崔海林， 周延軍， 唐洪林， 曹立明， 孫榮華， 肖新磊

(1.中石化勝利石油工程有限公司鉆井工藝研究院，山東東營 257000；2.中石化勝利石油工程有限公司西南分公司，山東東營 257000；3.中石化新疆新春石油開發(fā)有限責(zé)任公司，新疆克拉瑪依 834000)

川東南丁山區(qū)塊頁巖氣埋藏較深、地質(zhì)條件復(fù)雜、地層可鉆性差，前期在該區(qū)塊先后鉆了4口預(yù)探井，獲得了較好的頁巖氣顯示。但在鉆井過程中，由于提速技術(shù)手段較為單一，沒有整體提速規(guī)劃，普遍存在機(jī)械鉆速低、防斜打直難和鉆井周期長的問題。為實(shí)現(xiàn)提速提效，提出并在丁頁5井試用了“井筒一體化”鉆井提速模式，即將空氣/霧化鉆井、PDC鉆頭優(yōu)選、配套提速工具、防斜打直工藝和鉆井液等單項(xiàng)技術(shù)服務(wù)整體由一個(gè)承包商承擔(dān)，制定整體提速方案，詳細(xì)規(guī)劃每個(gè)井段的提速技術(shù)措施，設(shè)定階段性的提速目標(biāo)，各單項(xiàng)技術(shù)緊緊圍繞提速目標(biāo)實(shí)施。試驗(yàn)證明，應(yīng)用“井筒一體化”鉆井提速技術(shù)后，相比于鄰井大幅提高了機(jī)械鉆速，縮短了鉆井周期，取得了良好的提速效果，為川渝地區(qū)的頁巖氣井高效勘探開發(fā)提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)和有效的技術(shù)手段。

1　丁頁5井概況

1.1　丁山區(qū)塊地質(zhì)構(gòu)造特點(diǎn)

丁頁5井所在丁山區(qū)塊位于林灘場-丁山北東向構(gòu)造帶丁山構(gòu)造北西翼。從構(gòu)造平面形態(tài)看，丁山構(gòu)造位于齊岳山隱伏斷裂下盤，為北東走向的斷背斜，北西翼陡傾并與向斜相連，南東翼通過齊岳山弧形隱伏斷裂與酒店埡背斜相接，并被齊岳山弧形隱伏斷裂及其伴生斷裂切割。丁頁5井附近斷裂走向主要為近南北、北西向，斷層均為小斷層，規(guī)模小、延伸短,未影響構(gòu)造的完整性。該井附近5 km范圍內(nèi)發(fā)育6條斷層，斷層斷距20.00～40.00 m，延伸長度1.3～2.3 km，最近的2條斷層分別位于該井東側(cè)178.00 m和西側(cè)593.00 m，2條斷層的斷距分別為20.00和12.00 m[1-2]。

1.2　地層巖性特征

丁頁5井設(shè)計(jì)井深3 700.00 m，自上而下依次鉆遇侏羅系沙溪廟組、涼高山組，三疊系自流井組、須家河組、雷口坡組、嘉陵江組、飛仙關(guān)組，二疊系長興組、龍?zhí)督M、茅口組、棲霞組、梁山組，志留系韓家店組、石牛欄組、龍馬溪組，奧陶系五峰組、臨湘組、寶塔組地層。其中，須家河組及以上地層為陸相地層，石英砂巖含量高，研磨性強(qiáng)，部分地層含有礫石；雷口坡組及以下地層為海相地層，微裂縫發(fā)育，部分地層含燧石團(tuán)塊、鋁土質(zhì)泥巖和硅質(zhì)條帶等硬質(zhì)夾層，可鉆性級值高。

