華北油田雁63斷塊叢式井快速鉆井技術

張炳順 譚勇志 張貴全 孫 斌 王 棟 陳立震

（中國石油渤海鉆探定向井分公司，河北任丘 062550）

華北油田雁63斷塊叢式井快速鉆井技術

張炳順 譚勇志 張貴全 孫 斌 王 棟 陳立震

（中國石油渤海鉆探定向井分公司，河北任丘 062550）

隨著定向井技術的不斷完善，叢式井鉆井技術現已在國內各大油田廣泛應用。華北油田雁63斷塊根據地質構造特征采用了定向叢式井開發，井眼采用五段制井眼軌道設計剖面，該區塊布井多，井網密，整拖距離5 m，上直段并行井段長，井間碰撞因素較多，鉆井施工過程中繞障難度大，對井眼軌跡控制和監測技術要求高。針對華北油田雁63斷塊叢式井特點在實鉆過程中采用了定向剖面優化設計，MWD無線隨鉆定向與監測，及時調整井眼軌跡，保證了井眼軌跡的規則，減少了后期采油桿管的偏磨效應，施工過程中通過優化鉆井參數、簡化鉆具結構、嚴格控制軌跡、優化鉆井液體系等技術措施實現了安全快速鉆井。

雁63斷塊； 叢式井； 防碰繞障； 軌跡控制； 快速鉆井

華北油田劉李莊油田區域構造位于河北省饒陽凹陷高陽低凸起和蠡縣斜坡的北部傾末端，是冀中坳陷與饒陽凹陷的結合過渡帶［1］。受潛山基底形態的控制，第三系地層沿基底不整合面自西南向東北層層披覆其上。井區為一受北東向西掉斷層和近南北向西掉斷層控制的斷階構造。地層產狀向東北抬起，西南傾覆，地層傾角較緩。成巖環境：Es1下儲層為三角洲前緣亞相沉積砂體，E3s上段儲層為三角洲平原分流河道沉積砂體。物性特征：據電測解釋資料統計雁63-95井區Es1下段平均孔隙度為12.86%，平均滲透率為12.75 mD；E3s上段平均孔隙度為13.13%，平均滲透率為18.73 mD，屬于中孔-低滲儲層。E1s下段儲層厚度為9 m左右，E3s上段儲層厚度為40 m左右，砂體發育穩定。根據試油資料分析，井區壓力系數為0.85～1.02，屬正常壓力系統。

1 雁63斷塊叢式井快速鉆井技術

雁63斷塊位于河北省安新縣劉李莊鎮，屬村鎮人口密集地區，由于地面條件限制，為加快勘探開發速度，節約鉆井成本，完善采油工藝，便于集中開采和管理，雁63斷塊井網布叢式井以一拖二、一拖三、一拖四為主。雁63斷塊常規定向井井身結構均采用一開374.6 mm井眼，一完鉆井深為120～200 m；二開采用215.9 mm井眼，完鉆垂深為2 970～3 000 m。由于館陶組地層巖石膠結疏松不穩定，并底有雜色細礫巖，故造斜點一般均避開館陶組。最大井斜為 8～30°。由于 E1s下段有較大段油頁巖，自然降斜趨勢明顯，故剖面類型以直—增—穩—微降4段式和直—增—穩—降—直5段式居多。優化后的剖面類型利用了特殊層位的固有屬性，減少了鉆井過程中的軌跡調整，降低了鉆井風險，可大幅度地提升鉆井速度。叢式井施工過程中，優化各項關鍵技術也是提升鉆井速度、節約鉆井成本的重中之重。

1.1 簡化鉆具結構、優化鉆井參數

一開鉆具組合均采用塔式鉆具組合，且同一井組采用相同的鉆井參數。一開防斜打直是叢式井施工中的關鍵。

?374.6 mm3A+?203 mm雙母接頭（托盤）+?165 mm無磁鉆鋌×2根+?165 mm螺旋鉆鋌×1根+?127 mm18°鉆桿若干。

鉆井參數：鉆壓：10 ～30 kN；轉速：55 r/min、152 r/min ；排量 34 L/S；泵壓 7～10 MPa；鉆頭噴嘴組合：12 mm×12 mm×12 mm。

二開鉆具采用1.25°單彎螺桿+MWD組合，簡化鉆具中不必要的剛性結構，用加重鉆桿代替部分螺旋鉆鋌，精選鉆具，減少配合接頭的使用數量，下井前對無磁、接頭等探傷，鉆桿下井前仔細檢查臺階、絲螺紋、本體，防止鉆具因疲勞破壞、應力破壞后下井給施工帶來巨大安全風險。

?215.9 mmPDC+?172 mm1.25°雙扶單彎螺桿+?165 mm浮閥+?165 mm無磁鉆鋌×1根+?165 mmMWD懸掛短節+?165 mm無磁鉆鋌×1根+?165 mm螺旋鉆鋌×1根+?165 mm配合接頭+?127 mm加重鉆桿×15根+?127 mm18°鉆桿若干。

