川渝气田深井和超深井钻井技术

川渝气田深井和超深井钻井技术伍贤柱（中国石油天然气集团公司〃【庆钻探工程公司）伍贤柱川渝气田深井和超深井钻井技术天然气工业，2008,28

（4）:9-

13.摘要20世纪70年代以来，通过组织科技攻关和新技术试验，取得了一系列重大技术成果，发展了一整套适合四川盆地碳酸盐岩裂缝性气藏地质特点的天然气配套钻井技术；全面开展了以提高机械钻速为中心的钻井新技术配套攻关试验和推广应用，深井钻井速度不断提高然而，深井钻井速度低、成本高的问题仍严重制约着川渝气田天然气勘探开发的快速发展20世纪90年代末以来，企业深化改革和油气勘探开发的发展，推动四川盆地深井钻井技术进入了快速发展的新时期，在欠平衡钻井、气体钻井、水平井钻井和深井钻井提速等重大项目的科技攻关与钻井新技术及新装备的集成配套推广应用等方面，取得了一系列成果和突破针对川渝地区复杂地质条件和油气勘探开发的要求，提出应继续开展对井漏、高含硫气井钻井完井、深井固井等技术研究加强高端钻井装备与工具的引进和配套开发，不断发展四川气井井控技术，以满足川渝气田地区深井钻井F1益复杂的井控技术要求主题词四川盆地深井超深井钻井技术钻井速度发展方向四川盆地是我国大型含油气盆地之一，天然气资源十分丰

一、四川盆地深井和超深井钻井的富，为油气勘探提供了广阔的领域复杂地质条件引起的“钻井主要技术特点难”和“钻井慢”是长期困扰四川钻井的两大问题四川复杂地质条件下天然气深井和超深井钻井涉及面广，从世纪年代以来，通过组织科技攻关和2070新对钻井工艺、装备条件、队伍素质和生产管理都有很高的要求技术试验，取得了一系列重大技术成果，发展了一整套适合碳酸主要的技术特点有以下几个方面盐岩裂缝性气藏地质特点的天然气配套钻井技术［1-3］全面开

（1）不确定的地质因素较多，地质设计与实钻差异较大，尤展了以提高机械钻速为中心的钻井新技术配套攻关试验和推广应其是地层压力和流体性质很难准确预报由于不能预见的工程地用，深井钻井速度不断提高然而，从总体来看，四川深井钻井质问题造成的设计与实钻不符和钻井复杂与事故，不仅严重危及速度低、成本高的被动局面仍未从根本上改变，仍严重制约着四钻井工程安全和地质目标的实现，也显著影响了钻井速度，导致川天然气勘探开发的快速发展（见表1）钻井成本居高不下，这是四川天然气深井钻井最突出的难题之一⑵多个工程地质问题共存在同一口井甚至在表120世纪70〜90年代四川地区6000m以上同一个地层段，同时存在多个工程地质问题，给钻井设计和施工超深井钻井速度对比表作业造成极大的困难有限的套管程序不可能将各个复杂层段完时期北县完钻井深完钻钻井周期钻机月速机械钻速「八月卅’全封隔开，同一个裸眼井段内同时存在多个相互矛盾、对立的工（m）层位（台月）（m/台月）（m/h）程地质问题的情况经常遇见因此，常常出现喷、漏、塌、卡等女基井6011震旦系

54.

12111.

300.6670年代¥甘廿关基井阳新统同时发生的严重复杂情况，这是四川天然气深井钻井另一个最突7175,

36.

12198.

640.96（下二叠出的难题统）80年代龙46026茅口组

46.

90128.

490.95

（3）含硫气田数量多，目前除个别碎屑岩气田外，各产气区90年代五科16063寒武系

16.

06377.

501.13注龙4井钻井周期已除去了组织停工和事故时间

30.95台凡的主力气田都是含硫或高含硫气田罗家寨、渡口河、铁山坡、卧龙河等气田飞仙关组气藏H2s含量高达10%〜16%,目前勘探的大气田龙岗含量也达高不H2S30〜50g/rfi3H2s仅对井下和地面高强度钢材造成严重腐蚀，其强毒性也直作者简介伍贤柱，1965年生，教授级高级工程师，本刊第六届编委会委员；长期从事石油天然气钻井完井研究工作，现任川庆钻探工程公司总工程师地址

（610051）四川省成都市府青路一段3号E-mail:wuxianzhul@

163.com接威胁到人身安全，钻井完井风险大井钻完进尺，缩短钻井周期东升井156d5287m269d;14四川深井主要为气井，地层压力高，部分气藏具245d完钻一口井深6288m的超深井；龙岗1井仅用145d有超高压特性三叠系及其以下地层普遍存在异常高压，钻完进尺，其中气体钻井进尺占全井总进6530m3304m,阳新统最高地层压力系数达

