摘要
自201井区是中石油部署在自贡市荣县地区的重点页岩气勘探开发区域，根据该井区的钻井工程实践，水平段工程难点主要有坍塌掉块严重、井壁稳定性差、轨迹控制困难、优质储层钻遇率低、起下钻阻卡频繁等高风险井下故障，严重制约了安全高效施工。针对上述难题，研选无扶螺杆优化钻具组合，降低下部钻具组合的刚性和摩阻；同时，研制了可塑性变形粒子和刚性封堵材料的封堵剂复配配方，在提高密度的基础上，强化了油基钻井液对井壁的支撑性及封堵性，确保了水平段安全高效钻进。实现了自201井区页岩气水平井正常完钻，并且与前期完钻井相比，本轮施工节约钻井周期34.12%，优质储层钻遇率100%，为该区块安全高效作业提供了参考，为增储上产奠定了基础。
自201井区是国内重点页岩气勘探开发区域，构造位于四川盆地威远中奥顶构造西南翼，主要目的层龙马溪组龙一1小层。前期评价和先导试验阶段共开钻11口井、完钻2口，根据前期钻井情况分析，由于龙马溪组存在断层与破碎带，地震剖面精度难以准确预判，且该区域龙一1小层从上到下共分龙一
龙一2亚段受构造应力作用发生塑性变形，形成弯曲褶皱的揉皱变形构造及天然裂缝发育地层易破碎掉块，是造成井壁失稳的主要原因，如
图1 自201X井龙一2段揉皱变形构造
Fig.1 Crumpled texture in Longyi Formation of Well Zi-201X
图2 水平段掉块
Fig.2 Falling stones in horizontal sections
目的层龙马溪组龙一
图3 自2XX井实钻轨迹调整分布及轨迹
Fig.3 As‑drilled trajectory of Well Zi-2XX
（1）斯伦贝谢旋转导向工具自带扶正器外径212 mm，环空间隙小，加之钻头保径长、刀翼宽度宽，遭遇掉块时，卡钻风险高。单弯单（双）扶螺杆钻具组合同样因为携带扶正器，面临托压及卡钻风险大的难题。
（2）钻井初期由于缺乏足够的地质资料，设计的油基钻井液密度偏低，而地层坍塌压力高，设计钻井液性能达不到支撑井壁的要求，造成井壁失稳，发生掉块。同时地层微裂缝发育，加之钻井液的封堵性能和抑制性能较弱，导致单纯提高钻井液密度也不能完全解决掉块、井壁失稳的难题，井壁坍塌风险较高。
由于无扶螺杆没有扶正器且弯度非常小，因此，无扶螺杆的抗弯刚度可近似为：
M无=EI无
单扶螺杆的抗弯刚度近似为：
M双=EI单
I单=I扶L扶+I余L余
| （1） |
式中：E——弹性模量，N/m
Ø215.9 mm井眼水平段采用Ø172 mm螺杆，长度7.3 m，扶正器外径210mm，长度0.6 m，壁厚15 mm；因此，无扶螺杆和单扶螺杆的刚性比值为：
无扶螺杆的刚性仅为单扶螺杆刚性的80%，按照
不仅如此，无扶螺杆没有扶正器与井壁或砂床之间的摩擦，无论在上、下倾井还是水平段不规则井中都会比单、双扶钻具组合的摩阻小。其次，无扶螺杆较旋转导向工具的压降小，环空间隙大，在相同条件下可以提供更大的循环排量，同时增加了岩屑和掉块流动的有效通道，有利于井底环空返砂，从而大幅度降低了井下工具的安全风险。
图4 无扶螺杆钻具组合与旋转导向钻具组合起钻摩阻对比
Fig.4 Comparison of drag forces between the non‑stablizer BHA and the RSS BHA
自201井区龙马溪组预测地层压力系数1.50~1.84，优化三开开钻钻井液密度为1.85 g/c
图5 自201HL-S井井壁失稳时间效应示意
Fig.5 Time effect of Well Zi-201HS-S wall failure
针对龙马溪1号层存在破碎带，井壁易失稳的难题，通过可塑性变形粒子和刚性封堵材料的合理配比，形成的封堵层承压能力高，防塌能力强。
提高油基钻井液封堵效率的封堵剂复配方案为：不同粒径的超细钙、刚性封堵剂为固相颗粒形成较宽范围的粒径分布，盐水液滴作为体系固有，具有一定变形堵孔作用，氧化沥青和磺化沥青形成互补大幅降低泥饼渗透率，特殊封堵材料少量使用，进一步降低泥饼渗透率。同时加强防塌材料的使用，保证球状凝胶、油基封堵剂在泥浆中的含量。
上述主要技术措施在自201井区HW平台现场应用了2口井，与相邻HL平台完钻水平井对比，实钻水平段长度明显优于HL平台，平均长度超出33.46%。其中，自201HW-W井完成了设计的1700 m水平段进尺，成为该井区第一口按设计顺利完成地质、工程目标的长水平段开发水平井。
此外，如
图6 自201HW-W井地质导向模型
Fig.6 Geo‑steering model for Well Zi-201HW-W
除此之外，通过提高水平段排量至30 L/s、转速100 r/min以及寸提倒划等措施完善了现场施工工艺，形成了水平段防卡施工措施与遇阻处理规程，明显降低了井下复杂与卡钻故障几概率，有效缩短了三开钻井周期。
根据自201井区完钻井三开钻井周期对比（见
图7 自201井区完钻井三开钻井周期对比
Fig.7 Comparison of the drilling periods of Well Block Zi-201
（1）自201区块龙马溪组地层构造差异大，破碎带及断层发育，井壁易失稳垮塌，加之微构造发育，井眼轨迹控制困难，优质储层钻遇率低，水平段安全钻进难度大，卡钻风险高。
（2）优选无扶螺杆钻具组合，调整了油基钻井液密度和性能，配合现场防卡操作，在自201井区HW平台现场应用2口井，三开钻井周期节约34.12%，优质储层钻遇率100%，实现了水平段正常完钻。
（3）建议继续开展高效清砂技术攻关，进一步改善环空流场分布，提高井眼清洁程度，有效降低阻卡风险。
参考文献（References）
汪海阁，王灵碧，纪国栋，等.国内外钻完井技术新进展［J］.石油钻采工艺，2013，35（5）：1-12. [百度学术]
WANG Haige， WANG Lingbi， JI Guodong， et al. Advances in well drilling and completion technologies for domestic and overseas［J］. Oil Drilling & Production Technology ，2013，35（5）：1-12. [百度学术]
聂靖霜.威远、长宁地区页岩气水平井钻井技术研究［D］.成都：西南石油大学，2013：15-25. [百度学术]
NIE Jingshuang. Research on shale gas horizontal well drilling technology in Weiyuan and Changning areas［D］. Chengdu： Southwest Petroleum University， 2013：15-25. [百度学术]