鉆井參數：鉆壓20～60 kN；轉速55 r/min；排量34 L/s；泵壓：13～18 MPa；鉆頭噴嘴組合：14 mm×14 mm×12 mm×12 mm/16 mm×16mm×14 mm×14 mm。

該套鉆具組合定向造斜率5.5～6 （°）/30 m，完全滿足叢式定向井設計造斜率2.7～3 （°）/30m的要求，定向造斜井段采用定向加復合結合方式，較大程度地提升了斜井段機械鉆速。由于雁63斷塊地層硬質不均，軟硬夾層較多，鉆具復合自然降斜率0.5～1.1 （°）/30 m，尤其是鉆穿沙一下段油頁巖井段復合降斜率高；在東營組底至沙一上段方位小漂，漂移率為0.2～0.5 （°）/30 m，在沙一下段至沙二三段方位大漂，漂移率為0.2～0.7 （°）/30 m。

根據雁63斷塊地層明化鎮和館陶組泥砂巖互層較多、東營組大段泥巖、沙一上部泥巖含量重、沙二三段泥巖質純、性硬等特點，及時調整改變鉆井參數和技術措施，防止鉆頭泥包、軌跡失控等復雜情況發生。

1.2 叢式井防碰技術

雁63斷塊叢式井施工整托距離一般均4～5 m左右，二開即采用單彎螺桿加MWD嚴格監控，且同一平臺施工井均采用同一根MWD探管或同批次校核探管，盡可能地減少了2種或以上儀器之間的誤差，單井完井用多點校核。防碰掃描采用MWD與防碰井MWD數據，MWD與防碰井完鉆多點數據2套儀器進行對比掃描，極大程度地減小儀器誤差范圍。由于雁63斷塊叢式井防碰施工中上直段并行井段較長，為使防碰距離始終處在可控范圍，一般在二開后小定向，將井斜調至1～2°，使正施工井眼與防碰井眼分離，分離方位避開老井眼和其他待鉆井。在防碰井段每30 m測斜1次，特殊井段加密測斜，嚴格監控MWD數據磁場強度、地磁傾角，并根據測斜數據繪制防碰圖，嚴格監控井眼走向，計算防碰距離，預測待鉆100 m防碰間距，若發現井距有靠近的趨勢及時采取措施。在兩井并行井段鉆進時，由副司鉆以上人員操作剎把，控制鉆壓，均勻送鉆，如果發現有鉆速突然加快、放空、蹩跳等現象立即停止鉆進，將鉆頭提離井底，分析情況后再決定下步措施。震動篩有專人負責觀察、撈取砂樣，如有垮塌掉快、鐵屑、水泥塊等異?，F象，立即停鉆分析原因。

下面就雁63斷塊一平臺雁63-151、雁63-152X、雁63-158X、雁63-157X一托三井組情況做簡單描述。雁63-151、雁63-152X、雁63-158X、雁63-157X井組是由渤海鉆探鉆井四公司40689隊承鉆，渤海鉆探定向井公司負責叢式井技術施工的平臺井。雁63-151是井組中的第1口井，也是一口直井，二開采用單彎馬達加MWD監控井身軌跡，防斜打直，為下幾口待鉆井做了較好的鋪墊。雁63-152X、雁63-158X、雁63-157X依次整托4.98 m、5.07 m、5.02 m，井組內各井設計及實鉆最近距離見表1、表2。

表1 井組內各井設計最近距離 m

該井組施工過程中雁63-152X、雁63-158X、雁63-157X分別在井深220 m、400 m、340 m處小定向將井斜調整為1～2°，使正鉆井眼與防碰井眼分離，下部并行井段長度，實現上直段并行井段高效地復合快速鉆進，同時嚴控直井段位移，必要時調整井身參數，防止位移超標、軌跡失控，為下步造斜打下良好的基礎。

表2 井組內各井實鉆最近距離 m

叢式井的防碰工作除了要有先進準確的MWD監測和井下可以隨時調控軌跡的單彎螺桿之外，更離不開定向井施工方和鉆井方制定完備的技術措施和各相關工作人員的緊密協作，才能實現快速安全鉆井。

2 鉆井液技術措施

雁63斷塊鉆井液施工針對斷塊地層特點，東營組造漿、館陶底礫巖及沙河街組油頁巖易漏、易垮塌、掉塊等特點，明化鎮館陶組等上部地層鉆井液的密度保持低密度低黏切，用FA-368控制上中部的地層造漿和膨潤土含量，密度控制在1.12～1.16 g/cm3，黏度維持在40 s左右，失水維持在5 mL附近。館陶底礫巖及沙河街組油頁巖井段，施工中逐步增加FT-103、細目鈣、DCL-1等至1.5%左右，加入足夠的防塌劑、降失水劑，改善濾餅質量，降低高溫高壓失水，屏蔽井壁、減少鉆井液對儲層的損害，穩定井壁。東營組大段以泥巖為主的紫紅色泥巖、灰綠色泥巖和細砂巖互層井段易發生鉆頭泥包，在1 900 m左右添加液體潤滑劑，防止泥包現象發生，并改善鉆具和濾餅之間的潤滑性，確保鉆井液摩阻因數在設計范圍內，井下動載正常。造斜及降斜前加入1%～2%抑制劑控制地層水化分散、1%～2%液體潤滑劑降摩阻，濾餅摩擦因數控制小于0.15，其后根據摩阻及井下情況及時補充維護，保證定向或穩斜調整井身參數時不托壓，確保井下安全。由于雁63斷塊機械鉆速高，各井施工過程中鉆井液固相含量的控制都要有效使用離心機、除砂器等固控設備，及時清除有害固相保持鉆井液清潔。鉆完進尺后通井，充分循環鉆井液確保攜砂干凈，根據井下情況適量加入FT-103、細目鈣、DCL-1封閉下部井段，確保電測、下套管的順利進行。

