摘 要：百泉1井是新疆油田在2009年部署的一口重点风险探井，本区块钻井较少，可参考的邻井资料不多，且在风城组地层可能存在异常高压，本文从井身结构设计、下部钻具组合形式、钻井液性能控制以及钻井提速措施等几个方面简要介绍了该井的钻井工程设计技术，为新疆油田本区块后续钻井的设计和施工提供了技术支持和经验。

　　关键词：钻井设计 异常高压 井身结构 钻井液 提速 地质情况简介 1.钻探目的

　　百泉1井构造上位于准噶尔盆地西部隆起克百断裂带百口泉鼻隆，钻探的圈闭主要包括百口泉断鼻、百56井风三段扇体、百乌1井风三段断层岩性圈闭、百58井东风一段地层岩性圈闭。风城组内部发育厚度适中的泥质岩类，封盖性好，可作为油气层的隔层或盖层,这些有利的生储盖组合对油气成藏十分有利。

　　通过本井的钻探，主要在于落实风一段云质岩类(风城1井风一段中途测试获高产油流井段对应岩性)的勘探潜力及展布范围，落实风三段扇三角前缘有利储集相带扇控型油气藏规模，整体推进西北缘风城组云质岩类及扇体两大领域的深度探索。

　　2.预计钻遇地层

　　百泉1井设计井深4640m，预计本井钻遇地层从上到下依次为白垩系、侏罗系、三叠系、二叠系和石炭系。主探目的层为二叠系风城组。

　　3.地层压力

　　预计在风城组二段中部存在异常高压地层，最高地层压力系数达到1.8g/cm3。其上部地层为正常压力系统。

　　4.钻井工程技术难点

　　(1)相邻井区风城1井钻进至井深3624.73m，层位P1f，室内H2S探头检测到样品气中H2S浓度最高达到10ppm;

　　(2)二叠系(乌尔禾组、夏子街组)裂缝性地层大段地层井漏严重，防漏、堵漏困难;

　　(3)风城组地层稳定性较差，裂缝较发育，易漏，且存在高压，钻井风险较大;

　　(4)夏子街组以下地层钻井速度较慢，周期长;

　　(5)低压长封固段固井难。

　　二.井身结构设计

　　表层采用F444.5mm钻头钻至井深500m，下入F339.7mm表层套管，水泥浆返至地面。封隔地表松散易塌地层，并为井口控制和后续安全钻井创造条件。

　　二开采用F311.2mm钻头钻至井深3070m，下入F244.5mm技术套管，水泥浆返至井深1500m。封隔主要目的层以上复杂层段，为下部油气发现和安全钻井创造条件。

　　三开采用F215.9mm钻头钻至设计完钻井深4640m，下入F139.7mm油层套管(3000~4640m)与F177.8mm油层套管(0~3000m)的复合油层套管，固井水泥浆返至井深2900m，封固最上部油气显示段。井身结构数据如表1。

　　表1 百泉1井井身结构数据表 开次 井眼尺寸×井深 套管尺寸×下深 水泥返高 一开 F444.5mm×500m F339.7mm×500m 地面 二开 F311.2mm×3070m F244.5mm×3070m 1500m 三开 F215.9mm×4640m (F177.8mm+F139.7mm)×500m 2900m 三.下部钻具组合形式

　　钻具组合设计主要从防斜、提高机械钻速以及水力参数优化三个方面入手。表层钻进采用塔式钻具组合，保证上部尽量打直。二开、三开井段应用井下动力钻具与PDC钻头的配合提高机械钻速，在砾岩地层应用水力推进器，减少钻具和钻头的疲劳损坏。具体钻具组合形式如下：

　　一开井段：F444.5mm钻头+F228.6mm钻铤3根+F203.2mm钻铤6根+F177.8mm钻铤9根+F127mm钻杆。

　　二开井段：(1)带水力推进器：F311.2mm钻头+脉冲接头+F228.6mm水力推进器+F228.6mm钻铤2根+F310mm稳定器+F228.6mm钻铤1根+F203.2mm钻铤6根+F177.8mm钻铤12根+F177.8mm随钻震击器+F177.8mm钻铤2根+F158.8mm钻铤3根+F127mm钻杆。(2)带井下动力钻具：F311.2mm钻头+5LZ210´7Y螺杆+F228.6mm钻铤2根+F310mm稳定器 +F228.6mm钻铤1根+F310mm稳定器 +F228.6mm钻铤1根+F203.2mm钻铤5根+F177.8mm钻铤12根+F177.8mm随钻震击器+F177.8mm钻铤2根+F158.8mm钻铤3根+F127mm钻杆。