1.3　井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

考慮預(yù)探井因地層壓力系數(shù)不確定可能帶來的風(fēng)險(xiǎn)，丁頁5井采用雙導(dǎo)管和二開井身結(jié)構(gòu)，以有效封隔易漏易坍塌地層；同時(shí)，考慮后續(xù)可能進(jìn)行側(cè)鉆水平井施工作業(yè)，因此井眼尺寸設(shè)計(jì)得相對較大。

該井設(shè)計(jì)井身結(jié)構(gòu)為：導(dǎo)管1井段，采用φ900.0 mm鉆頭鉆至井深50.00 m，下入φ700.0 mm套管；導(dǎo)管2井段，采用φ660.4 mm鉆頭鉆至井深531.00 m，下入φ476.3 mm套管；一開井段，采用φ444.5 mm或φ406.4 mm鉆頭鉆至井深2 547.00 m，下入φ339.7 mm套管封隔龍?zhí)督M煤層、頁巖互層等易坍塌地層；二開井段，采用φ311.1 mm鉆頭鉆至井深3 700.00 m，根據(jù)氣層顯示情況決定是否回填側(cè)鉆水平井。

1.4　井身質(zhì)量要求

井斜角、方位角和全角變化率必須控制在能保證套管磨損安全、井口磨損安全和保證套管順利下入、保證套管密封能力的范圍內(nèi)，同時(shí)為了避開目的層處距井口東側(cè)約178.00 m的斷層，要求在鉆進(jìn)目的層時(shí)，井眼軌跡不得進(jìn)入以井口坐標(biāo)為基準(zhǔn)的第Ⅰ、第Ⅱ象限。丁頁5井的水平位移和全角變化率要求見表1。

表1丁頁5井水平位移和全角變化率設(shè)計(jì)要求

Table1HorizontaldisplacementanddoglegseverityofWellDingye5

井深/m水平位移/m全角變化率/((°)·(30m)-1)0～50000≤100050000～100000≤3000≤125100000～200000≤5000≤150200000～300000≤8000≤175300000～370000≤12000≤225

2　鉆井提速難點(diǎn)分析

1) 空氣鉆井進(jìn)尺是影響提速的重要因素。前期施工表明，在丁山區(qū)塊陸相地層，空氣鉆井機(jī)械鉆速是鉆井液鉆井的3～4倍，但由于該區(qū)塊上部陸相侏羅系地層以泥巖為主，同時(shí)存在較多水層，空氣鉆井過程中地層出水后，泥巖易吸水膨脹，造成掉塊、垮塌甚至卡鉆，無法繼續(xù)進(jìn)行空氣鉆井。鄰井丁頁4井一開應(yīng)用空氣鉆井技術(shù)鉆至井深841.00 m時(shí)，由于掉塊嚴(yán)重，接單根困難轉(zhuǎn)成鉆井液鉆進(jìn)。

2) 巖石可鉆性差，全井PDC鉆頭優(yōu)選困難。陸相須家河組地層石英砂含量高，部分井段含有礫石，研磨性強(qiáng)；長興組、龍?zhí)督M地層含有燧石團(tuán)塊，茅口組地層夾生屑灰?guī)r，研磨性強(qiáng)，梁山組地層含有硅質(zhì)條帶，韓家店組地層底部含有鋁土質(zhì)泥巖，上述地層對PDC鉆頭的磨損嚴(yán)重，單只鉆頭進(jìn)尺少。丁山區(qū)塊早期完鉆的鄰井隆盛2井全井使用35只鉆頭，其中PDC鉆頭僅5只，其余皆為牙輪鉆頭，全井機(jī)械鉆速僅1.13 m/h；同期鉆的鄰井丁頁4井全井使用了24只PDC鉆頭，鉆進(jìn)含有硬質(zhì)夾層的地層時(shí)使用了4只牙輪鉆頭，PDC鉆頭優(yōu)選困難，全井平均機(jī)械鉆速僅為2.34 m/h。

