勝利油田第一口跨斷塊階梯水平井鉆井實踐

孫連坡，劉新華，李彥

（1.長江大學石油工程學院，湖北 荊州 434023；2.中國石化勝利石油管理局鉆井工藝研究院，山東 東營 257017；3.中國石油天然氣管道局天津設計院，天津 300457）

勝利油田第一口跨斷塊階梯水平井鉆井實踐

孫連坡1，2，劉新華2，李彥3

（1.長江大學石油工程學院，湖北 荊州 434023；2.中國石化勝利石油管理局鉆井工藝研究院，山東 東營 257017；3.中國石油天然氣管道局天津設計院，天津 300457）

永3-平9井是勝利油田第一口跨斷塊階梯水平井，完鉆井深2 418 m，斷塊前鉆遇油層180 m，斷塊后鉆遇油層110 m，斷塊前后垂直落差9.17 m。針對斷塊油藏剩余油分布相對比較零散、單井控制儲量低等開發特點，利用一口跨斷塊階梯水平井控制多個斷塊剩余油的富集區，可最大程度地接觸油層，達到提高儲量控制及動用程度的目標。文中分析了永3斷塊油藏的構造形態和儲層特性，對地質靶點、井身結構、井眼軌道等進行了優化設計，通過鉆井實踐總結了階梯水平井在復雜斷塊油藏開發中的鉆井難點和技術措施。該井的成功實施，為復雜斷塊油藏未動用儲量的經濟高效開發提供了新的工程技術思路和手段。

復雜斷塊油藏；優化設計；階梯水平井；井眼軌跡；永3-平9井

復雜斷塊油藏具有構造系統復雜、斷塊斷層多、斷塊小、含油層位多、油藏類型多等特點，需要利用先進的復雜結構井來適應這類油藏的高效開發。階梯水平井是利用普通中半徑水平井技術連續鉆成具有一定高差的2個或2個以上水平段，用一個井眼開采或勘探2個或多個層疊狀油藏或斷塊油藏的水平井井型。由于階梯水平井至少連通2個油氣層，因此節約了重復鉆井的投資，增加了單井產量，可取得最佳的開發效果［1］，從而達到有效提高儲量動用程度的目標。

1 地質概況

永3斷塊是一個被斷層復雜化的復雜斷塊，整體為受北部弧型斷層控制、內部被多條斷層切割復雜化、地層整體向南傾斜的不對稱鼻狀構造，最小斷塊面積為0.02 km2，最大封閉斷塊面積也僅為0.4 km2。主力含油層系沙二下主要發育一套三角洲沉積，由1—11砂層組組成，其中5砂層組儲量規模最大（770.8×104t），占總儲量的49.6%［2］。根據周圍井鉆遇砂層組油層情況，結合2個斷塊區內老井生產動態分析、水淹規律研究，得出剩余油主要分布在構造高部位斷層夾角處和沿斷層一線腰部及構造高部。其中，永3-平9井的目的層位于西部復雜斷塊沙二下段5-1小層和5-2小層。

2 設計優化

2.1 地質設計

由于跨斷塊水平井從斷層上升盤5-2小層永3側94塊跨到斷層下降盤5-1小層永3斜107塊，考慮到跨斷層層間存在落差，需要對靶點和井眼軌跡進行優化設計。

鉆井過程中，對于跨斷塊階梯水平井，每1 m的落差就需要13 m的調整段。設計水平井目的層在斷層兩側的落差為10 m，需要調整段130 m。以最大程度地控制地質儲量為目的，根據微構造變化趨勢，確定水平段AB段長度為100 m，BC段為130 m的跨斷層段（垂直落差10 m），CD段為117 m，水平段總長為347 m。井眼軌道A靶點距油層頂界垂向距離2 m，B靶點距油層頂界垂向距離3 m，C靶點距油層頂界垂向距離3.5 m，D靶點距油層頂界垂向距離3 m，各靶點平面上向北擺動不超過2 m，向南擺動不超過2 m。

2.2 鉆井工程設計

2.2.1 井身結構

采用二開制井身結構設計，一開φ444.5 mm井眼，下入φ339.7 mm表層套管；二開φ215.9 mm井眼，完鉆下入φ139.7 mm油層套管。

2.2.2 井眼軌道

地質設計4個靶點的連線是3條直線組成的一條折線，但這種折線井眼軌道在施工中無法實現，必須對地質設計進行調整，設計成圓滑的可鉆曲線。同時，需要滿足地質靶點、現有工具和技術能力、完井電測和油層套管安全下入等要求［3］。選用“直—增—穩(平)—降—穩—增—穩(平)”七段制井身剖面，具體井眼軌道參數如表1所示。

