摘要：剑门1井在第四次开钻中，用Ø215.9mm钻头钻进中遇到了严重的井下复杂情况，被迫改变井身结构设计，油层套管提前下入，从而大大增加了Ø149.2mm小井眼钻井的长度。由于井身结构的改变，把一些本该在第四次开钻前应解决的复杂地质问题留给了小井眼钻井阶段。加深的小井眼钻井难度一般都比较大，对于超深超长的小井眼钻井难度就更大。剑门1井在超深超长加深小井眼钻井中，针对面临的许多难题，制定了详细的施工技术措施：①将聚磺钻井液逐步转换为仿油基钻井液；②优选钻头型号和优化钻井参数；③使用顶驱钻井；④采用复合钻具，上部为Ø127mm S13518°钻杆，下部用Ø88.9mm S13518°钻杆钻井。最终安全顺利地完成了这口超深(7009m)超长(2005.43m)小井眼井段的钻井工作，取得了宝贵的小井眼钻井经验和丰硕的勘探成果。
关键词：超深井；超长；小井眼；钻头；顶驱钻井；剑门1井
0 引言
剑门1井2007年12月22日第四次开钻，用Ø215.9mm钻头钻至井深4660.9m，层位为三叠系须家河组须二段，由于钻遇高压气层和CO2严重污染，反复进行压井，最高使用钻井液密度为2.47g/cm3，并出现上漏下喷、钻井液流动性极差等复杂情况，钻进十分困难。被迫将原设计下至三叠系飞仙关组须三段顶(井深6502m)封隔上部嘉陵江组嘉二段高压盐水层的Ø177.8mm油层套管，提前于须一段顶(井深5003m)下入。使得由原设计长500多米的Ø149.2mm小井眼，陡增至2000余米，并集不同压力梯度显示层和大段膏盐层于2000余米小井眼井段，这给下步钻井带来了极大的困难。
1 面临的主要难题
1) 在该次钻进中，可能钻遇多个不同压力系统的显示层。设计的地层压力系数由低(1.60)到高(1.80)，再到更低(1.50)，容+易出现喷漏等复杂情况。
2) 该井在雷口坡组、嘉陵江组和飞仙关组，都将钻遇大段石膏层，在嘉二段还可能钻遇高压盐水层，容易使钻井液受污染，容易引起缩径和压差卡钻。
3) 该地区飞仙关组-长兴组海相储层为高温、高压、高含硫气藏。由于Ø177.8mm套管未回接，受该Ø244.5mm套管抗内压强度的限制，在高密度情况下，允许的关井压力十分有限，将给井控带来很大难度和风险。
4) 该井所使用的Ø149.2mm钻头将钻至井深7100m，裸眼段长达2100m。无论是钻进，还是复杂情况处理，难度都是非常大的。
5) 超深超长小井眼钻进的钻头、钻具使用，事故预防与复杂情况处理等，都将面临很多难题。
2 采取的主要技术措施
为了能够完成这口超深超长小井眼钻井，针对上述钻井的难点，该井主要在钻井液、钻头选型、防止卡钻、防断钻具，避免进行处理复杂情况和事故等方面做了大量细致的工作。
2.1 钻井液主要技术措施
1) 将聚磺钻井液逐步转换为仿油基钻井液，使其性能达到相当于油基钻井液的性能指标，提高润滑性能，达到最好的防粘卡效果。
2) 严格控制土相含量，加入抗膏盐污染的处理剂，提高钻井液抗污染的能力。
3) 钻进时，井内钻井液中加入封堵剂(FLC-2000)或随钻堵漏剂(SDL)，提高钻井液的防漏止漏能力。
4) 加入抗高温处理剂，使钻井液高温高压性能稳定。
2.2 优选钻头型号和优化钻井参数
1) 先使用牙轮钻头，穿越须一段研磨性强的砂岩地层和雷四段中上部的砾岩地层。接着使用PDC钻头，提高钻井速度，减少起下钻次数，减少套管磨损，避免钻头事故。
2) 在PDC钻头使用的各个环节上，精心操作，优化参数。以钻压为5～6t、转速为70～90r/min、排量为14～15L/s、泵压为22～25MPa钻进。使用自动送钻装置，确保均匀平稳送钻。根据钻进扭矩和钻时情况，及时调整钻压和转速。