3) 循環(huán)壓耗大，部分輔助提速工具應(yīng)用受限。丁頁5井一開井段鉆過長興組地層后實(shí)際鉆井液密度為1.75～1.80 kg/L，鉆柱循環(huán)壓耗大，渦輪鉆具等提速工具自身壓降較大，若排量提升至正常攜巖排量(約45 L/s)，泵壓將高達(dá)25～27 MPa，會增加機(jī)泵維修時(shí)間，需要優(yōu)選應(yīng)用低壓降的提速工具，并優(yōu)化水力參數(shù)。

4) 控制位移不偏東的難度大。丁頁5井對位移方向有特殊限制，要求在目的層鉆進(jìn)中鉆頭不得進(jìn)入以井口坐標(biāo)為基準(zhǔn)的第Ⅰ、第Ⅱ象限，不但需要嚴(yán)格控制井斜角和水平位移以滿足井身質(zhì)量要求，還需要控制閉合方位角不在0～180°。分析丁頁5井鄰井實(shí)鉆井眼軌跡數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，由于地層致密，一旦出現(xiàn)井斜，采用常規(guī)鉆具組合鉆進(jìn)時(shí)方位角基本不變化。研究鄰井實(shí)鉆井眼軌跡控制情況發(fā)現(xiàn)，隆盛2井的井底閉合方位角為108.0°，丁頁3井的井底閉合方位角為134.0°，丁頁1井的井底閉合方位角為28.8°，表明該區(qū)塊地層傾角趨向于東，因此丁頁5井鉆至目的層時(shí)，控制位移不偏東的難度極大。

3　提速技術(shù)措施

“井筒一體化”鉆井提速技術(shù)主要包括空氣/霧化鉆井、PDC鉆頭優(yōu)選、提速工具、防斜打直工藝和鉆井液技術(shù)等。應(yīng)用提速技術(shù)時(shí)，施工前應(yīng)參考鄰井資料，統(tǒng)籌考慮影響提速的因素，編制整體提速技術(shù)方案；施工過程中始終以全井提速為目標(biāo)，有機(jī)結(jié)合空氣/霧化鉆進(jìn)井段的有效延伸、提速工具壓降的控制、防斜打直措施的制定、隨鉆測量儀器的選擇和鉆井液性能的優(yōu)化等單項(xiàng)技術(shù)，使其揚(yáng)長避短、互為補(bǔ)充。

3.1　陸相地層大尺寸井眼空氣/霧化鉆井技術(shù)

優(yōu)化空氣/霧化鉆井轉(zhuǎn)鉆井液鉆井時(shí)機(jī)，盡可能延長上部陸相地層大尺寸井眼空氣或霧化鉆井井段是提速的關(guān)鍵之一。丁頁5井導(dǎo)管2井段采用空氣鉆井技術(shù)鉆至井深77.30 m時(shí)，地層最大出水量達(dá)18.0 m3/h，空氣鉆井難以繼續(xù)，轉(zhuǎn)為霧化鉆井，順利鉆至井深530.00 m。一開井段直接采用霧化鉆井，鉆至井深831.00 m時(shí)，鉆進(jìn)中經(jīng)常出現(xiàn)憋壓或上提下放困難的情況，返砂量明顯減少。通過適時(shí)補(bǔ)充發(fā)泡劑、井壁穩(wěn)定保護(hù)劑及穩(wěn)泡劑，控制霧化參數(shù)，使發(fā)泡體積在400～500 mL，半衰期不小于10 min，提高泡沫質(zhì)量，較好地滿足了大尺寸井眼高出水量下的攜砂、攜水要求。加入黏土抑制劑，抑制地層中泥頁巖水化膨脹，防止井眼縮徑和井壁坍塌[3]。采用霧化鉆井技術(shù)鉆至井深1 036.00 m時(shí)，判斷認(rèn)為井下出水量進(jìn)一步加大，繼續(xù)霧化鉆井風(fēng)險(xiǎn)較大，轉(zhuǎn)為鉆井液鉆井。

