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近年來，中國石化圍繞順北、川渝等重點探區，通過技術攻關與現場實踐，初步形成了順北8000～9000m特深層鉆井完井關鍵技術、川渝頁巖氣鉆井完井關鍵技術，支撐了中國石化在特深層油氣、非常規油氣資源方面獲得勘探開發突破。

一、順北特深層鉆井完井關鍵技術

順北油氣田主要分布在新疆沙雅和阿克蘇境內，具有油藏埋藏超深、高溫高壓、含酸性氣體等特點，鉆井過程中存在一些技術難題。研制了超深井鉆井提速工具和抗高溫MWD，開發了抗高溫鉆井液體系、水泥漿體系和交聯酸體系，形成了順北油氣田8000～9000m特深層鉆井完井關鍵技術，主要包括安全高效鉆井技術、破碎性地層防漏堵漏技術、窄間隙固井技術、酸壓改造技術等。

截至目前，順北油氣田共完鉆54口井(探井13口，開發井41口)，正鉆井10口(探井8口，開發井2口)，其中33口井進行了儲層改造。2019年，順北超深井平均鉆井周期155.4d，較2018年平均縮短32%；單井平均復雜時效4.5d，較2018年平均降低82%。

1、超深井安全高效鉆井關鍵技術

井身結構優化。形成了3套適應開發井的四開井身結構方案，2套適應勘探井的五開井身結構方案，在順北1-11井、順北1-13井、順北1-14井和順北11井等進行了應用，滿足了不同時期特深層油氣勘探開發和超深井鉆井提速提效的要求。

綜合鉆井提速技術。研制了抗220℃ Φ 120.7 mm 恒扭器、隔振器和抗175℃的井下工程動態參數檢測系統，有效提高了鉆頭鉆進穩定性及破巖效率；研制了245℃混合鉆頭、尖圓齒PDC鉆頭、抗204℃等壁厚大功率螺桿鉆具等抗高溫提速工具，形成了“尖圓齒PDC鉆頭+大扭矩螺桿鉆具+強化鉆井參數”的綜合鉆井提速技術。

在順北1號斷裂帶4口井進行了應用，提速提效顯著，平均機械鉆速6.72m/h，與2018年相比提高了25%；在順北5號斷裂帶北部3口井進行了應用，平均機械鉆速7.20m/h，與2018年相比提高了35%。

安全鉆井技術。研發了微流量早期監測系統，在溢流量達80L時即可發現與預警；開發了抗高溫隨鉆封縫堵氣體系，抗溫＞200℃，承壓＞7MPa，3口井的試驗結果表明，氣竄速度可降低90%，解決了裂縫性儲層易氣侵的問題；研發了抗高溫氣滯塞體系，抗溫達230℃，8口井的現場應用結果表明，能降低氣竄速度75%，解決了起下鉆作業中環空氣體上竄速度過快的問題。

2、特深應力敏感性破碎地層防漏堵漏技術

形成了“隨鉆封堵、打封閉漿、循環加壓堵漏”的系列防漏堵漏工藝，漏失概率25.0%，單井平均漏失量39.5m³，與2018年的漏失概率(66.7%)和單井平均漏失量(327m³)相比，分別降低了62.5%和88%。

開發了納米封堵劑和止裂劑，并配制了高強致密承壓堵漏體系，配方為5%~10%高強顆粒+1%~3%纖維+1%~5%彈性材料+2%~4%納米封堵劑+1%~3%止裂劑，抗溫160℃，可封堵1～5mm裂縫，承壓能力較常規堵漏體系提高4~6MPa。形成了“低密度鉆進+隨鉆封堵+分段承壓”的防漏堵漏工藝，4口井的現場試驗表明，平均漏失量降低50%，平均堵漏時間降低70%，防漏堵漏效果顯著。

3、超深井高溫高壓窄間隙固井技術

為了解決尾管下入困難且下不到位等問題，研制了無限極循環平衡式尾管懸掛器，采用了基于壓力平衡原理的鏡像液缸產生雙向作用力，確保其在中途大排量、高泵壓循環時不會提前坐掛。

該懸掛器在順北油氣田8口井進行了應用，最大應用井深達7678m，尾管最長達2644m，最高溫度158℃，實現了中途分段循環，減小了尾管到位后的開泵和循環壓力，降低了深井長尾管固井的漏失風險。