2.2.3 設計軌道

設計軌道見圖1。

2.2.4 防碰設計

本井由于處于老區塊，周圍防碰井多達15口，最近距離小于40 m的有8口，需要收集相關井資料，做好防碰工作。鉆進過程中，注意觀察轉盤變化及鉆井液返出情況，發現異常及時停鉆，防止與鄰井相碰。

表1 永3-平9井井眼軌道設計參數

3 技術難點與措施

3.1 技術難點

本井是一口四靶點三維跨斷層雙階梯水平井，施工難度較大，主要表現在以下5個方面：

1）設計靶框僅2 m×4 m，斜井段和水平段防碰井多達15口，最近距離僅6.39 m，對井眼軌跡控制精度提出了非常高的要求。

2）目的層位于復雜斷塊邊緣，很難準確預測目的層位置，實鉆中需要不斷調整軌跡才能保證油層穿透率最大化，造成后期施工摩阻、扭矩大。

3）階梯水平井開采多個油氣層，水平段使用階梯形井身剖面（階梯水垂比100∶10.17較大），需要多次精確著陸，井眼軌跡控制難度大。

4）使用地質導向鉆井技術，測斜盲區長達23 m，地層情況復雜多變，給井眼軌道預測和控制帶來了極大的挑戰。

5）長裸眼段、井眼軌道調整頻繁和井眼清洗不徹底等因素造成鉆壓傳遞困難，嚴重影響滑動鉆進效率。

3.2 技術措施

1）做好直井段防斜打直和造斜段井眼軌跡精確控制，收集鄰井詳細資料，施工中利用Compass定向軟件連續掃描，使井眼軌跡盡可能遠離防碰井，必要時提前扭方位繞障。

2）發揮地質導向鉆井技術的優勢，利用隨鉆測量的自然伽馬和電阻率跟蹤油層，結合氣測、鉆速、巖屑等地質錄井參數，及時準確地調整井眼軌跡。

3）提前在B靶前降斜，垂深到一定深度后，適當增斜后穩斜鉆進，到目的層后可安全增斜至水平穩斜鉆進，避免井眼短段內大的起伏，從第1臺階圓滑過渡到第2臺階。

4）加強井眼軌跡預測和控制，在防碰點、油層頂、斷層前后等關鍵位置加密測量，掌握軌跡走向，及時調整井眼軌跡按設計或地質需要鉆進。

5）通過井眼軌跡控制優化技術、定期短起下鉆、調整鉆井液性能等手段，優化井眼軌跡控制和提高鉆井液攜巖能力，摸索鉆壓、轉速、劃眼等手段控制井眼軌跡的規律，做到少滑動鉆進、多復合鉆進。

4 施工過程

4.1 直井段

制定詳細的直井防碰技術措施，取得了較好的控制效果。輕壓吊打鉆進，完成一開井段，井深348 m。二開直井段至井深1 706 m完成后，投測多點，測得井底井斜0.90°，方位12.74°，井底位移僅1.08 m，為后期井眼軌跡控制奠定了良好的基礎。

4.2 斜井段及水平段

第 1趟采用常規導向鉆具組合：φ215.9 mm鉆頭+φ172 mm 1.5°單彎動力鉆具+φ177 mm無磁鉆鋌×1根+MWD短節+φ127 mm加重鉆桿×15根+φ127 mm鉆桿。施工中的鉆井參數為鉆壓60～120 kN，排量26～30 L/s，泵壓8～12 MPa；鉆進井段為1 706.00～1 985.91 m，井斜變化0.9～53.50°，方位變化12.74～284.42°，全角變化率為19.11°/100 m。因需要換地質導向（LWD）儀器，循環干凈井底后起鉆，更換儀器；大井斜段為保證鉆具組合柔性，把無磁鉆鋌更換為無磁承壓鉆桿，并倒換鉆具。

第 2趟下入地質導向鉆具組合：φ215.9 mm鉆頭+φ172 mm 1.5°單彎動力鉆具+φ127 mm無磁承壓鉆桿×1根+LWD短節+φ127 mm鉆桿×27根+φ127 mm加重鉆桿×15根+φ127 mm鉆桿。鉆井參數為鉆壓60～120 kN，排量24～30 L/s，泵壓12～13 MPa；鉆進井段為1 985.91～2 202.73 m，井斜變化53.50～86.60°，方位變化284.42～292.91°，全角變化率為15.69°/100 m。由于鉆頭壽命限制，起鉆換鉆頭，為保證有效加壓和減小摩阻再多倒入10柱鉆桿。

第3趟下入地質導向鉆具組合：φ215.9 mm鉆頭+φ172 mm 1.5°單彎動力鉆具+φ127 mm無磁承壓鉆桿× 1根+LWD短節+φ127 mm鉆桿×27根+φ127 mm加重鉆桿×15根+φ127 mm鉆桿。鉆井參數為鉆壓60～120 kN，排量 24～30 L/s，泵壓 13～15 MPa；鉆進井段為2 202.73～2 418.00 m，井斜變化86.60～93.30°，方位變化292.91～282.50°，全角變化率為5.75°/100 m。通過提前調整井斜、加密測斜及精確預測和控制井眼軌跡，本趟鉆實現了從B靶圓滑過渡到C靶，并在第2臺階著陸油層，最后因斷層提前鉆遇泥巖，提前30 m完鉆。