3.2　PDC鉆頭的個(gè)性化改進(jìn)

鉆井液鉆進(jìn)井段主要應(yīng)用PDC鉆頭，可有效增加單趟鉆進(jìn)尺和提高機(jī)械鉆速。根據(jù)測井資料建立巖石力學(xué)參數(shù)計(jì)算模型，反演分析巖石力學(xué)參數(shù)和鉆頭可鉆性級值，分析丁頁區(qū)塊已鉆井各地層的鉆頭使用情況，結(jié)合地層巖性變化、力學(xué)特性和鉆進(jìn)工況需要，從2個(gè)方面對PDC鉆頭進(jìn)行了個(gè)性化改進(jìn)：1)對PDC鉆頭的冠部輪廓形狀、切削齒角度、輔助破巖結(jié)構(gòu)、保徑加強(qiáng)技術(shù)、防泥包、高性能復(fù)合片、穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)、倒劃眼和立體水力布局等9個(gè)方面進(jìn)行細(xì)致改進(jìn)，根據(jù)不同地層特點(diǎn)提高鉆頭的耐磨性、抗沖擊性或攻擊性；2)根據(jù)定向糾斜的工況需要，適當(dāng)縮短刀翼長度，增加球形布齒數(shù)量，加強(qiáng)保徑，提高工具面的穩(wěn)定性和側(cè)向力，以利于大尺寸井眼定向糾斜。同時(shí)，分析已使用PDC鉆頭使用過程中出現(xiàn)的問題，結(jié)合待鉆地層特點(diǎn)對PDC鉆頭進(jìn)行改進(jìn)，提高全井PDC鉆頭的整體應(yīng)用效果[4-5]。

3.3　高頻扭力沖擊工具的應(yīng)用

針對地層硬質(zhì)夾層多、對PDC鉆頭復(fù)合片破壞嚴(yán)重的問題，優(yōu)選并應(yīng)用了高頻扭力沖擊工具。該工具是一種能將流體能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械沖擊能的鉆井提速工具，由鉆井液驅(qū)動(dòng)內(nèi)部旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生圓周往復(fù)沖擊作用在PDC鉆頭上，給鉆頭增加機(jī)械沖擊能，提升破巖效率，同時(shí)能有效克服PDC鉆頭鉆進(jìn)時(shí)的“粘滑”現(xiàn)象，保護(hù)PDC鉆頭。為克服循環(huán)壓耗大的困難，優(yōu)化了孔板水眼直徑，使該工具壓降由5.0 MPa降至2.5 MPa，滿足了提高鉆井排量的要求。

丁頁5井除在飛仙關(guān)組地層進(jìn)行定向扭方位時(shí)未使用扭沖工具外，在鉆進(jìn)其他地層時(shí)均使用了扭沖工具，底部鉆具組合為“PDC鉆頭+扭沖工具+鉆鋌”或“PDC鉆頭+扭沖工具+螺桿鉆具+鉆鋌”。鉆進(jìn)過程中，通過優(yōu)化鉆壓、排量和轉(zhuǎn)速等鉆進(jìn)參數(shù)，控制鉆進(jìn)扭矩與循環(huán)空轉(zhuǎn)扭矩的差在2 000～4 000 N·m，充分發(fā)揮扭沖工具的扭轉(zhuǎn)沖擊作用，以達(dá)到最佳的破巖效率。

3.4　大功率螺桿鉆具的優(yōu)選

考慮到扭沖工具(長約0.80 m)要安裝在鉆頭與螺桿之間，選擇了輸出功率高、扭矩大的等壁厚螺桿鉆具。該螺桿鉆具輸出功率392 kW，輸出扭矩21 043 N·m，遠(yuǎn)高于普通螺桿鉆具，有利于驅(qū)動(dòng)扭沖工具和鉆頭，提高破巖效率。同時(shí)，為控制全井壓耗、有利于提高排量，馬達(dá)級數(shù)優(yōu)化為4級，工作壓降由3.5 MPa降至2.5 MPa。

