摘要：川北元壩地區(qū)是中國石化南方海相重點勘探區(qū)域，其鉆井完鉆井深超過7000m，屬于超深含硫氣井。針對該區(qū)陸相地層研磨性強、可鉆性差，井身質(zhì)量控制難度大、海相地層鹽膏層發(fā)育、井漏和井控安全問題突出等施工難點，提出了安全快速鉆井技術(shù)對策：①運用氣體鉆井技術(shù)提高機械鉆速，減少井漏復雜事故；②結(jié)合鄰井資料，優(yōu)選鉆頭類型，優(yōu)化鉆井參數(shù)；③制訂井下安全鉆井技術(shù)措施，預防地層掉塊和鍵槽卡鉆、縮徑和壓差卡鉆、斷鉆具和鉆頭等井下復雜情況的發(fā)生。

關(guān)鍵詞：元壩地區(qū)；氣體鉆井；鉆頭優(yōu)選；鉆井參數(shù)；技術(shù)；四川；北

川北元壩地區(qū)是中國石化南方海相重點勘探區(qū)域，位于九龍山構(gòu)造南翼、通南巴背斜西南側(cè)，屬于川中低緩構(gòu)造帶的一部分。從鄰井鉆探結(jié)果表明，飛仙關(guān)組飛三段鮞灘儲層、嘉陵江組嘉二段粒屑灘儲層、三疊系須家河組砂巖儲層、下侏羅統(tǒng)自流井組、大安寨組介殼灰?guī)r儲層在該區(qū)亦可能發(fā)育，成藏條件優(yōu)越，是川東北地區(qū)尋找大型氣藏的有利區(qū)帶。從區(qū)域沉積特征及鄰井鉆井資料、露頭資料綜合分析，該區(qū)陸相層系可能發(fā)育有須家河組砂巖、千佛崖組砂巖、自流井組砂巖及介殼灰?guī)r儲集層。海相碳酸鹽巖儲層可能發(fā)育有中三疊統(tǒng)雷口坡組中上部白云巖儲層、下三疊統(tǒng)嘉陵江組嘉二段砂屑云巖儲層、下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組飛三段鮞粒石灰?guī)r儲層、長興組-飛仙關(guān)組飛二段礁灘相白云巖儲層。

截至2008年上半年，川北元壩地區(qū)已完鉆井4口，分別為元壩1.、元壩1-側(cè)1、元壩2、元壩3等井，正鉆井有10口，分別為元壩4、元壩5、元壩9、元壩11、元壩12、元壩22、元壩101、元壩102、元壩204、元壩27等井。從大量實鉆資料來看，川北元壩地區(qū)超深井鉆井面臨諸多難題^[1～2]。

地層沉積厚度大(大于5000m)，發(fā)育海陸相兩套地層，自上而下鉆遇下沙溪廟組、千佛崖組、自流井組、須家河組、雷口坡組、嘉陵江組、飛仙關(guān)組等地層。

上部陸相地層軟硬交替頻繁、砂巖石英含量高、硬度大、研磨性強、可鉆性差，在鉆進中蹩跳鉆現(xiàn)象嚴重、掉塊、大井眼鉆具欠尺寸等問題；沙溪廟組-自流井組地層不穩(wěn)定，極易水化剝蝕掉塊、易發(fā)生垮塌、鉆進中易出現(xiàn)持續(xù)蹩停轉(zhuǎn)盤現(xiàn)象，導致上提遇阻、反復擴劃眼，造成井下復雜情況和事故，嚴重制約了鉆井提速。下部雷口坡組雷一段-嘉陵江組嘉四段存在大段鹽膏層、局部比較發(fā)育(元壩2井和元壩102井)，部分井鹽膏層段有縮徑現(xiàn)象、極易發(fā)生卡鉆、下套管困難等問題。

元壩2、元壩3、元壩101、元壩102等井在須家河組的鉆井液密度高達1.90～2.22g/cm³，部分井陸相地層含H₂S。氣層異?；钴S，在鉆進時全烴值較高；起下鉆后鉆井液氣侵、污染嚴重，進出口密度相差較大，每趟短起下鉆到底之后均需關(guān)井循環(huán)排氣，點火排氣時間為2～5h，增大了井控作業(yè)的難度。

當前，川北元壩地區(qū)超深井采用五開制非常規(guī)井身結(jié)構(gòu)，多數(shù)井技術(shù)套管段套管抗外擠系數(shù)設(shè)計普遍偏低(小于1.00)，且部分陸相地層含有H₂S，使得套管選型難度增大。此外，?273.05mm和?146.1mm套管固井過程中，由于裸眼井段長、井眼與套管間隙小，下套管和固井施工難度大。

川北元壩地區(qū)超深井設(shè)計或完鉆井深均超過7000m，在五開制?165.1mm井眼鉆進中，受鉆井泵泵壓或地質(zhì)要求的限制，制約了復合鉆井技術(shù)的應用。在元壩2井中僅使用了PDC鉆頭+轉(zhuǎn)盤常規(guī)鉆井技術(shù)，由于受泵壓限制無法應用復合鉆井技術(shù)，元壩3井、元壩102井受地質(zhì)錄井限制，均未推廣應用PDC鉆頭。

上部大尺寸井眼在滿足施工條件情況下盡可能地采用空氣鉆井^[3～4]，以提高陸相地層的機械鉆速，縮短鉆井周期，降低鉆井液成本，減少污水排放和處理量，降低整個鉆井的綜合成本。截至2008年，在川北元壩地區(qū)上部陸相地層應用氣體鉆井提速(表1)。

從表1可知，川北元壩地區(qū)氣體鉆井總進尺達32220.49m，平均機械鉆速為11.62m/h，應用井段達到川北元壩地區(qū)陸相地層的三分之二，有力地提高了陸相地層大尺寸井段機械鉆速，同時有效地杜絕了上部陸相地層惡性井漏問題。此外，在終止氣體鉆井后，積極探索運用潤濕反轉(zhuǎn)技術(shù)轉(zhuǎn)換鉆井液，確保了井壁穩(wěn)定，實現(xiàn)了快速穿越非目的層，減輕了鉆井液對井壁的浸泡時間，降低了事故復雜情況發(fā)生的概率，為全井提速打下了基礎(chǔ)(如元壩5井)。