　　三开井段：F215.9mm钻头+脉冲接头+F165mm水力推进器+F158.8mm钻铤21根+F158.8mm随钻震击器+F158.8mm钻铤3根+F127mm钻杆。

　　四.钻井液设计

　　1.技术难点

　　(1)侏罗系含煤层，岩石脆性大，易剥落、井塌;

　　(2)乌尔禾、夏子街组易水化膨胀缩径，地层渗透性好漏失问题突出。

　　(3)风城组地层裂缝较发育易漏，伊利石含量高易塌。

　　2.钻井液性能设计

　　表2 钻井液方案设计 开钻次序 一开 二开 三开 钻井液体系 坂土CMC 钾钙基聚磺 钾钙基聚磺 ρ(g/cm3) 1.05～1.20 1.10～1.25 1.30～1.80 FV(s) 80～120 50～80 50～100 PV(mPa.s) 12～30 15～30 15～50 YP(Pa) 5～15 6～18 10～25 静切力10′ 2～7 2～7 3～10 静切力10″ 3～9 3～9 3～15 HTHP失水(ml) ≤15 ≤12 3.钻井液性能维护要求

　　(1)采用强抑制性的钾钙基聚磺钻井液体系。

　　(2)提高泥浆的封堵造壁和防渗漏能力、包被抑制性，利用活度平衡等防止泥岩的水化膨胀。

　　(3)进入乌尔禾组地层前加入随钻堵漏材料进行随钻堵漏。加入阳离子乳化沥青和SMP改善泥饼质量，提高封堵能力。

　　(4)进入风城组地层用磺化沥青粉(天然沥青粉)提高封堵能力，提高钻井液防漏防渗能力。

　　(5)钻进过程中应根据井下实际情况和钻井液性能，将所需加入的处理剂按比例配成胶液以细水常流的办法补充维护钻井液，避免钻井液性能波动过大。根据井上实际需要钻井液粘度可适当上下浮动。

　　(6)保证固控设备运转良好，钻进中要求振动筛(筛布使用60~80目以上)开动率100%，除砂器、除泥器运转时率80%，离心机有效开动率应满足钻井液相关的性能要求，以“净化”保“优化”。

　　五.钻井提速方案

　　1.使用水力加压器和螺杆

　　液力加压装置在使用时连接在靠近钻头的下部钻具中，利用循环钻井液的钻头水眼节流压降，及其在活塞上下端面造成推力的差值给钻头加压，解决了不能靠下部钻铤的重量施加稳定钻压的技术难题。能有效地改变了下部钻具受力状态，起到了减震防跳、实现自动送钻、改善钻头和钻具的工作条件，加快钻井速度，减少井下事故、保证井身质量。

　　2.优选钻头

　　可钻性分析上看出，下部地层可钻性较差。风城组地层研磨性强，须选用高抗研磨性，使用寿命长的牙轮钻头。

　　表3 百泉1井邻井地层岩石可钻性分析 地层 底界深度 可钻性级值 地层岩性 地层分级评价 K1tg 710 2.5~3.0 泥质砂岩、砂砾岩 软~中软 J3q 808 2.5~3.5 泥质砂岩、砂砾岩 软~中软 J2x 836 2.8~3.0 砂岩、泥岩夹煤层 软~中软 J1s 914 2.5~3.5 泥岩、含砾砂岩 软~中软 J1b 1050 3~5 泥岩、砂砾岩 软~中软 T3b 1056 3~5 灰色泥岩 软~中软 T2k 1169 2~3.5 泥岩、粉砂岩 软~中软 T1b 1368 2~3.6 泥岩、砂砾岩 软~中软 P2w 2116 2~5 含砾泥岩 软~中软 P2x 2450 3~5 含砾泥岩、含砾砂岩 软~中软 P1f 2900 3.5~5.5 深灰色凝灰岩，凝灰质泥岩粉砂岩 软~中软 P1j 4440 4.6~6.5 深灰色凝灰岩，凝灰质泥岩粉砂岩 中软~中硬 针对百泉1井地层特点，除在P2w使用PDC钻头外外，其它地层均使用牙轮钻头，由于风城组地层岩石研磨性强，选用抗研磨性好、钻头寿命长的江钻HF系列钻头，适合在坚硬地层、强研磨性地层中钻进，能够有效提高机械钻速。

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