3.5　防斜打直工藝的應(yīng)用

針對丁頁5井進(jìn)入目的層后控制位移不偏東的要求，優(yōu)化設(shè)計(jì)了塔式小鐘擺、大鐘擺和定向糾斜鉆具組合，并應(yīng)用了機(jī)械式無線隨鉆測斜儀和MWD 2種無線隨鉆監(jiān)測方式。同時(shí)從整體考慮位移的控制原則，鉆井過程中依據(jù)地層傾角、地層可鉆性、井下工況和井眼軌跡控制需要，下入不同鉆具組合和無線隨鉆測斜儀進(jìn)行鉆進(jìn)[6-7]。

依據(jù)上述原則，采用霧化鉆井技術(shù)鉆至井深1 036.00 m時(shí)，測量井底井斜角達(dá)到了3.7°，井底閉合方位角為118.0°。雖然井斜角較大，位移偏東趨勢明顯，但考慮到須家河地層可鉆性差，機(jī)械鉆速低(2.00～3.00 m/h)，不適合進(jìn)行定向扭方位施工，因此選用塔式小鐘擺鉆具組合：φ406.4 mmPDC鉆頭+φ254.0 mm扭沖工具+φ244.5 mm直螺桿+φ398.0 mm穩(wěn)定器+單向閥+φ254.0 mm鉆鋌×3根+φ228.6 mm鉆鋌×3根+731×630轉(zhuǎn)換接頭+φ203.2 mm機(jī)械式測斜儀+φ203.2 mm鉆鋌×9根+631×410轉(zhuǎn)換接頭+φ127.0 mm鉆桿。該鉆具組合以降斜為主，以避免水平位移增長過快，同時(shí)采用機(jī)械式無線隨鉆測斜儀，替代漂浮式單點(diǎn)和電纜式單點(diǎn)測斜儀監(jiān)測井眼軌跡。機(jī)械式無線隨鉆測斜儀3～5 min即可完成一次測斜，與漂浮和電纜式單點(diǎn)測斜儀相比，測斜時(shí)間可縮短2～3 h。采用結(jié)構(gòu)簡單的往復(fù)節(jié)流型脈沖發(fā)生器，可使粒徑不大于7.0 mm的堵漏材料通過，滿足即時(shí)堵漏需要。應(yīng)用該鉆具組合鉆至井深1 837.00 m時(shí)，井斜角為1.07°，達(dá)到了預(yù)期降斜目的。繼續(xù)應(yīng)用該鉆具組合鉆進(jìn)，穿過嘉陵江組進(jìn)入飛仙關(guān)組地層，隨著地層傾角增大，井斜角增大較快，鉆進(jìn)2 100.00 m～2 300.00 m井段時(shí)，井斜角由1.6°增至5.5°，考慮到增斜較快，同時(shí)飛仙關(guān)組地層可鉆性較好，機(jī)械鉆速為12.00～15.00 m/h，選用定向糾斜鉆具組合：φ406.4 mmPDC鉆頭+φ244.5 mm 1.5°單彎螺桿+單向閥+MWD定向接頭+φ203.2 mm無磁鉆鋌×1根+φ203.2 mm鉆鋌×6根+631×410轉(zhuǎn)換接頭+φ127.0 mm鉆桿，定向降斜扭方位同時(shí)進(jìn)行。實(shí)鉆定向效果顯示，大尺寸井眼造斜率明顯偏低，連續(xù)定向30.00 m時(shí)，造斜率僅(5°～6°)/100m，鉆至井深2 399.00 m時(shí)井斜角降至3.6°，方位角為135.0°，井斜角和方位角雖然未達(dá)到理想效果，但考慮到定向機(jī)械鉆速較慢(1.0～1.5 m/h)，即將鉆進(jìn)長興組地層，地層傾角變緩，地層可鉆性變差，而二開φ311.1 mm井段具有足夠的長度調(diào)整閉合方位，因此選用塔式大鐘擺鉆具組合：φ406.4 mmPDC鉆頭+φ254.0 mm扭沖工具+φ244.5 mm直螺桿+φ254.0 mm鉆鋌×1根+φ398.0 mm穩(wěn)定器+單向閥+φ254.0 mm鉆鋌×2根+φ228.6 mm鉆鋌×3根+731×630轉(zhuǎn)換接頭+φ203.2 mm機(jī)械式測斜儀+φ203.2 mm鉆鋌×9根+631×410轉(zhuǎn)換接頭+φ127.0 mm鉆桿。該鉆具組合以降斜為主，鉆至一開完鉆井深2 645.00 m時(shí)，井斜角降至1.6°，達(dá)到了預(yù)期降斜目的。