自2011年12月31日至2012年7月29日，渤海鉆探鉆井四公司40689隊在雁63斷塊共交井17口，完成總進尺51 395 m，單井平均進尺3 024.24 m，單井平均純鉆時間77.16 h，平均單井機械鉆速達到40.36 m/h，平均月速9 068.12 m/臺·月，單井平均鉆井周期、建井周期分別6 d和11.96 d，比單井設計平均建井周期32.55 d縮短了20.59 d。其中最短鉆井周期4.65 d（雁63-149X），最高機械鉆速達 53.32 m/h（雁 63-149X），最短建井周期10.08 d（雁63-173、雁63-157X）。

3 結論

（1）雁63斷塊叢式井防碰工作制定技術措施，采取小定向，及早與防碰井分離，減少并行井段，嚴格監控MWD數據中磁場強度、地磁傾角，實時繪制防碰掃描圖、監控井眼走向，相關人員密切協作，取得了較好的效果。

（2）根據雁63斷塊地層特點優化井身結構，簡化鉆具組合，優化鉆井參數。根據地層硬質不均、鉆具組合自然降斜和漂移等特點調整最大井斜和初始閉合方位，減小穩斜段或下部地層調整次數，為快速鉆井贏得寶貴時間。

（3）鉆井液在明化鎮、館陶組采用低黏切，東營組控制造漿和膨潤土含量；館陶底礫巖及沙河街組油頁巖井段，加入足夠的防塌劑、降失水劑，改善濾餅質量，降低高溫高壓失水；定向段穩斜段及時補充液體潤滑劑，降低摩阻，防定向托壓，為快速鉆井提供良好的環境。

（4）隨著石油鉆井工藝的不斷創新與發展、先進的測量儀器、復合導向鉆井技術的不斷完善和對區塊地層的不斷探索和嘗試。叢式井快速鉆井技術可以大幅度地縮短對地層的浸泡時間，減少對油氣層的污染，降低鉆井風險，從而達到節約鉆井成本的目的。

［1］ 趙書懷，呂翠艷，毛瓊.雁107礫巖油藏儲集類型及對注水開發的影響［J］.西南石油學院學報，2007，29（3）：71-74.

［2］ 楊春和，王樹彬，申子臣，等.多目標垂直靶區定叢井井眼軌跡控制技術［J］.油氣田地面工程，2010，29（9）：80-81.

［3］ 王興武.薄油層水平井軌跡控制技術［J］.鉆采工藝，2011，33（6）：127-129，36.

（修改稿收到日期 2013-08-11）

Fast drilling technique of cluster wells in Yan63 Block of Huabei Oilfield

ZHANG Bingshun, TAN Yongzhi, ZHANG Guiquan, SUN Bin, WANG Dong, CHEN Lizhen
（Directional Well Technology Services Branch,Bohai Drilling and Exploration Engineering Company,Renqiu062550,China）

With the improvement of directional well drilling teachnique, cluster well drilling technique has been widely accepted in domestic oil fields. It is also conducted in Yan63 Block of Huabei Oilfield based on the geological characteristics. Five-section wellbore track was designed. The area is featured with big amount of wells, large well pattern density, long vertical well section, many well collision factors, and large difficulty of obstacle avoiding during drilling, so it need more requirement for wellbore trajectory control and monitoring. In view of the features above, in the real drilling process, directional profile optimization design and wireless MWD direction and monitoring are used to adjust well trajectory timely, which guarantees the wellbore shape, leading to less eccentric wear in later production. During the drilling process, quick drilling with safety is achieved through optimizing drilling parameters, simplifying drilling tool structure, strictly control trajectory, and optimizing drilling fluid.

Yan63 Block; cluster well; anti-collision running; trajectory control; fast drilling

張炳順，譚勇志，張貴全，等.華北油田雁63斷塊叢式井快速鉆井技術［J］. 石油鉆采工藝，2013，35（5）：13-15.

TE242

：A

1000–7393（2013） 05–0013–03

張炳順，1964年生。1984年畢業于江漢石油學院鉆井工程專業，長期從事鉆井、定向井、水平井技術研究和管理工作，公司一級專家，高工。電話：0317-2750809。E-mail: gcjs_zbs@cnpc.com.cn。

〔編輯 薛改珍〕