陈振杰
中石化中原石油工程有限公司塔里木分公司
摘要：巴探11X井是西北油田部署在新疆巴楚区块巴什托构造带上的一口五级结构预探井，钻井施工过程通过使用随钻划眼器、高抗研磨PDC+PSP扭冲工具、高性能防塌水基钻井液等新工具和新技术，解决了巴楚区块新近系帕卡布拉克组巨厚泥岩段及安居安组膏泥岩段起下钻阻卡，二叠系南闸组、泥盆系东河塘组井壁失稳垮塌，奥陶系鹰山组辉绿岩等一系列施工难题。本文通过对巴探11X井各开次钻进过程中的钻井工艺进行分析，总结提速成功的关键技术，为巴楚区块进一步钻探提供借鉴。
关键词：巴楚区快 高性能防塌水基钻井液 工艺分析 辉绿岩
一、巴探11X井钻井提速提效成果
巴探11X井是中石化西北油田分公司部署在巴楚县境内巴什托构造带的一口五开制斜井预探井，位于先巴扎三维工区，设计完钻井深6705.48m，完钻层位奥陶系鹰山组。巴探11X井三开钻穿石炭系小海子组至4343m中完，技术套管封隔小海子组生屑灰岩段，四开钻至6028m志留系柯坪塔格组底界中完，尾管封隔目的层以上地层，五开定向钻进至奥陶系鹰山组6707m完钻。井身结构见图1。
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巴探11X井2019年9月7日18:00开钻，2020年4月29日14:00完钻，完钻井深6707m，完钻垂深6263.11m，实际钻井周期171.62天，钻机月速1172.55m/台月，机械钻速4.37m/h，与设计相比钻井周期缩短42.41%，平均机械钻速较设计提高62.45%。
二、巴探11X井各开次钻井工艺
巴探11X井是由塔里木分公司山前项目部70136钻井队承钻。近年来中石化西北工区钻井投入使用的新工具、新工艺层出不群，提速潜力基本见顶。在此背景下，巴探11X井通过整合成熟提速技术，引进新工具；全井的提速工作取得了显著的效果。
2.1 一开
一开钻遇第四系、新近系阿图什组地层，岩性为黄土层、浅棕黄色粉砂岩、细砂岩略等厚互层，地层软硬胶结，钻进过程中存在跳钻现象，一开使用一只660.4mm 牙轮钻头钻至中完井深 305m，顺利下入一开套管。
2.2 二开
二开钻遇新近系阿图什组、帕卡布拉克组，岩性为巨厚棕红浅褐色泥岩、浅褐色粉砂岩、泥质粉砂岩；地层成岩性好、机械钻速低，二开使用444.5mm PDC钻头+286mm等壁厚螺杆钻至中完井深，钻进过程中充分发挥装备优势，保证钻井排量不低于70L/S。钻井液工艺上采取“大排量、低粘切、适度失水、弱抑制”的维护处理理念，二开使用低密度1.09-1.14g/cm3、低粘切（35-38s）的基础上对中压失水不刻意进行控制（API失水在15-18mL），适度浸泡井壁；补充少量KCl（钾离子控制在6000-8000mg/L），适度抑制近井壁软泥岩；配合工程的大排量冲刷，有效的解决了软泥岩起下钻阻卡问题。
2.3 三开
三开主要钻遇新近系、二叠系、石炭系地层。安居安组膏质泥岩易吸水膨胀，卡布拉克组下部、安居安组高压盐水层的不稳定性，南闸组、小海子组灰岩井段存在白云岩，破碎、垮塌、卡钻风险。
三开存在高压盐水层，三开设计密度1.30-1.90g/cm3，依据临井资料确定盐水侵井段，分段提升井浆密度，采取此种密度控制方法，安居安组虽然仍存在盐水侵，但无溢流显示，停泵无外溢，密度1.60g/cm3能刚好平衡地层盐水，虽然每次下钻到底，均需排放20～30m3被盐水污染钻井液，但避免了压井、井漏，有效提高了施工效率。在井深3500m转磺前，钻井液粘度控制在40s左右、[K+]含量控制在20000mg/L，转磺后粘度控制在45～50s、[K+]含量控制在30000mg/L，在补充KCL的同时，补充优质坂土浆，增强了钻井液造壁性；以混入高密度重浆为主提高井浆密度，同时在井浆中跟入液体润滑剂，防止上部地层压差卡钻。
3.4 四开