二開φ311.1 mm井段初期采用定向糾斜鉆具組合調(diào)整井眼軌跡，造斜率(10°～15°)/100m，機(jī)械鉆速2.00～3.00 m/h，井斜角調(diào)整至3.5°時(shí)，方位角為285.0°，水平位移逐步由東南向西南偏移。

3.6　鉆井液技術(shù)措施

為防止井壁失穩(wěn)，同時(shí)為鉆井提速創(chuàng)造條件，丁頁5井選擇使用聚合物封堵防塌鉆井液。鉆進(jìn)過程中，應(yīng)選擇合適的密度、黏度、切力，將無用固相含量控制在較低水平，并提高其抑制性、封堵性和包被性。聚合物封堵防塌鉆井液的基本配方為：3.0%～4.0%膨潤土+0.1%～0.2%聚合物+2.0%～4.0%改性瀝青+0.5%～1.0%磺酸鹽共聚物+0.2%～0.5%羧甲基纖維素鈉鹽+2.0%～3.0%磺化酚醛樹脂+1.0%～2.0%抗溫抗鹽防塌降濾失劑+1.0%～1.5%膠乳瀝青+1.0%隨鉆堵漏劑。

1) 一開1 036.00～2 645.00 m井段。防漏、防嘉陵江組膏鹽污染和防長興組、龍?zhí)督M硫化氫污染及煤層坍塌是該井段鉆井液技術(shù)重點(diǎn)。因此，在鉆進(jìn)長興組地層之前將鉆井液密度調(diào)整至1.21～1.52 kg/L，預(yù)先用2.0%“隨鉆堵漏劑+超細(xì)碳酸鈣”封堵上部地層，既可提高上部地層的承壓能力，又能有效封堵長興組地層可能存在的微小裂縫，預(yù)防井漏，為提高密度防止井漏提供條件。在鉆遇嘉陵江組膏鹽層時(shí)，提高Cl-和Ca2+的含量，加大抗鹽降濾失劑加量，控制膨潤土含量，防止膏鹽污染；進(jìn)入長興組后，加足封堵防塌劑、隨鉆堵漏劑和超細(xì)碳酸鈣提高護(hù)壁性能，同時(shí)將鉆井液密度提高至1.65～1.70 kg/L，控制pH值大于11，以防止酸性氣體污染。一開鉆進(jìn)期間鉆井液性能：密度1.21～1.70 kg/L，漏斗黏度不大于60 s，API濾失量2～5 mL，pH值10～12， 動(dòng)切力5～15 Pa，塑性黏度20～35 mPa·s，膨潤土含量31～40 g/L。

