水平井鉆井提速配套技術在蘇里格氣田的應用

李明波 （中石油長城鉆探工程公司，遼寧 盤錦 124010）

蘇里格氣田位于長慶靖邊氣田西北側的蘇里格廟地區，地層條件比較復雜，井斜、跳鉆嚴重，掉鉆具、牙輪，井塌，易發電測遇阻及卡儀器等事故，嚴重影響了該地區水平井鉆井速度的提高。導向鉆井技術可以有效控制水平井井眼軌跡；個性化PDC鉆頭針對地層巖性、硬度和粒徑，可提高鉆頭的單只進尺和平均機械鉆速；優化井身結構和完井方案，可以減少井下復雜情況或故障，提高進尺及工作時效，加快鉆井進度。蘇里格氣田現場實踐表明，鉆井提速是項系統工程，綜合利用導向鉆井等鉆井提速配套技術，可以大大提高水平井機械鉆速，縮短建井周期，提高致密砂巖氣藏勘探開發效益。

1 蘇里格氣田工程地質特征及鉆井難點

蘇里格氣田位于長慶靖邊氣田西側的蘇里格廟地區，區域構造屬于鄂爾多斯盆地陜北斜坡北部中帶，地層條件比較復雜，易發生各種事故[1－2]（見表1）。蘇里格區塊屬于低壓、低滲、低豐度大面積分布的巖性氣藏，儲層條件復雜、物性差、非均質性強、水鎖傷害嚴重，且單井改造后產量低、遞減速度快，鉆水平井是開發該氣田天然氣的主要途徑[3]。

通過對蘇里格區塊地層巖性特點進行分析研究，認為該區水平井鉆井完井存在以下主要難點：①直羅組地層易掉塊、石盒子地層泥巖易坍塌，井壁穩定問題比較突出；②劉家溝、石千峰地層可能出現較大漏失現象，防漏任務較艱巨；③目的層為氣層，而水平段長且平穿目的層，防噴工作極為重要；④該區塊安定及直羅組地層傾角大，防斜打直與提速的矛盾較突出；⑤水平井段長，施工中存在巖屑床，巖屑攜帶困難；⑥水平段長，施工后期鉆具拉力、扭矩大，易發生鉆具斷落事故。

2 提速配套措施和技術

針對蘇里格氣田工程地質特征及鉆井完井難點，開展了全井導向鉆井、井身結構及鉆具組合優化、個性化鉆頭設計、安全鉆進等配套措施及技術研究。

2.1 導向鉆井技術

水平井井眼軌跡控制技術是水平井施工的核心技術，根據地質特點、地質設計要求、剖面設計、井身結構和完鉆井的鉆井情況，開展導向鉆井技術 （PDC鉆頭＋螺桿＋MWD儀器），可精確控制井眼軌跡，為準確入靶提供了有效的技術保障。

2.2 PDC鉆頭個性化設計

鉆頭是破碎巖石的主要工具，鉆頭質量的優劣，它與巖性及其他鉆井工藝條件是否適應將直接影響鉆井速度、鉆井質量和鉆井成本。針對地層巖性、硬度和粒徑，個性化設計PDC鉆頭，聯合鉆頭廠家共同研制高效PDC鉆頭、造斜專用短刀翼、螺旋刀翼PDC鉆頭。通過技術攻關，優選了PDC鉆頭的復合片，改進了PDC鉆頭的設計和制造工藝，擴大了PDC鉆頭的適應性，增加了PDC鉆頭的可鉆進井段，明顯提高了PDC鉆頭的單只進尺和平均機械鉆速。

2.3 優化井身結構和鉆具組合

針對以往井身結構螺桿造斜率低，鉆井成本高，鉆井速度慢的缺點，重新對井身結構進行了優化。優化后的井身結構降低了鉆井成本，加快了鉆井速度。

不同井段所采取的鉆具組合也不同，對于水平井而言，主要分為直井段、造斜段和穩斜段。直井段要保證井斜不超過3°，所采用的鉆具組合通常為塔式鉆具組合。造斜段要保證足夠的造斜率以及井眼曲率的光滑。穩斜段要保證大段轉盤鉆進時井斜能穩定在1°范圍之內。水平段施工時根據井下具體情況，優化鉆具組合倒裝鉆具，減小下部鉆具的摩阻，有效傳遞鉆壓和扭矩。

