冯鑫 申海平 左艳霞
湖南省煤田地质局第六勘探队，湖南 湘潭 411100
摘要：鄂丰地1井是部署在湖北省恩施土家族苗族自治州咸丰县活龙坪乡的一口页岩气基础地质调查井，终孔深度2023m，终孔直径不小于215.9mm，井径扩大率不大于15%。本文主要介绍了页岩气地质调查鄂丰地1井的工程概况，重点阐述了该井的钻探施工技术与工艺；通过优选施工方案、加强事前控制措施及邻井相关资料的收集，有效的预防了井内事故的发生，极大的提高了钻井施工效率；并结合实钻地层及测井数据对钻井施工质量进行了总结分析。项目的顺利实施取得了良好的应用效果，为该区后续勘探开发的大口径钻探施工提供一定借鉴。
关键词：页岩气；地质调查井；大口径；钻井施工工艺；钻井质量
1工程概况
湖南省煤田地质局第六勘探队承担施工的 “湖北咸丰地区地质调查井钻探工程（大口径）”简称“鄂丰地1井”是中国地质调查局油气资源调查中心2019年第二批委托业务，所属二级项目南方重点地区1:5万页岩气地质调查项目。“鄂丰地1井”位于湖北省恩施土家族苗族自治州咸丰县活龙坪乡二台坪村，在构造位置上属桑拓坪向斜东北缘，出露地层产状平缓，构造相对简单。钻探的目的是获取上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组黑色炭质页岩和奥陶系红花园组灰岩页岩矿物组成、地球化学、储集物性及岩石力学等评价关键参数，为地层含气性测试优选有利层段提供依据，为评价鄂西咸丰地区五峰-龙马溪组页岩气资源潜力和奥陶系红花园组常规天然气提供资料支撑。
2钻井设计要求
鄂丰地1井属于大口径页岩气地质调查直井，设计井深2000m。
井斜要求：全井段最大井斜≯5°，全井最大全角变化率小于2.5°/30m，终孔井底闭合距≯80m。
井径要求：终孔直径≮Φ215.9mm，井径扩大率≯15%。
取心要求：目的层段五峰-龙马溪组连续取心不少于65m，奥陶系红花园组取心不少于15m，取心直径不小于80mm，平均采取率不低于85%。
钻井液要求：使用水基钻井液，不能加入对测、录井有影响的含有机质处理剂。
3钻井施工工艺
3.1钻井设备及配套设施
鄂丰地1井使用的主要钻井设备见表1，录井设备为SK-2000FC型综合录井仪，含气性现场解析实验设备为KD-Ⅱ型解析仪，测井设备为ECLIPS-5700。
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⑴钻机选型：所选择的钻机设备负荷能力及配置应能满足2000m深度的需要，并考虑到终孔直径≮Φ215.9mm及开孔直径444.5mm，选用钻探能力为3000m的ZJ30石油钻机，实钻证明满足此次施工要求。
⑵设备配套：配备JJ170/41-K型井架；LS3NB-1300A型泥浆泵；大庆Ⅱ-130型绞车；2FZ35-35型双闸板防喷器；12V-190型柴油机；20KW节能发电机等。
3.2钻井结构及施工工艺
钻井实际完钻井深2023m，最终完井井身结构如图1所示。
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图1 鄂丰地1井完井井身结构示意图
一开0～41.00m，采用Φ444.5mmPDC钻头无心钻进，钻压由小到大，轻压吊打，保证井眼开直；根据岩屑判断进入灰岩后，下入Φ339.7mm表层套管38.60m保护孔口，并用425#水泥浆固井，侯凝72小时。安装双闸板防喷器、放喷及压井管汇，并按规范要求进行试压。
二开41.00m～1100.00m，采用Φ311.2mmPDC钻头和牙轮钻头交替使用，无心钻进，钻遇地层稳定，无卡、漏事故发生；常规测井；下入Φ244.5mm技术套管至井深1099.85m，并用425#水泥浆固井，侯凝72小时，声幅测固井质量。
三开1100.00m～2023.00m，采用Φ215.9mmPDC钻头和牙轮钻头交替使用，无心钻进；钻遇目的层采用Φ215.9mmPDC取心钻头和川7-4型取心工具进行取心；未下生产套管，水泥封井。
3.3钻进规程参数
⑴一开0～41.00m，上部为第四系残破积层，不成岩，为保证井眼开直，采用低转速，轻钻压，低泵量钻进施工。
⑵二开41.00m～1100.00m，实钻地层为泥岩、粉砂质泥岩、细砂岩不等厚互层，采用中低转速、中钻压、中泵量钻进施工，根据实钻地层情况、钻头使用情况等适当调整钻进参数，维持所钻地层与钻具组合的平衡搭配。
