起进行处理；青二三段横纵裂隙发育，易掉块，出现井壁失稳现象，泉头组砂泥岩互层，各层位地层特性各具特点，由于周期较长，钻进过程中整个井眼的井壁稳定情况也需重视，往往起钻时，由于钻具磕碰，导致井壁剥落发生复杂。

2.2 解决思路

（1）由于技套钻进周期较长，为了有效提高钻井效率，较少整体周期，必须减少短起下钻，在钻速由于钻头磨损严重明显变慢时再进行起钻，减少短起下就需要在钻进过程添加φ290-300mm清砂接头或螺扶以保证钻进过程中能清理上部井壁吸附的钻屑或者嫩江组水化膨胀后的泥饼，同时可使上部井筒更加畅通，每350-500m添加1个就可有效减少起钻次数。

（2）由于下部钻速较慢周期较长，在钻头磨损严重需要换钻头时，建议下部井段使用提速工具，可使用液动悬冲工具或螺杆连接钻头，达到提速效果。

（3）合理的优化钻井液体系及措施，上部地层嫩江组，增强钻井液的抑制性，通过添加一定的润滑剂，使钻进过程中的钻屑中所含坂土进行分散，防止粘土聚结，形成泥包或泥环；对于青山口易剥落井段，添加足量封堵材料，保持井壁稳定；下部泉头组地层仍以抑制性为主，防止地层造浆，保持性能稳定，增强携岩性，预防缩径、剥落等情况。

3 现场应用

3.1 工程优化方案

3.1.1 加入清砂接头

采用φ290-300mm方接头或螺扶，每钻进500m加1个，1口技套加5个，加清砂用的方接头不能过多，防止扭矩过大影响钻速，通过上述措施可有效减少短起。

3.1.2 优化参数及措施

（1）使用单Φ308mm螺扶，小钟摆钻具组合和液动旋冲小钟摆组合，液动旋冲工具主要用于泉头组后面较硬地层进行施工。

（2）技套钻完水泥塞后前150-200m顶驱转速控制在40-50转/分，然后钻速逐渐提高为100-120转/分，在明水组和四方台组钻进时控制钻速，并均匀送钻，确保每米钻时不低于1-1.5min/m，同时每钻进一个立柱正倒划眼2-3次，每次正划眼或倒划眼不低于3min，划眼时顶驱转速30-40转/min。每次接完立柱，开泵后钻头接触井底循环0.5-1min，然后启动顶驱恢复钻进，防止井底因岩屑沉降过多钻进时产生泥包。

（3）钻进过程中仍然需要在设备允许的条件下尽量保持较大排量，初期排量尽量达到70L/s，后期受泵压影响排量至少达到65L/s以上，提高环空返速，充分携带钻屑，保证井眼清洁，并根据返砂情况可适当增加划眼循环时间至30分钟用以保证返砂效率。

（4）每500米加1个方接头，完钻后短起至1-2个方接头处即可进行完井作业，根据短起时起钻情况可增加完钻后的起钻井段。

3.2 钻井液的优选与措施

3.2.1 优选钻井液体系

为保证深层技套安全施工，需选用抑制性较强钻井液体系，能够使泥岩在较长时间浸泡，防止其水化膨胀过快，致使钻进过程中缩径，泥包。根据大庆油田目前应用的三种水基钻井液进行优选。

通过选取徐深气田其他施工井所取得的嫩江组、青山口组、泉头组的岩屑，通过120度滚动回收试验，得到下述结果，并通过滚动回收率对抑制性能进行评价。

表1 现场实验2口井配浆性能及抑制性

徐深气田各层位岩屑在实验中用钾盐共聚物钻井液体系的滚动回收率均高于其他钻井液体系，钻井液抑制性比其他两种体系要高，因此为适应该区块的安全快速钻井，选择具有更强抑制性的钾盐共聚物钻井液比较适合该区块。

3.2.2 钻井液优化配方及措施

（1）优化现有钾盐共聚物配方，减少整体钻井液体系的坂土含量，减少泥包钻头和出现泥环的风险。钾盐共聚物钻井液体系优化由原来的5%土粉加量变为2-3%，并减少1种处理剂降滤失剂JS-2用以减少初期粘度并加入润滑剂2-5%润滑剂保证钻井液的润滑性，并能够分散钻进时粘土颗粒减少钻进中土含量的聚集。

（2）嫩江组由于上部易水化分散井段施工固相的侵入，嫩五、四段造浆段的协同作用，易出现钻井液粘度增加的现象，重点保障流变性能稳定，同时嫩二段标准层黑色硬脆油页岩易掉块，重点防塌。

（3）青山口组地层易吸水水化膨胀剥落产生大的泥页岩掉块，钻井中要增强钻井液封堵性，降低中压滤失量，补充井壁稳定剂和封堵剂，保持封堵剂浓度在3%以上，加强地层封堵并改善泥饼质量。配合使用降滤失剂严格控制API失水小于4ml，尽可能减少剥落掉块的产生，同时进入青山口后钻井液密度维持在设计上限，保持井壁稳定。

（4）在泉头组以下井段在扶余油层和杨大城子油层继续维持钻井液密度在设计上限，加强密度的监测。泉二、泉一段主要为深紫、紫红色泥岩，容易造浆，保持泥浆抑制性，控制泥浆粘度不超过60s。

4 现场应用效果

XS12-P1井技套深度为3031m，二开共使用1支315mm PDC钻头和1只311.2mmPDC钻头，进尺2740m，钻速15.36m/h，其中第2只钻头采用液动旋冲提速工具，后期泉一段钻速明显变快，二开钻进周期为11.06天，当时在徐深气田创下3000m以上井深的技套最快纪录。

5 结论与建议

（1）使用清砂接头及提速工具在排量能达至65-72L/s的情况下，通过高转速钻进可极大提高徐深气田井深较深技套的快速施工，可有效提高钻速，缩短技套施工周期，减少复杂情况的发生。

（2）钾盐共聚物钻井液的抑制能力能满足徐深气田快速钻井的施工，在此基础上形成了一套完整的徐深气田快速安全钻井技术，可进一步提高钻井施工效率。