四开钻遇石炭系、泥盆系、志留系地层，硬脆性泥岩、石英砂岩发育，压实程度高，可钻性差。本井四开选用了江钻生产的215.9mmKS1652DGRX非平面齿PDC钻头和DBS生产的GT系列高抗研磨钻头，按照地层岩性有针对性的使用钻头，取得了十分理想的提速效果。
四开临井BT4井完井测试显示泥盆系东河塘组为高压低渗致密性油层，压力系数虽达到1.74，但没有产能，井控风险可控。临井群4井在巴楚组使用的密度为1.25～1.35g/cm3，在克孜尔塔格组使用的密度为1.31～1.39g/cm3，井下正常。综合考虑邻井巴楚组、东河塘组油层特点，储备足重浆，四开密度采用1.60g/cm3钻进（四开设计密度1.85-2.0g/cm3），四开钻井液方面重点加强了井壁稳定和井控工作，使用KCl-聚磺防塌体系，维持[K+]浓度不低于30000mg/l，强化了钻井液的抑制防塌能力，钻进过程中返砂正常、无明显掉块，起下钻无阻卡；实钻中在巴楚组井深4430.06m发现溢流以及在巴楚组4699m钻遇高压油气层，气测值达到100%，密度逐步提至1.88 g/cm3并采取泵入重浆、气滞塞工艺的方式确保了井控安全。
3.4.1 四开提速工具和技术
石炭系巴楚组的下泥岩段含细粒岩屑石英砂岩，泥盆系东河塘组普遍含石英砂岩，泥盆系克孜尔塔格组上部也含石英砂岩。 石英砂岩研磨性较强，对钻头伤害较大，调研邻井穿过这一段用了4-8趟钻，周期25-30天；本井使用PSP184型号扭冲工具结合江钻PDC（KS1652DFGR）一趟钻7天穿越石英砂岩段，提速效果明显，工具出井后钻头新度80%，经对比邻井分析在钻进过程中，工具在井下起到了稳定钻头、保护钻头的作用，延长钻头使用寿命，从而有效提高钻头的总进尺和平均机速。
3.5 五开
五开为149.2mm井眼，主要钻遇奥陶系鹰山组，五开总进尺679m，纯钻进时间216h，平均机械钻速3.14m/h，与设计对比提高了364.62%。
3.5.1 PDC钻头造斜工艺
对于奥陶系中短半径超深大斜度定向井施工而言，增斜段要根据设计井眼曲率选择合适度数的螺杆和钻头，小井眼使用牙轮钻头造斜工具面稳定，但是牙轮钻头使用时间受限，在超深井定向钻井中牙轮钻头井下工作状态不易判断，存在较大风险。
本井定向设计造斜率12.80°/30m，通过定向软件计算及临井调研，本井定向钻进第一趟钻采用江钻149.2mmKM1362ADR PDC钻头+120mm1.75°单弯螺杆定向造斜，单趟定向进尺177.5m，机械钻速3.55m/h，井眼轨迹符合设计要求曲率，一趟钻就完成了增斜任务。
3.5.2定向钻井清砂工艺
定向钻井施工过程中，当井斜达到70-90°进入稳斜段、水平段后，随着井深的增加，在定向钻井过程中岩屑床逐步形成。滑动钻进中钻具阻力增加，使得钻压不能有效传递钻头，从指重表观察就是钻压不断增加，钻头位置不变、没有进尺、泵压不升高，继续加压可能会突然憋泵。定向井拖压存在较大的卡钻风险。
在五开施工过程中采取提高钻进排量至16L/s，斜井段环空返速达到1.4m/s，提高钻井液携砂能力；复合钻进过程中在能保证定向仪器正常工作的前提下，提高顶驱转速至50-60rpm，利用接单根划眼，将顶驱转速提高至70-80转，使钻井液在井下形成扰动涡旋破坏岩屑床，提高旋转清砂效果，起下钻井眼畅通，确保了大斜度超深定向井的井下安全。
四、结论与认识
（1）针对泥岩、膏泥岩井段，在钻具组合中加装百施特Shuriken 随钻划眼器，利用其独特的双重作用切削结构：工具外径处分布的主动切削结构以及刀翼锥状部分的被动双向切削结构，有效的减少泥包的危险，减小钻井液流过工具的压降，增加对井壁的冲刷；有效解决了起下钻阻卡问题。
（2）针对石英砂岩研磨性较强，对钻头伤害较大特性使用PSP扭冲工具在钻进过程中，工具在井下起到了稳定钻头、保护钻头的作用，延长钻头使用寿命，从而有效提高钻头的总进尺和平均机速。
（3）强化参数，增大排量，充分发挥设备优势，强化参数，保持提排量444.5mm井眼保证排量不低于70L/S，311.2mm井眼用70-35升以上排量，超高泵压，提高环空返速和井眼净化能力，充分发挥螺杆功效，提高机械钻速。