2.4,压力控制难度大，高密度尺的

50.6%,气体钻井用1/5的钻井时间完成了全井一半以钻井液条件下也严重制约了钻井速度上的进尺，为该井全井钻井速度的大幅度提高起到了决定性作用；分水井井深是当时中国石油第一超深

17353.84m,

二、川渝气田深井和超深井钻井技术井，仅用个钻机月就完成了钻井进尺422d1420世纪90年代末以来，企业深化改革和油气勘探开

3.水平井钻井技术发的发展，推动了四川深井钻井技术进入快速发展的新的进入世纪，由于物探、地质、钻井、开发等多领21历史时期，针对川渝地区复杂地质条件和油气勘探开发的域的技术进步和周密的气藏论证，四川水平井钻井技术应要求，重点组织了欠平衡钻井、气体钻井、水平井钻井和用也取得重大突破年利用老井加深钻成中半径水平2002深井钻井提速等重大项目的科技攻关与钻井新技术及装备井一一磨井，在仅厚针孔发育的白云岩储层内钻75-H2m的集成配套推广应用，取得了一系列重大突破和技术成果，遇率达到是产层垂直厚度的倍，获口产天然气86%,199对川渝地区天然气勘探开发的高速发展起到了重要的推动是磨溪地区直井平均产量的倍磨水

17.9X104m2975-H作用“四川气藏欠平衡钻井技术打开天然气钻井新局平井是四川油气田自年钻成我国第一口水平井——磨1965面”、“四川快速钻井及配套技术取得重大突破”、“四井以来，第一口获高产工业油气流的水平井，开创了用3川龙岗井创多项国内钻井纪录”分别被中国石油列为1水平井勘探开发高难度油气藏的新局面年、年、年十大科技进展200420052006年在川西致密低渗储层钻成的白浅井，是2003111H

1.欠平衡钻井技术国内第一口用气体钻钻成的水平井，水平段长直接238m,在以往研究的基础上，进一步追踪现代欠平衡钻井获测试天然气产量是同井场直井产量的技术的发展，成功研发了全套欠平衡钻井装备和工艺，形

6.8X10,nWd,

22.3成了包括欠平衡钻井、取心、不压井起下钻和不压井测井、倍2007年又与外国公司合作，采用欠平衡钻井、旋转导不压井下油管的全过程欠平衡钻井完井配套技术，获得国向、多参数地质导向、玻璃微珠钻井液等先进工艺技术，家专利授权项欠平衡技术巳成为及时发现和保护油11钻成水平段水平井——广安井，储层钻遇率2010m002-H1气层、解决工程地质复杂、提高机械钻速的有效手段应为获测试产量单井产量为邻近直井

82.74%,

16.4X104m3/用欠平衡钻井技术在邛西等多个构造的低渗碎屑岩气藏的倍以上5获得重大油气发现或勘探突破，累计新增天然气三级储量随着技术不断进步，四川水平井在增产效果日益显现超过在非目的层段采用欠平衡钻井大幅度300X108m3的同时:成本不断降低世纪、年代，水平井的207080提高了机械钻速川中地区充气钻井机械钻速提高185%钻井成本是直井的倍，而现在水平井的钻井成本已降2〜3磨溪须家河组欠平衡钻井，其机械钻速是常规钻〜200%;低到直井的倍，浅井水平井成本已接近直井成本大

1.5井的倍，创造了一系列钻井速度新纪录

2.2〜

5.82005斜度井、水平井技术在川渝气田得到广泛应用年和年,四川欠平衡钻井作业并连续两年都超过钻井20064钻头钻井技术总数的年已达到.PDC30%,200740%世纪年代开始试验应用钻头，经过多年的2090PDC

2.气体钻井技术应用实践，目前在雷口坡组一飞仙关组地层已普遍采用螺在欠平衡钻井技术逐步完善的基础上，狠抓了气体杆钻具配钻头钻井技术，成为该层段钻井提速的有效PDC钻井技术攻关与装备配套，初步形成了包括空气、氮气、技术手段近年来，钻头在侏罗系砂泥岩地层也取得PDC泡沫、柴油机尾气、天然气等的系列气体钻井配套技术，了很好的应用效果，钻头在自流井组地层并不断拓宽了应用领域，在提高机械钻速、保护油气层、