2.3 防卡主要技术措施
1) 使用顶驱钻井，设定合理的扭矩值，钻进中密切注意扭矩变化，发现异常及时采取措施处理，防止钻进或划眼时出现严重蹩钻，避免发生卡钻事故[1～3]。
2) 每钻进一根单根，上提钻具倒划眼一次，遇挂卡则反复划眼。若钻遇石膏和膏盐地层，钻时加快，则适当控制钻速，每钻进3～5m，上提钻具划眼一次。接立柱前，倒划眼、正划眼一次。每钻进200m短起下钻一次。
3) 尽可能地缩短钻具在井内的静止时间，原则上不超过3min。活动钻具时，除了转动以外还需上下活动，幅度在5m以上。
4) 认真搞好钻井液的固控净化工作，坚持每天使用除砂除泥器和离心机，降低固相含量，加够防卡润滑剂，仿油基处理剂保持在12%以上，尽量降低摩阻。
2.4 钻开高压盐水层的主要技术措施
1) 在钻至预计的盐水层之前，按邻井钻该井段所用的最高钻井液密度2.15g/cm3做地层承压试验，并将钻井液密度增加至设计的钻井液密度值1.87g/cm3。对钻井液进行抗盐预处理，提高井内钻井液的抗污染能力，然后钻开盐水层。
2) 钻井中加强钻时、密度、氯根、电导率、液面等的监测。若遇高压盐水，则根据情况立即提高钻井液密度，不能让盐水进入井筒。
3) 钻开高压盐水层后，第一次起钻前，进行短起下钻，根据后效情况，调整钻井液密度。起下钻后，根据盐水浸情况，进一步调整钻井液性能。
2.5 防喷防漏的主要技术措施
1) 为了避免发生溢流和井漏，采用密度为1.67g/cm3的钻井液，钻过上部压力相对较低的地层；用设计的钻高压盐水层密度值，钻开嘉二段高压盐水层；钻过嘉陵江组后，在保证不出现盐水浸的前提下，逐步下调钻井液密度，为钻下部低压层创造条件。
2) 由于该段地层压力“窗口”很窄，为了避免钻进时发生井漏，而起钻时又发生溢流，采取起钻时，根据计算的环空压降，适当提高钻井液密度，弥补因停止循环、起钻抽汲引起的井底压力降低，导致流体外溢。下钻后，又用较小排量将钻井液密度恢复到钻进时的密度值，再开始钻进，防止井漏。
3) 认真搞好平衡压力钻井，及时发现溢流，及时处理，避免控压循环，避免关井。
4) 搞好井口装置和井口附近套管的保护工作，坚持在井口附近8柱钻杆加防磨接头(每柱1只)。定期检查套管头防磨套，定期对井口装置试压。
2.6 防钻具事故技术措施
1) 采用复合钻具，上部为Ø127mmS13518°钻杆，下部为Ø88.9mmS13518°钻杆。
2) 使用全新的Ø121mm螺旋钻铤、全新的钻杆和全新的配合接头。采用2组全新的钻铤，定期轮流倒换使用，释放应力。
3) 合理使用钻具，坚持错扣起钻，定期倒换钻具位置，保持钻具丝扣清洁，抹好丝扣油，按规定扭矩上扣，防止钻具刺漏，避免发生断钻具事故。
3 超深超长小井眼钻井实践
2008年2月29日用Ø149.2mm牙轮钻头、仿油基钻井液，从井深5003.57m第五次开钻。2008年5月12日钻至井深7009m完钻。在长达2005.43m的加深小井眼钻井中，经过艰苦努力，历时73d，胜利完成了当初认为很难实现的钻探任务，并在超深超长小井眼钻井技术上取得了宝贵的经验，创造了新水平。
3.1 勘探取得了重大成果
通过该井小井眼的钻探成功，首次在川西地区北部钻遇长兴组生物礁，在飞三段见到了良好的天然气显示，展现了该地区良好的勘探前景。
3.2 仿油基体系钻井液发挥了良好作用
在钻井液中逐步加入仿油基处理剂，将聚磺体系转化为仿油基体系。井内钻井液中仿油基处理剂达到一定含量时，钻井液的摩擦系数很小，其润滑防卡性能可以达到油基钻井液的指标[4～7]。