4.3 中靶情況

實鉆A靶井深2 120.14 m，垂深1 990.51 m，靶心距0.85 m；B靶井深2 220.08 m，垂深1 992.88 m，靶心距0.39 m；C靶井深2 323.44 m，垂深2 002.05 m，靶心距2.02 m；提前完鉆井深2 418.00 m，垂深2 005.27 m。BC段垂直落差9.17 m，第1階梯段最大井斜91.6°，鉆遇油層180 m；第2階梯最大井斜93.3°，鉆遇油層110 m，BC靶間調整段最小井斜82.5°。

5 結論

1）地質導向鉆井技術為邊緣油藏、斷塊油氣藏等復雜油氣藏開發提供了技術支撐，降低了鉆探風險，提高了復雜油氣藏的開發成功率。

2）水平井通過調整鉆壓、轉速等鉆井參數和劃眼、短起下鉆等工程手段控制井眼軌跡，配合“轉滑結合、勤調少調、加密測量”等方法優化井眼軌跡控制。

3）導向鉆井技術是一種先進的井眼軌跡控制技術，其最大的難點是測量盲區的預測，除了昂貴的旋轉導向鉆井技術外，可通過研發近鉆頭測量技術解決。

［1］馮志明，頡金玲.階梯水平井鉆井技術［J］.石油鉆采工藝，2000，22（5）：22-26. Feng Zhiming，Jie Jinling.Stepped horizontal drilling technology［J］. Petroleum Drilling Technology，2000，22（5）：22-26.

［2］錢志.永安鎮油田永3斷塊油氣成藏條件及主控因素［J］.斷塊油氣田，2011，18（1）：59-61. Qian Zhi.Reservoir accumulation condition and main controlling factors of Yong 3 Fault Block in Yonganzhen Oilfield［J］.Fault-Block Oil&Gas Field，2011，18（1）：59-61.

［3］吳敬濤，王振光，崔洪祥.兩口階梯式水平井的設計與施工［J］.石油鉆探技術，1997，25（2）：1-2. Wu Jingtao，Wang Zhenguang，Cui Hongxiang.Design and operation of two stepped horizontal wells［J］.Petroleum Drilling Techniques，1997，25（2）：1-2.

（編輯 趙衛紅）

Drilling practice of the first stepped horizontal well drilled in two fault blocks in Shengli Oilfield

Sun Lianpo1，2,Liu Xinhua2,Li Yan3
(1.School of Petroleum Engineering,Yangtze University,Jingzhou 434023,China;2.Drilling Technology Research Institute,Shengli Petroleum Administration Bureau,SINOPEC,Dongying 257017,China;3.Tianjin Design Institute of Gas Pipeline Bureau,CNPC, Tianjin 300457,China)

Well Yong 3-Ping 9,drilled in two fault-blocks,is the first stepped horizontal well in Shengli Oilfield,having the total depth of 2,418 m.The oil reservoirs with 180 m for the first step and 110 m for the second step are drilled.There are 9.17 m vertical throw between the two fault blocks.The dispersed remaining oil and low reservoir controlling reserves of single well make it difficult to develop.The reservoir development can be improved with a stepped horizontal well which has a better drainage area and the goal of enhancing the reserves controlling and producing degree can be attained.This paper analyzes the structure shape,the reservoir characteristics of Yong 3 fault-block reservoir and optimizes geological targets,well structure and well trajectory.Difficulties and measures of drilling stepped horizontal well are summarized based on drilling practice.The successful drilling of this well provides a new method to develop complex fault-block reservoir in economical and effective way.

complex fault-block reservoir;optimization design;stepped horizontal well;well trajectory;Well Yong 3-Ping 9

國家油氣重大專項“斷塊油田特高含水期提高水驅采收率技術”（2011ZX05011-003）

TE243

：A

1005-8907（2012）01-0117-03

2011-05-11；改回日期：2011-11-06。

孫連坡，男，1981年生，工程師，在讀工程碩士研究生，主要從事鉆井工藝技術研究和定向井、水平井技術服務工作。電話：（0546）8797422，E-mail：willianpoe_312@163.com。

孫連坡，劉新華，李彥.勝利油田第一口跨斷塊階梯水平井鉆井實踐［J］.斷塊油氣田，2012，19（1）：117-119. Sun Lianpo，Liu Xinhua，Li Yan.Drilling practice of the first stepped horizontal well drilled in two fault blocks in Shengli Oilfield［J］.Fault-Block Oil&Gas Field，2012，19（1）：117-119.