4、特深層碳酸鹽巖酸壓技術

順北油氣田碳酸鹽巖儲層具有超深(≥7500m)、高溫(≥160℃)和高破裂壓力(0.019MPa/m)等特點，為此，研發了新型抗高溫交聯酸體系，抗溫160~180℃；研究應用了雙重緩蝕技術，形成了特深層碳酸鹽巖長縫高導流酸壓技術。

該技術在順北油氣田應用了8井次酸壓施工，排量可達12~14m³/min，提高了80%~100%，最大酸壓井深達8124m，創世界最深紀錄。酸壓效果監測結果顯示，酸蝕縫長提高20%，裂縫導流能力提高35%。

二、川渝頁巖氣鉆井完井關鍵技術

1、深層頁巖氣優快鉆井技術

開展了山地井工廠、長水平段水平井鉆井技術、高效降摩減扭和井眼清潔技術攻關研究，并研制了水力振蕩器、微擴孔工具等，形成了深層頁巖氣優快鉆井技術。

優化形成了具有山地特點的“井工廠”井場布局方案，井場面積與叢式井井場相比減少11.83%~21.42%。山地“井工廠”采用以鉆井開次為單元的流水線鉆井作業模式，與同工區前期完鉆井相比，鉆井中完時間縮短55%，鉆井周期縮短35%，成本降低24%。

提出基于常規導向鉆井的井眼軌跡控制技術，采用“大功率螺桿+MWD+自然伽馬+水力振蕩器+定測錄導一體化”的導向鉆井方案，水平段復合鉆進井段占比80%以上，鉆井周期與旋轉導向接近，鉆井成本降低20%。

目前，四川深層頁巖氣水平井水平段長度普遍2000m以上，其中，焦頁2-5井水平段長3065m，創國內頁巖氣井水平段最長紀錄。

2、頁巖氣水平井氮氣泡沫水泥漿固井技術

形成了氮氣泡沫水泥漿固井技術，氮氣泡沫水泥漿密度0.80~1.65kg/L，耐溫50℃，水泥石24h抗壓強度超過8MPa、彈性模量2.5~6.0GPa。應用固井質量優良率100%，單井可節約承壓堵漏時間7d以上，節約成本80萬元左右。

3、近鉆頭地層成像探測技術

進行了高精度近鉆頭隨鉆伽馬成像技術攻關，開發了井下高分辨率高速地層掃描及大數據壓縮處理技術，實現了鉆頭周邊地層屬性實時成像識別與上傳。近鉆頭地層成像探測技術解決了傳統隨鉆探測點距離鉆頭遠(超過10m)、井眼軌道修正滯后的關鍵技術難題。

該技術在川渝頁巖氣區塊試驗5井次，顯著提高了優質儲層鉆遇率。其中，寧209H11-11井井深4962m，應用密度2.13kg/L的油基鉆井液鉆進，近鉆頭地層成像探測系統無故障工作時間168h，進尺294m，優質儲層鉆遇率達到95%以上。

4、頁巖氣強化體積改造技術

集成了以加密切割、縫間/縫內暫堵轉向、變參數射孔和連續鋪砂等關鍵技術為核心的頁巖氣體積壓裂技術。

關鍵參數為：段長80~110m、段數20~30、單段簇數6~9、簇間距8~15m、用液強度20~25m³/m、加砂強度1.6~2.5t/m。

該技術在涪陵頁巖氣田25口加密井進行了應用，平均測試產量由20.7×10⁴m³/d提高到25.1×10⁴m³/d，增幅21%。

在體積壓裂技術的基礎上，通過應用“少段多簇+暫堵轉向”的密切割工藝及“組合粒徑支撐劑+滑溜水連續加砂”的強加砂工藝，采取大孔徑射孔、前置酸液預處理、變排量控凈壓等技術措施，并選用140MPa等級壓裂裝備，形成了頁巖氣強化體積改造技術。

關鍵參數為：段長70~90m、段數20~30、單段簇數6~10、簇間距5~8m、用液強度22~28m³/m、加砂強度2.5~3.0t/m。

頁巖氣強化體積改造技術現場應用23井次，增產效果顯著。其中，焦頁28-5HF井壓裂后測試產量達到39.64×10⁴m³/d，創加密井測試產量紀錄；東頁深1井壓裂后測試產量達31×10⁴m³/d，成為國內首口獲得勘探突破的4200m以深深層頁巖氣井。