黄兵，万昕，王明华.富顺永川区块页岩气水平井优快钻井技术研究［J］.钻采工艺，2015，38（2）：14-16. [百度学术]
HUANG Bing， WAN Xi， WANG Minghua. Research on optimized shale gas horizontal well drilling technologies in Fushun- Yongchuan block［J］. Drilling & Production Technology， 2015，38（2）：14-16. [百度学术]
刘伟，伍贤柱，韩烈祥，等.水平井钻井技术在四川长宁-威远页岩气井的应用［J］.钻采工艺，2013，36（1）：114-115. [百度学术]
LIU Wei， WU Xianzhu， HAN Liexiang， et al. Application of horizontal well drilling technology in Changning-Weiyuan shale gas well， Sichuan province［J］. Drilling & Production Technology， 2013，36（1）：114-115. [百度学术]
王华平，张铎.威远构造页岩气钻井技术探讨［J］.钻采工艺，2012，35（2）：9-11. [百度学术]
WANG Huaping， ZHANG Duo. Discussion on shale gas drilling technology in Weiyuan structure［J］. Drilling & Production Technology， 2012，35（2）：9-11. [百度学术]
白璟，刘伟，黄崇君.四川页岩气旋转导向钻井技术应用［J］.钻采工艺，2016，39（2）：9-12. [百度学术]
BAI Jing， LIU Wei， HUANG Chongjun. Application of rotary steerable drilling technology for shale gas in Sichuan［J］. Drilling & Production Technology， 2016，39（2）：9-12. [百度学术]
张德军.页岩气水平井地质导向钻井技术及其应用［J］.钻采工艺，2015，38（4）：7-10. [百度学术]
ZHANG Dejun. Geo‑steering drilling technology for shale gas horizontal wells and its application［J］. Drilling & Production Technology， 2015，38（4）：7-10. [百度学术]
郑军卫，孙德强，李晓燕，等.页岩气勘探开发技术进展［J］.天然气地球科学，2011，22（3）：511-516. [百度学术]
ZHENG Junwei， SUN Deqiang， LI Xiaoyan， et al. Advances in exploration and exploitation technologies of shale gas［J］. Natural Gas Geoscience， 2011，22（3）：511-516. [百度学术]
李岩，郭军，王文彬.滇东地区页岩气调查云宣地1井钻探施工难点及对策［J］.钻探工程，2021，48（8）：12-18. [百度学术]
LI Yan， GUO Jun， WANG Wenbin. Drilling difficulties and solutions for Well Yunxuandi-1 for shale gas survey in eastern Yunnan［J］. Drilling Engineering， 2021，48（8）：12-18． [百度学术]
舒曼，赵明琨，许明标.涪陵页岩气田油基钻井液随钻堵漏技术［J］.石油钻探技术，2017，45（3）：21-26． [百度学术]
SHU Man， ZHAO Mingkun， XU Mingbiao. Plugging while drilling technology using oil‑based drilling fluid in fuling shale gas field［J］. Petroleum Drilling Techniques， 2017，45（3）：21-26． [百度学术]
沈国兵，刘明国，晁文学，等.涪陵页岩气田三维水平井井眼轨迹控制技术［J］.石油钻探技术，2016，44（2）：10-15． [百度学术]
SHEN Guobing， LIU Mingguo， CHAO Wenxue， et al. 3D trajectory control technology for horizontal wells in the fuling shale gas field［J］. Petroleum Drilling Techniques， 2016，44（2）：10-15． [百度学术]
Weedeen S. Unconventional completion technology revives old oil fields［J］. E & P， 2012，85（2）. [百度学术]
宋明阶,彭光宇,胡春阳,等.涪陵页岩气田加密井轨道优化设计技术[J].探矿工程(岩土钻掘工程),2020,47(5):11-16. [百度学术]
SONG Mingjie, PENG Guangyu, HU Chunyang, et al. Infill well 3D horizontal wellbore trajectory optimization design method in Fuling Shale Gas Field[J]. Exploration Engineering (Rock & Soil Drilling and Tunneling), 2020,47(5):11-16. [百度学术]
Langley D. Next steps for expandables［J］. World Oil， 2010，231（7）. [百度学术]
Glenda W， Ron H. Custom technology make shale resources profitable［J］. Oil & Gas Journal， 2007，105（48）：41-49. [百度学术]