0215.9mm PDC防止恶性井漏等方面得到了广泛应用，已成为四川深井超最高机械钻速逾单只钻头最高进尺达10m/h,1600m深井提速的主要技术

5.其他特色技术年以来，川渝气田先后在七里北、龙岗、分水岭、2002防斜打快技术水平进一步提高，试验和推广应用了移南门场、五百梯等个构造上应用了气体钻井技术，共完14动地面井位钻中靶井、螺杆带钻头钻井、偏轴一钟摆PDC成了多井次的气体钻井作业气体钻井配套技术的应100及柔性钻具组合以及空气锤钻井等一系列防斜打快技术，用，使四川深井、超深井钻井速度大幅度提高七里北1防斜打快效果明显；磨溪提速以来，推广应用“三强”优质聚合物钻井液，机械钻速显著提高；井漏的处理方法及密度大，钻井速度一般较低有的地区地层极易坍塌而被迫提高钻井液密度，也大大影响了钻井速度高陡构造应工艺技术不断进步，已形成随钻堵漏、桥浆堵漏、水泥堵力垮塌尤为突出川东沙坪场及月东潜伏构造等属典型的漏、化学堵漏、井底清水强钻以及机械堵漏和气体/欠平衡高陡构造，其侏罗系高地层倾角地层往往要提高钻井液密治漏等系列井漏治理技术，特别是国产波纹管在黄龙004-1度逾才能抑制地层应力垮塌，导致机械钻速极

1.70g/cm3井井眼堵漏获得成功，有望成为溶洞型恶性井

0311.2mm低，一般低于漏治理的关键技术

7.井漏及窄钻井液安全密度窗口问题突出

6.钻井新技术的集成应用井漏是四川地区钻井长期且普遍存在的复杂问题，几近年来，在开展单项科技攻关的基础上，认真组织新乎每口井都要发生井漏，井漏损失时间占钻井总时间的7%技术成果的集成应用，有力地推动了四川深井钻井技术总以上，最高的达特别是三叠系中统碳酸盐岩地层特10%体水平的提高年磨溪钻井提速，配套应用了优化井2005有的裂缝、溶洞性井漏具有漏速大（一般为井漏失返）、身结构、优选钻头与钻井参数、优选钻井液体系、须家河突发性强、堵漏成功率低等特点，处理十分困难，大大增组地层欠平衡钻井等系列技术，提速效果显著，创造了“磨加了钻井周期和钻井成本，有的甚至因处理井漏导致其他溪速度”平均机械钻速由提高到了（其

2.06m/h

4.83m/h复杂事故，最终造成井的工程报废近年来川东地区恶性中须家河组地层平均机械钻速由过去的提高到

1.86m/h

4.井漏占井漏总数的左右，但恶性井漏损失却占井漏总20%）平均提高倍；平均钻机月速由16-

7.24m/h,

1.34损失的以上由于井身结构的限制，四川地区深井钻50%680m/台月提高到了

1673.97m/台月，平均提高

1.46倍；井同一裸眼井段经常有漏层和垮塌层、漏层和气水层并存平均钻井周期由原来的缩短到了缩短了的情况，钻遇垮塌或气水层提高钻井液密度，又会导致漏138d

57.51d,

58.失井段的井漏，还常常形成“上漏下喷”或“下漏上喷”33%的复杂局面川西北九龙山构造嘉二段存在高压盐水层，龙岗井是当时四川地区的第二深井该井集成应用1压力系数达而上部地层的漏失压力系数一般在

2.15,

1.95了空气钻井、氮气钻井、钻头+螺杆钻具、“三强”PDC左右为了过高压盐水层，必须提高上部地层的承压能力钻井液等先进技术，实现了超深井钻井大提速（平均机械龙井、龙井为提高地层承压能力，堵漏作业耗时达1617钻速达）标志着四川超深井钻井速度取得了历史

6.40m/h,数月之久龙井下部钻井液密度达而飞

162.20g/cnA性突破

三、四川盆地深井钻井和超深井存在的主要技术问题近年来四川天然气深井钻井技术取得了重大突破，但要从根本上完全改变“钻井难、钻井慢”的局面，仍有很多技术难题有待解决L高研磨性、高抗压、高密度及不均质地层的钻头选型与钻井速度低的问题四川盆地须家河组巨厚的石英砂岩地层和二叠系硅质灰岩夹燧石结核地层均具有很强的研磨性和抗压性，可钻性极差，钻头选择范围小，单只钻头进尺少，机械钻速极低川东地区须家河组地层机械钻速普遍低于