2) 二開2 645.00～3 848.00 m井段。預(yù)防韓家店組泥巖、龍馬溪組碳質(zhì)泥頁巖井壁失穩(wěn)，石牛欄組地層酸性二氧化碳?xì)怏w污染和全井段裂縫性地層或斷層附近漏失是該井段鉆井液技術(shù)重點(diǎn)。因此，在鉆井過程中，用聚合醇配合聚合物，同時(shí)加入1.0%超細(xì)碳酸鈣改善濾餅質(zhì)量、封堵防塌，保持其有效含量，適時(shí)補(bǔ)充封堵防塌劑使其含量保持在3.0%以上，保證了韓家店組泥巖地層的井壁穩(wěn)定。鉆遇石牛欄組地層時(shí)產(chǎn)生酸性二氧化碳?xì)怏w污染，通過提高抗鹽處理劑KFT加量，定期補(bǔ)充石灰乳等措施保證了鉆井液性能穩(wěn)定。鉆遇龍馬溪組碳質(zhì)泥頁巖時(shí)，提高鉆井液的抑制性，防止泥頁巖吸水膨脹，加入瀝青類封堵材料，提高地

層的承壓能力，同時(shí)盡量降低鉆井液的濾失量，形成良好的濾餅，減少了引起泥頁巖水化的機(jī)會，確保了井壁穩(wěn)定。二開鉆進(jìn)期間鉆井液性能：密度1.75～1.80 kg/L，漏斗黏度60～80 s，API濾失量2～4 mL，高溫高壓濾失量11～12 mL，pH值10～12，動(dòng)切力6～14 Pa，塑性黏度30～42 mPa·s，膨潤土含量28～40 g/L。

4　提速效果

4.1　單項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用效果

1) 丁頁5井比丁頁4井的空氣/霧化鉆井有效進(jìn)尺多195.00 m，其平均機(jī)械鉆速達(dá)8.58 m/h?？梢姡諝?霧化鉆井技術(shù)是提高丁山區(qū)塊頁巖氣井上部大尺寸井眼鉆速的有效措施。

2) 丁頁5井共使用PDC鉆頭12只，僅在飛仙關(guān)組地層(井深2 300.00～2 442.00 m)因定向扭方位造成機(jī)械鉆速比鄰井稍低，其他地層平均機(jī)械鉆速與鄰井相比均有較大程度提高，具體情況見表2。其中，一開井段選用φ406.4 mmPQ6256SJZ型鉆頭，從井深2 442.00 m開始單只鉆頭鉆進(jìn)203.00 m，成功鉆穿含燧石團(tuán)塊的長興組、龍?zhí)督M地層，平均機(jī)械鉆速2.41 m/h，與鄰井同井段(機(jī)械鉆速0.79 m/h)相比提高205.06%，創(chuàng)造了丁頁區(qū)塊同地層機(jī)械鉆速最快紀(jì)錄。由此可知，PDC鉆頭在各地層提速效果顯著。

表2　丁頁5井PDC鉆頭使用情況Table 2　PDC bit records of Well Dingye 5

3) 丁頁5井一開φ406.4 mm井段使用扭沖工具鉆進(jìn)進(jìn)尺1 462.20 m，平均機(jī)械鉆速3.36 m/h；二開φ311.1 mm井段使用扭沖工具鉆進(jìn)進(jìn)尺1 044.00 m，平均機(jī)械鉆速2.94 m/h。其中，在同一地層鉆進(jìn)時(shí)，采用同一鉆頭和鉆具組合，使用扭沖工具比未使用扭沖工具的復(fù)合鉆進(jìn)平均機(jī)械鉆速約提高25%。同時(shí)，使用PDC鉆頭數(shù)量僅為鄰井的一半，對PDC鉆頭的保護(hù)作用明顯?？梢姡_工具輔助提速效果明顯。

4) 丁頁5井分別在一開1 036.00～1 837.00，1 939.00～2 300.00 m井段和二開2 658.00～3 356.00 m井段使用了3根等壁厚螺桿鉆具，累計(jì)進(jìn)尺1 860.00 m，每一根螺桿工作時(shí)間均達(dá)200 h左右，未出現(xiàn)螺桿鉆具提前失效的問題，充分發(fā)揮了“PDC鉆頭+扭沖工具+螺桿鉆具”組合的提速功能。這表明，大功率螺桿鉆具是實(shí)現(xiàn)提速的有效保障。

