＊劉保波 陳彬 李彬

（中海石油深海開發(fā)有限公司 廣東 518000）

深水優(yōu)快鉆井技術是通過集成先進、適用的技術和裝備，優(yōu)化、創(chuàng)新作業(yè)流程，并結合應用新的管理模式而形成的一項系統(tǒng)優(yōu)化配套技術，旨在大幅提高深水鉆井作業(yè)效率，降低鉆井作業(yè)周期和勘探成本。

1.中國南海深水優(yōu)快鉆進面臨的困難與挑戰(zhàn)

深水鉆井相比常規(guī)淺水的作業(yè)環(huán)境、地質條件及裝備要求等有較大差異，使得深水優(yōu)快鉆井面臨更多的困難與挑戰(zhàn)，主要分述如下。

（1）深水淺層地質災害風險高。①淺層疏松的地層及不穩(wěn)定的海床。海床不穩(wěn)定和大的坡度都促成海底易形成滑坡和泥石流，海床淺層疏松、承壓能力弱，給深水表層鉆井作業(yè)造成較大困難：海床錨系力不足、坡度較大，錨泊定位難度大；表層導管找井眼困難；井口下沉風險高等。②淺層水流、淺層氣。由于表層鉆井液密度受限，且未下隔水管和防噴器組，鉆遇高壓含水砂層或淺層氣時，控制手段有限，如果不能平衡壓力，就會引發(fā)一系列的鉆井問題，如井噴、井漏、井眼垮塌、固井質量差、表層套管及井口下沉、甚至井眼報廢。③天然氣水合物。鉆遇天然氣水合物地層時，水合物分解產生的大量氣體進入環(huán)空，使得環(huán)空液柱壓力降低，加速了水合物的分解，最終導致井徑擴大、井噴、井塌及井口下沉等事故。另外井筒中或海床處水合物的形成，會堵塞鉆井液循環(huán)通道，及可能影響防噴器與井口的解脫等。

（2）錨泊定位作業(yè)效率低。深水錨泊定位出鏈長度通常大于1500m，且隨著水深增加，出鏈長度及錨鏈、錨纜尺寸大幅增加，系泊方式大多采用錨鏈+錨纜復合，主要缺點有：錨泊定位困難、起拋錨作業(yè)耗時長（起、拋錨作業(yè)需要4～6天）、工作船能力要求高等，導致深水錨泊定位作業(yè)效率較低。

（3）更惡劣的海況。每年7-10月為南海臺風高發(fā)期，統(tǒng)計顯示影響南海的臺風年平均10次，南海東部自營深水已作業(yè)31口井，避臺21次，累計影響104天，平均每口井避臺0.7次，影響作業(yè)3.5天。內波流在南海東部流花和荔灣深水區(qū)較強，強內波流的頻繁出現(xiàn)對深水井作業(yè)影響較大，如2014年錨泊平臺南海八號在流花區(qū)域某深水井作業(yè)遭遇強內波流，平臺最大偏移137m。

（4）起下放噴器組及井口作業(yè)時間長。深水井采用水下井口，井口及防噴器組距鉆臺轉盤面數千米，相比淺水井，起下防噴器及抗磨補心、密封總成和試壓塞等井口作業(yè)時間要長數倍。

（5）地層壓力窗口窄。通常深水井地層承壓能力弱，安全作業(yè)壓力窗口窄，南海大部分深水井作業(yè)安全壓力窗口不超過0.2g/cm3，導致漏失和井控風險高、處理難度大、耗時長，井身結構相對更復雜、套管層次更多、作業(yè)周期更長。

2.深水優(yōu)快鉆井技術探索

(1)優(yōu)化井身結構

①簡化井身結構。在前期南海深水鉆井作業(yè)總結、地層三壓力系數研究預測結果、深水鉆井工藝進步、及深水鉆井配套的泥漿、固井體系成熟的基礎上，大部分淺至中深的常規(guī)深水井井身結構可從四、五開優(yōu)化為三開完鉆，通過盡量延伸二開表層套管下深，封固上部薄弱地層，實現(xiàn)三開完鉆，大幅縮短鉆井周期。

②井眼尺寸“瘦身”。根據不同井的實際情況，部分井眼尺寸可進行適當“瘦身”，以提高鉆進效率，并減少鉆井液、固井材料及套管等物資消耗。如對于水深在500～1000m的常規(guī)深水井，井深較淺，在進行充分的井口穩(wěn)定性評估校核并滿足要求的情況下，可采用“瘦身”版的井身結構：噴射下入30in導管+16in井眼&13-3/8in套管+12.25in井眼&9-5/8in套管。

(2)優(yōu)選深水動力定位鉆井裝置

優(yōu)選高性能的深水動力定位鉆井裝置是實現(xiàn)深水優(yōu)快鉆井，提高作業(yè)效率的關鍵方法。省去起、拋錨作業(yè)；可變載荷和甲板面積較大，穩(wěn)性好，井間移位時無需拆、甩井架鉆具和卸載；應對惡劣海況相對更靈活、機動，如可自航避離臺風，面對強季風天氣或遭遇內波流時，可及時調整最佳艏向，大幅降低惡劣海況對鉆井裝置定位和作業(yè)的影響；自航能力強，井間移位或長距離動復員高效，且無需額外主、副拖船。

(3)表層噴射下導管+繼續(xù)鉆進技術

表層噴射下導管+繼續(xù)鉆進技術，該技術省去一開導管固井作業(yè)，解決了導管找井眼困難及表層井眼失穩(wěn)等問題，集鉆井、下導管、固井三位一體同時完成，而且可以不用起鉆直接進行下個井段的鉆井作業(yè)，大幅提高表層作業(yè)效率。