1.Om/h,有的低达而二叠系地层由于燧石结核，加上钻井

0.30m/h;液密度高（一般都在）机械钻速也很低，

1.50〜L85g/cm3,一般在左右

1.0m/h上部侏罗系地层砂泥岩交互频繁，岩石强度与可钻性差异大，钻头选型也较困难，加之大尺寸井眼，在不能实施气体钻井时其钻井速度也很低中三叠统以下均属碳酸盐岩油气藏，具有典型的“三高〃特征，其地层压力系数高于的地层较多，有的高达地层压力高，钻井液L

52.4仙关组地层承压能力只有左右，处理井漏耗时领域进一步完善并大力推广优质钻井液技术，根据不同

2.05g/cm3近个钻机月磨溪构造嘉二段地层钻井液密度低于构造的地层特点，严格控制井下适应条件和体系转化时间，

32.28达到以快制胜大力推广钻头的应用加强的个要溢流，但上部地层高于就频繁发生压差PDC PDCg/cnP

2.20g/cm3性化设计，引进和吸收国外钻头先进技术，努力提高卡钻，磨井先后卡钻次，后采用控压钻井才钻过嘉二PDC4111中、下三叠统应用钻头钻井的技术指标同时大力开PDC段地层近期磨、磨井也因此发生了卡钻005-H12005-H9展侏罗系、上三叠统、二叠系地层钻头的研究攻关，PDC

8.天然气深井固井质量难题亟待攻克以期使沙一段一须家河组、长兴组一栖霞组井段地层钻井尽管开展了大量的研究，固井质量得到了较大的改善速度有大的突破钻头钻井应加强螺杆钻具的配合使PDC但多年来，四川特有的井深、易漏、天然气产层多、套管用环行空间间隙小的现状，使固井质量问题一直是我们攻关

2.加大恶性井漏堵漏攻关及试验力度，形成技术系的重点列

9.高含硫气井钻井完井完整性规范问题随着川东、北部地区高含硫气田的发现和开发，龙岗国内波纹管（或称异形衬管）技术日益成熟，可以作高温高压飞仙关组、长兴组气田的发现和准备试采，高含为一种裂缝一溶洞型恶性井漏的有效堵漏手段；膨胀套管硫气井的安全生产得到了空前的重视但目前国内还缺乏技术在国外已是一种成功技术，近年在国内油田也成功应高含硫气井、油气井钻井完井完整性评价的相关标准和规用了多口井四川地区应尽快开展试验，同时，大力应用范气体钻井技术解决井漏复杂，进一步开展袋式堵漏新工具的改进和试验，形成成熟的袋式堵漏工具系列；开展控压

四、四川盆地深井和超深井钻井技术钻井技术研究和攻关试验，形成对付窄钻井液密度窗口井发展方向探讨漏的配套技术四川是我国深井超深井钻井最早的油气田，已有

403.继续开展深井固井技术研究，提高深井固井质量多年的历史近年来由于钻井新工艺、新技术的开发应用，国外防气窜水泥浆体系主要有触变水泥、充气水泥、四川油气田深井超深井钻井技术水平有了较大提高，但与延缓胶凝水泥浆、非渗透胶乳水泥浆体系活动套管固井世界先进国家如美国相比还存在较大差距，并且与国内塔以提高固井质量的观点已形成了共识，世纪年代初2090里木油田等相比也存在一定差距期还发展了旋转尾管固井斯伦贝谢公司开发了具有很好要从整体上提高四川油气田深井超深井钻井技术水的抗压强度和水泥浆稳定性的技术，水泥浆CemCRETE平，必须根据四川油气田深井超深井钻井工程地质难点，密度最低达、哈里伯顿公司应用泡沫

1.30g/cm3BJ AFCS一方面要引进和吸收国外先进技术，另一方面要有针对性水泥浆替代常规漂珠低密度水泥浆固井取得了良好的应用地开展新技术攻关，强化成熟配套技术的推广应用效果在不断完善四川特有的深井气井固井技术的同时，1完善新技术、配套推广成熟技术.应大力引进、消化国外这些先进技术开展深井高温高强四川油气田特别是龙岗、七里峡等构造，气体钻井新度水泥浆体系的应用研究，特别是针对易气窜开展触变水技术在深井提速和预防井漏方面取得了突出效果但还有泥浆、延缓胶凝水泥浆、非渗透胶乳水泥浆体系等防气窜很多构造或区块因地层出水、出油、垮塌等复杂情况而制水泥浆体系的研究与应用，以及高强度低密度水泥浆体系约了气体钻井技术的应用，有的井因介质转换不及时还造的应用研究同时深化旋转尾管固井以及管外封隔器固井成了卡钻甚至侧钻工艺研究试验，以满足四川复杂井、深井气井的固井要求为扩大气体钻井技术的应用范围，进一步完善气体钻