5) 根據(jù)工況需要和地層可鉆性，通過采用不同的防斜打直鉆具組合，丁頁5井鉆至目的層(井深3 740.00 m)時(shí)，井底位移45.97 m，閉合方位角197.01°，實(shí)現(xiàn)了進(jìn)入目的層時(shí)井眼軌跡不進(jìn)入以井口坐標(biāo)為基準(zhǔn)的第Ⅰ、第Ⅱ象限的地質(zhì)要求。同時(shí)，通過優(yōu)化井眼軌跡控制時(shí)機(jī)，避免了在一開大尺寸井眼過多地定向糾斜，有利于提高全井機(jī)械鉆速。由此可見，防斜打直工藝滿足了井身質(zhì)量控制的特殊要求。

6) 丁頁5井鉆井過程中鉆井液性能穩(wěn)定，一開沒有發(fā)生漏失，對比鄰井沒有因處理漏失延長鉆井周期，起下鉆順利，有效配合了一開的提速鉆進(jìn)；二開鉆進(jìn)過程中未出現(xiàn)掉塊等復(fù)雜情況，在龍馬溪組泥頁巖地層連續(xù)5趟鉆取心(3 740.00～3 821.60 m井段)施工順利，確保了二開提速鉆進(jìn)[8]。

4.2　整體提速效果

丁頁5井實(shí)際完鉆井深3 848.00 m，通過采用“井筒一體化”鉆井提速技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了空氣/霧化鉆井、PDC鉆頭、提速工具、防斜打直工藝和鉆井液等井下不同專業(yè)技術(shù)的有效結(jié)合，充分發(fā)揮了技術(shù)集成優(yōu)勢。全井平均機(jī)械鉆速2.89 m/h，相比同井深、同類型鄰井丁頁4井提速25%，創(chuàng)造了丁山區(qū)塊直井平均機(jī)械鉆速最高紀(jì)錄；其中 “PDC鉆頭+扭沖工具+螺桿鉆具”平均機(jī)械鉆速7.21 m/h，創(chuàng)丁山區(qū)塊φ406.4 mm井段嘉陵江組鉆井液鉆井最高鉆速紀(jì)錄；全井實(shí)際鉆井周期142.59 d，同比丁頁4井縮短41.95 d，減去因地質(zhì)因素延長的鉆井周期，實(shí)現(xiàn)了在設(shè)計(jì)要求的130 d內(nèi)完鉆的目標(biāo)。

5　結(jié)論與建議

1) 采用“PDC鉆頭+扭沖工具+螺桿鉆具”鉆具組合鉆進(jìn)可鉆性級值高的地層,提速效果顯著，建議在丁山區(qū)塊推廣應(yīng)用。

2) 丁山區(qū)塊須家河組和茅口組地層研磨性強(qiáng)，PDC鉆頭磨損嚴(yán)重，單趟鉆進(jìn)尺少，建議進(jìn)一步提高PDC鉆頭的耐磨性或嘗試使用多刀翼PDC鉆頭。

3) 大尺寸井眼糾斜扭方位難度極大，建議丁山區(qū)塊在φ406.4 mm井眼及以上直徑井眼進(jìn)行糾斜扭方位作業(yè)時(shí)，進(jìn)一步優(yōu)化單彎螺桿結(jié)構(gòu)尺寸和定向鉆具組合，提高大尺寸井眼糾斜扭方位效率。

4) “井筒一體化”鉆井提速技術(shù)可有效提高生產(chǎn)組織效率，具有技術(shù)集成優(yōu)勢，可解決現(xiàn)場鉆井技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)效益最大化，建議在丁山及類似頁巖氣區(qū)塊進(jìn)一步推廣應(yīng)用。

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