三、面臨的主要挑戰及對策

1、順北油氣田特深層油氣勘探開發

針對順北油氣田鉆井完井存在的技術難題，需要以鉆井提速、提產和減少井下故障為目標，加強地質、油藏、工程一體化，提高鉆前預測精度及隨鉆評估，實現安全快速成井和提高酸壓效果。

強化奧陶系破碎帶井壁失穩機理和評價方法研究，加大微納米封堵防塌鉆井液體系和抗高溫油基鉆井液體系的研究和應用。

加強高溫小井眼水平井定向工具研究和應用，一是完善推廣185℃測量儀器，加快維護保養基地建設；二是加快200℃測量儀器、地面降溫系統和井下降溫材料的研制；三是試驗國內外抗溫200℃大扭矩長壽命螺桿鉆具。

開展超深斷溶體油藏高效溝通技術攻關，一是研發耐溫180℃有機緩速酸體系，提高裂縫穿透距離；二是精細刻畫井周儲集體應力場，形成斷裂帶高效溝通酸壓裂縫延伸控制技術及復雜縫多級暫堵酸壓設計方法；三是加強鉆井、完井、儲層改造一體化水平井分段增產方案研究，實現多個儲集體的高效動用。

2、川渝頁巖氣勘探開發

針對川渝深層頁巖氣鉆井完井和壓裂存在的技術難題，需進一步完善深層頁巖氣優快鉆井和壓裂技術，盡快實現深層頁巖氣勘探突破和效益開發。

完善深層頁巖氣優快鉆井技術體系。一是配套升級52MPa鉆井泵、循環系統、高頻固控裝備，實現強化參數鉆井；二是推廣應用大扭矩螺桿鉆具、射流沖擊器、機械式旋沖工具、低壓耗水力振蕩器等提速工具；三是試驗控壓循環排氣技術；四是攻關超長水平段快速鉆井技術、“一趟鉆”鉆井提速技術；五是攻關油基鉆井液堵漏技術。

研究攻關深層頁巖氣防套變技術。一是建立水平井裂縫的識別方法；二是優化完井管串，套管壁厚提高至13.5mm，或采用Φ127mm、Φ114.3mm完井管柱；三是推廣應用以泡沫水泥漿、彈韌性水泥漿為核心的長效密封固井技術，攻關研究自愈合彈韌性水泥漿體系；四是優化壓裂參數，采用多簇、小簇間距、大段間距，減少段間干擾。

完善優化深層頁巖氣高效壓裂技術。一是推廣應用中深層密切割、暫堵轉向、強加砂壓裂技術；二是完善牽引器射孔、趾端滑套、可溶橋塞、國產電動壓裂撬及混砂車等關鍵配套裝備，進一步降低壓裂試氣成本；三是攻關深層、常壓、陸相頁巖氣長水平段水平井多簇裂縫雙暫堵壓裂技術、井筒重建重復改造工藝及關鍵材料；四是儲備多層井工廠多維度立體壓裂技術，大幅度提高單井產量和儲量動用程度。

四、結論

中國石化通過多年的持續技術攻關與現場實踐，在順北特深層、川渝頁巖氣等重點探區不斷獲得油氣勘探開發突破，并初步形成了特深層鉆井完井關鍵技術、川渝頁巖氣鉆井完井關鍵技術，為中國石化重點探區油氣勘探開發提供了技術支撐。隨著油氣勘探開發的不斷深入，中國石化重點探區鉆井完井技術還面臨鉆井周期較長、機械鉆速偏低、油氣井產量偏低等技術挑戰，需要強化關鍵技術攻關，推廣應用成熟技術，大力實施“提質、提速、提效、提產”創新創效工程，為中國石化重點探區的高效勘探和效益開發提供技術保障。

本文作者：丁士東，趙向陽，文章由油媒方整理發布，內容不做商用，僅用于技術交流，如有侵權，請聯系小編，歡迎業內朋友投稿交流，共同傳播油氣創新知識。

往期回顧

• CO2驅提高采收率技術：累積增油1.2萬t，井組采出程度從53.9%增至63.9%，含水率從99%降至88%

• 氣井除垢技術及應用：平均日增產66.1×104m3，單井平均日增產1.8×104m3

• 修井作業儲層保護技術：產量恢復期由20d以上縮短至3~6d，產量恢復率增長至100%以上

• 油田數字平臺建設視野以及壁壘

總結

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