4.开展新型套管层序应用研究，提高深井复杂井钻井配套技术，应重点开展对气体钻井适应性（包括地应力、井技术水平浅层油气水分布规律）研究、地层出水（油）风险识别及四川地区长期以来采用的套管层序，基本上13-9-7-5对策研究、气体钻井钻具组合及钻具受力分析、气体钻水能满足一般的深井钻井需要，但如果能增加层套管，1~2平井技术研究，同时要不断完善泡沫钻井、雾化钻井工艺对付像九龙山这样的复杂构造就变得容易了随着勘探领继续发挥欠平衡钻井技术对提速的贡献，在那些含油气水域的不断扩大，这类复杂构造将越来越多包括石炭系水平甚至易坍塌地层大胆开展欠平衡钻井探索，尽力提高钻井井、大斜度井钻井，因此我们应加大优化套管序列的研究，速度，减少井漏等复杂情况的发生进一步完善欠平衡钻井工艺技术，配套试验多种欠平衡钻井介质，如油包水乳使可用的层级增加至5层甚至6层，以更好地解决复杂深化钻井液、空心玻璃球等，以扩大欠平衡钻井技术的应用井超深井的钻井问题同时，配套开展随钻扩眼、小井眼标准分享网www.bzfxw.免费下载钻头、深井小井眼测井与完井技术等技术的研究和试验，

7.不断发展四川盆地气井井控技术为推广应用新型套管层序创造必要的条件井控问题一直是四川深井复杂井气井钻井的一个主要问题，尽管井控技术在不断地发展和进步，但仍有一些问国外膨胀套管技术发展很快，已成为复杂井钻井和节题亟待解决我们应在不断完善和规范现有井控工艺技术约钻井成本、提高钻井速度的一项主要技术，我们应尽快的同时，加大井控新理论、新装备的研发力度，如井底溢引进、吸收并推广应用我们可以利用膨胀套管来封隔油、流快速检测技术、井控遥测遥控技术、新型内防喷工具等，气、水、漏层及垮塌层，以使套管下得更深，进而利用膨以满足四川盆地日益复杂的井控技术要求胀套管来加深各层套管，以有效减少因套管层级不够而带来的各种复杂情况

五、结论

5.加强高端钻井装备与工具的引进和配套开发随着龙岗、分水岭等深部海相储层的勘探突破，加之20世纪90年代末以来，川渝气田组织了欠平衡钻井、近年来水平井、大斜度井、分支井越来越多，大功率深井气体钻井、水平井钻井和深井钻井提速等重大项目的科技钻机需求量也越来越大同时工艺技术不断更新，井下情攻关与钻井新技术及新装备的集成配套推广应用，取得了况也越来越复杂，对钻井装备的自动化、集成化程度的要一系列重大突破和技术成果针对川渝地区复杂地质条件求也越来越高因此，我们应加强高性能的先进钻井装备和油气勘探开发的要求，提出应继续开展对井漏、高含硫的配套，包括深井大功率钻机的配套、顶部驱动装置的配气井钻井完井、深井固井等技术研究加强高端钻井装备套等同时，应加强随钻测量、随钻测井、深井超深井试与工具的引进和配套开发，不断发展四川气井井控技术，油等先进井下工具、仪器和装备的配套，在适量引进的基以满足四川盆地深井钻井日益复杂的井控技术要求础上，应加大自主研发力度，以满足深井超深井和日益增参考文献加的工艺井的需要

6.加强工程问题的地质研究

[1]刘绘新，孟英峰，唐继平，等.油气井多级节流压井系统研究[J],天然气工业，2007,278:63-

65.长期以来，复杂地质条件成为制约深井钻井的本质问题，工程地质问题研究取得突破可以极大地为钻井提供良⑵苏义脑.地质导向钻井技术概况及其在我国的研究进展[J].石油勘探与开发,2005,321:92-

95.好的环境川渝气田应组织地质、钻井专业联合，深入对钻井地质问题进行攻关，充分利用丰富的数字化物探资料、⑶张绍槐，张洁.21世纪中国钻井技术发展与创新[J].石油学报,2001油学6:63-

68.录井资料和测井资料，利用地质学理论研发工程问题的预测与检测技术如个压力剖面预测、地层出水规律、二3叠系地层岩石矿物组成与分布规律、岩石可钻性、随钻测收稿日期2008-02-28编辑钟水清井技术等钻井问题。