⑶三开1100.00m～2023.00m，实钻地层为泥质粉砂岩、泥岩、炭质页岩、泥质灰岩、灰岩、白云岩不等厚互层，软弱互层，易产生井斜，为控制井斜和取心，采用中低转速、中钻压、中泵量钻进施工。
3.4钻井液配制和维护
本井采用低固相钻井液。
一开井段0～41.00m井壁稳定是关键，采用膨润土CMC钻井液体系；基本配方：8-10%土浆+0.3-0.5%HV-CMC+0.2-0.3%KPAM+0.2%纯碱；处理剂:膨润土、烧碱、CMC、纯碱等。密度1.02g/cm3～1.08g/cm3；漏斗粘度30s～32s；含砂量＜0.5%；PH值8～9，下表层套管护壁。
二开井段41.00m～1100.00m泥岩遇水易造成井壁垮塌，因此采用钾铵聚合物防塌钻井液体系；基本配方：6-8%膨润土+0.1%纯碱+0.1-0.15%NaOH+0.3-0.5%LV-CMC+0.2%KPAM；处理剂：纯碱、烧碱、KPAM、低粘、高粘等。密度1.02g/cm3～1.06g/cm3；漏斗粘度28s～30s；含砂量＜0.5%；PH值8～9，下技术套管。
三开井段1100.00m～2023.00m泥岩、目的层页岩遇水膨胀易造成井壁垮塌，同时考虑为了取得目的层气测录井数值的真实性，必须降低泥浆比重，因此采用聚合醇储层保护防塌钻井液体系；基本配方：5-7%膨润土土浆+KPAM（HV-CMC）0.3-0.5%+0.2-0.3%LV-CMC+0.1-0.15%NaOH+1-2%磺化沥青粉。处理剂：低粘、高粘、KPAM、铵盐、磺化沥青、聚合醇等；密度1.02 g/cm3～1.05g/cm3；漏斗粘度22s～25s；含砂量＜1.0%；PH值8～9。
4实钻施工效果
4.1实钻地层分层
本井开孔层位为第四系，实际钻遇地层和主要岩性可见于表2。
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4.2钻井效率
全井纯钻时间596h，纯钻时间利用率31.43%；平均机械转速3.39m/h，台月效率769.20m，全井平均钻时17.68min/m。
4.3岩心采取率
目的层岩心采取要求：目的层段五峰-龙马溪组连续取心不少于65m，奥陶系红花园组取心不少于15m，取心直径不小于80mm，平均采取率不低于85%。
目的层实际取心9次，累计进尺86.02m，共取心84.46m，获取率98.19%，其中龙马溪、五峰组累计进尺75.74m，取心71.45m，获取率94.34%；宝塔组累计进尺3.26m，取心3.06m，获取率93.87%；红花园组累计进尺10.22m，取心9.95m，获取率97.36%。
4.4井身质量
鄂丰地1井井身轨迹图可见于图2， 其他技术指标及分析如下：
图2 鄂丰地1井井身轨迹三维图
⑴井斜
设计要求：全井段最大井斜≯5°。施工中采用单点测斜仪每50m测斜一次，全井井斜保持较好。根据测井数据，全井段最大井斜在1850m，角度为4.3°，方位为1.1°，符合设计要求。
⑵井径扩大率
设计要求：终孔直径≮Φ215.9mm，井径扩大率≯15%。实际施工一开井段0-41.00m井段井径平均值444.5mm，井径扩大率为0；41.00-1100.00m井段井径平均值333.14mm，井径扩大率为7.1%；1100.00-2023.00m井段井径平均值232.2mm，井径扩大率为8.1%，符合设计要求。
⑶最大全角变化率
设计要求：全井最大全角变化率小于2.5°/30m。实际施工全井段最大全角变化率0.693°/30m,且无连续三点全角变化率超2.5°/30m，符合设计要求。
⑷井底闭合距离
设计要求：终孔井底闭合距≯80m。实际施工井底闭合距72.558m，符合设计要求。
5结语
在钻探施工管理中，采取加强事前控制的措施和收集邻井相关资料，有效的预防了井内事故的发生，极大的提高了钻井施工效率，进而满足了安全生产和施工质量的要求，顺利完成了鄂丰地1井的钻探施工及配套的测井、录井、固井及完井工作。为后续该地区大口径页岩气钻探施工和勘探提供了一定的经验。
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个人简介：冯鑫，男，1986年3月5日出生，籍贯陕西省宝鸡市岐山县，2009年毕业于湖南科技大学勘查技术与工程专业，大学本科，就职于湖南省煤田地质局第六勘探队，地质工程师，主要从事煤炭、页岩气勘查工作。