加入SMP-2，RSTF，PPL等处理剂，大大提高了钻井液抗膏盐污染能力和高温稳定性。在雷口坡组-嘉陵江组地层钻遇累计长达349m的石膏、膏盐层和盐水层，钻井液中Ca2+离子、Cl-离子虽然大幅度增加，但钻井液性能却非常稳定。随着井深的增加，加入抗高温稳定剂后，高温流变性能稳定，高温高压失水低。加入封堵剂FLC-2000提高了其防漏能力。仿油基体系钻井液的这些优良性能，对提高机械钻速，防止复杂情况和事故都发挥了很好的作用。
3.3 PDC钻头的使用大大提高了钻井速度
2008年3月23日下入一只旧的Ø149.2mmM1365PDC钻头，从雷口坡组雷四段下部钻至嘉陵江组嘉二段，岩性以白云岩、石灰岩为主，夹石膏。2008年4月20日钻至井深6295m，因复合钻具下部需补充Ø88.9mm钻杆起钻。进尺为1110.67m，纯钻时间为542h，平均机械钻速为2.05m/h。起出的钻头较好，尚可继续使用。该钻头累计进尺为1819.96m，纯钻时间为791.5h。后下入Ø149.2mm STR445PDC钻头，从嘉二段钻至完钻井深7009m，层位为二叠系长兴组，岩性以石灰岩、白云岩为主，夹少量石膏。该只钻头进尺为714.00m，纯钻时间为330h，平均机械钻速为2.15m/h，起出的钻头还可以继续使用。在这样高的钻井液密度条件下，两只Ø149.2mmPDC钻头，钻井进尺为1824.67m，钻井时间仅为50d，为提高钻井速度，避免钻具事故，减少套管磨损发挥了很大的作用。
3.4 小井眼井段无钻井事故
由于使用了全新的钻具，采用了优质的仿油基钻井液体系，采取了防止发生小井眼卡钻和断钻具事故的预防性技术措施，加强管理，优化参数，精心操作，使得在整个钻井过程中，即使阻卡情况不断，但是由于正确处理，都很快得以解除，没有发生任何钻井事故。
4 结论与认识
1) 因改变井身结构而导致的加深小井眼钻井难度很大，超深超长加深小井眼钻井难度更大。因此，在钻井设计时，应该周密考虑，井身结构要留有余地，应尽量避免大幅度加深小井眼钻井情况的出现。
2) 该井在超深超长小井眼中，采用的仿油基钻井液、PDC钻头、全新钻具、顶部驱动装置等综合配套技术，是保证安全、快速钻井的重要保障。
3) 超深超长小井眼加深钻井，最重要的是避免卡钻，断钻具，避免在小井眼中进行复杂情况及事故处理。施工之前，制定详细周密的钻井技术措施，并在施工中认真贯彻执行，是非常必要的。
参考文献
[1] 马发明，熊继有，钟水清，等.四川地区须家河组小井眼技术研究[J].钻采工艺，2006，29(4)：4-8.
[2] 伍贤柱.川渝气田深井和超深井钻井技术[J].天然气工业，2008，28(4)：9-13.
[3] 尹虎，李黔.倒装钟摆钻具组合设计方法[J].西南石油大学学报，2007，29(6)：168-170.
[4] 王贵，蒲晓林，罗兴树，等.高温高压水基钻井液静态密度研究[J].西南石油大学学报，2007，29(5)：97-99.
[5] 樊明武，李志学，冯力丹.油气钻井作业成本动因实证研究[J].西南石油大学学报，2007，29(1)：113-117.
[6] 王平全，李晓红.硅酸钾钻井液体系的实验研究[J].西南石油学院学报，2004，26(3)：20-24.
[7] 杨香艳，郭小阳，杨远光，等.固井前置冲洗液的研究发展[J].西南石油学院学报，2005，27(1)：70-74.
(本文作者：程常修1 肖波1 贾华雄1 甘平西2 王明华1 1.川庆钻探工程公司川西钻探公司；2.川庆钻探工程公司钻采工艺技术研究院)
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