(4)優(yōu)快鉆進配套技術

①優(yōu)化鉆具組合+引入新工具。上部井段升級采用大尺寸馬達鉆進，將26in、17.5in或16in井眼鉆進使用的9-5/8in馬達升級為11-1/4in，以提高鉆進效率。直井中、深層鉆進采用“垂直導向PV工具+等壁厚直馬達”技術，主動防斜打直，充分釋放鉆井參數，顯著提高機械鉆速。提高上、下井段鉆具組合的通用性，在鉆具組合設計時，充分考慮上、下井段鉆具的通用性，如一、二開噴射鉆具與三開17.5in，甚至四開12.25in鉆具組合可以都采用8in鉆鋌及部分隨鉆工具，以減少各井段鉆具組合的預接和拆甩。引入隨鉆抗磨補心，它可隨鉆具組合一同下到井口內，通過預裝的銷釘剪切脫手后，繼續(xù)下鉆鉆進，起鉆可直接將抗磨補心帶出。引入先進的“套管掛+密封總成”可一趟下入的水下井口系統(tǒng)和工具，并采用密封總成或試壓閘板對防噴器組試壓，大幅減少井口起下鉆作業(yè)。

②優(yōu)化作業(yè)程序。優(yōu)化隔水管試壓頻率。采用75英尺或者更長的隔水管單根以取代50英尺的，減少隔水管下入數量；延長隔水管試壓間隔，做好下隔水管前的檢查，將每 10～15根隔水管試壓頻率優(yōu)化調整為“1+1+1”，即防噴器入水前試壓一次，下隔水管至中間試壓一次，連接伸縮節(jié)前試壓一次，大幅減少隔水管邊管試壓次數。

③深水優(yōu)快鉆井的鉆井液技術。作為鉆井的關鍵技術，深水鉆井液要解決因深水海床處低溫高壓引起的水合物生成，鉆井液低溫增稠、流變性差，淺層泥頁巖地層易水化導致井壁失穩(wěn)，及作業(yè)安全密度窗口窄等問題。因此要實現(xiàn)優(yōu)快鉆井，深水鉆井液必須具備極強的抑制性、良好的恒流變性、不易形成水合物等性能，以及維護簡單、操作方便，目前南海深水應用比較成熟的兩套鉆井液體系：“恒流變”合成基鉆井液體系和強抑制的HEM聚胺鉆井液體系。

④深水優(yōu)快固井技術。深水固井要克服低溫下水泥稠化和強度發(fā)展慢、漏失風險大、淺層流及水合物等問題，應具備低密度和防漏失性能；低溫早凝早強性能，稠化過渡時間短；良好的防竄性能；低水化熱，減小對淺層水合物的影響。目前南海深水固井應用比較成熟的有斯倫貝謝DeepCRETE體系、貝克休斯LiteSet體系及中海油服PC-LoLET體系。

⑤離線非鉆機時間作業(yè)技術。充分挖掘深水鉆井平臺強大的離線作業(yè)能力，大幅縮短鉆前準備、鉆井輔助和復員作業(yè)占用井口時間。

(5)后勤準備與現(xiàn)場作業(yè)一體化技術

海上作業(yè)準備前移至陸地，后勤支持服務不局限于物資準備和裝船，通過工具改進、工序調整等，將大量工具預接等工作前移至陸地后勤基地，能在陸地進行的絕不帶到海上進行，推行“兩棲化”作業(yè)，縮短海上作業(yè)周期。如井口與送入工具、定向隨鉆工具、水泥頭、棄井切割工具預接、及抗磨補心預裝等都可以在基地完成。

(6)集中布井、優(yōu)選作業(yè)窗口

①集中布井、優(yōu)化作業(yè)順序，采用區(qū)域鉆探，以整體井位間移位距離最短為優(yōu)化井位作業(yè)順序為原則，避免長距離拖航和頻繁動復員，減少井位間移位距離。②優(yōu)選深水井作業(yè)窗口。深水避臺臨時撤離和復員耗時更長，要起、下數千米的隔水管，且深水井位距后勤基地遠，盡量避免7-10月在南海進行深水鉆井作業(yè)。

3.深水優(yōu)快鉆井技術應用效果

南海東部自營深水探井作業(yè)從2012年開始至今已完成作業(yè)31口深水井，優(yōu)快鉆井技術從開始探索，到目前推廣應用到所有深水探井作業(yè)中，從2012年深水探井作業(yè)2500m當量平均鉆井周期為27.59天，逐步下降至2020年常規(guī)深水井2500m當量平均鉆井周期為11.82天（不含高溫高壓井），2500m當量鉆井周期縮短57%，提效顯著。

4.結論與建議

（1）不斷優(yōu)化井身結構設計是深水井優(yōu)快鉆井的前提，從工藝上大幅簡化深水鉆井施工難度，減少作業(yè)量。（2）深水鉆井相比淺水鉆井面臨更多的淺層地質災害，良好的深水鉆井液和水泥漿性能是保證深水井優(yōu)快作業(yè)的關鍵。（3）優(yōu)選高端深水動力定位鉆井裝置是在南海深水區(qū)惡劣海況下進行深水安全及優(yōu)快鉆井作業(yè)的保障。（4）深水優(yōu)快鉆井應打破常規(guī)井作業(yè)模式和思維，不斷引入先進、合適的工具，優(yōu)化、創(chuàng)新作業(yè)程序，通過工具和技術的進步促進深水優(yōu)快鉆井技術的發(fā)展。（5）南海深水鉆井作業(yè)建議盡量避開每年的7-10月份的臺風高發(fā)期，以降低作業(yè)風險，減小因臺風影響的非生產時間。