2.4 摩阻扭矩控制技術

依據前期施工情況，采取如下措施對摩阻扭矩進行了控制：①加大鉆井液的投入力度，增加固、液潤滑劑含量；②在鉆井液中加入瀝青、柴油、柱狀石墨、聚合醇和降阻劑；③定期稠塞清掃，提高清巖效果，保證井眼凈化；④提高凈化設備使用效率，保證鉆井液性能穩定，有效降低摩阻與扭矩；⑤采取“定向鉆進與復合鉆進”相結合的方法，根據井下實際情況隨時改變短起下鉆的頻率和幅度，保證井眼暢通，減少托壓現象，有效減小摩阻和扭矩；⑥根據不同的施工井段優選鉆井參數，對鉆井參數進行優化設計，采用符合井況的排量、鉆壓、轉速；⑦優化鉆具組合，精確控制井眼軌跡，使曲率平滑，使用球形扶正器，減小鉆具與井壁之間的接觸面積，降低摩阻與扭矩。

2.5 安全鉆進技術

針對蘇里格區塊過去施工中常出現的刺掉鉆具、下鉆阻卡嚴重、井塌劃眼、井漏及卡鉆等事故和復雜情況，制定如下安全鉆進技術：①為了延長鉆具的使用壽命，防止刺掉鉆具事故的發生，每鉆完2口井，對所有鉆桿的母接箍加焊一次耐磨帶；每只鉆頭倒換一次鉆具；所有下井工具的絲扣油全部采用C5-A抗咬合潤滑密封脂 （美國）；②一開加強測斜，確保一開打直井眼光滑。完鉆后，進行短起下一次，并用60～70s的泥漿封井眼，保證表層套管順利下入；③二開采用MWD無線測斜儀及時跟蹤井斜方位，保證井身質量，并防止在測斜過程中發生井下事故；④井斜角超過30°以后，注意預防巖屑床的形成；⑤在定向前100m進行鉆井液改型，采用硅聚物穩定劑鉆井液 ，鉆井液綜合性能達到設計要求；⑥堅持短起下鉆作業。從定向開始短起下時間間隔不超過24h或進尺不超過80m，嚴格控制起下鉆速度；⑦自二開開始全程使用好所有泥漿凈化設備，振動篩 （采用120目篩布）、除砂器、離心機使用時間分別達到100%、80%、60%以上，及時清除鉆井液中的有害固相。

3 現場應用效果

以上配套措施和技術現場在現場進行了應用，目前共應用水平井18口，累計完成井總進尺81225m，平均機械鉆速9.86m／h，平均鉆井周期48.68d，平均建井周期54.89d，水平段總長18012m，平均水平段長1000.7m。三大質量全部合格，累計節約成本6300多萬元，創造出了可觀的經濟效益和社會效益，配套技術應用前后提速情況如表2所示。

表2 配套技術應用前后提速情況對比表

另外，蘇53-78-55H井完鉆井深4456m，水平段長1001m，鉆井周期35.0d，建井周期40.04d，平均機械鉆速11.62m／h，打破了2010年蘇53-78-35H井鉆井周期42.96d的水平井最快鉆井記錄。

4 結論與建議

（1）蘇里格氣田屬于低壓、低滲、低豐度大面積分布的巖性氣藏，儲層條件復雜、物性差、非均質性強、水鎖傷害嚴重，且單井改造后產量低、遞減速度快，鉆水平井是開發該氣田天然氣的主要途徑。

（2）蘇里格氣田水平井鉆井完井易發生漏失，跳鉆嚴重，易掉鉆具、牙輪，井塌，電測遇阻及卡儀器等事故及復雜情況。

（3）導向鉆井、井身結構及鉆具組合優化、個性化鉆頭設計、安全鉆進等配套技術的應用，提高了水平井鉆井速度，節約了鉆井成本，取得了較好的應用效果。

[1]楊勝軍，陳榮，朱禮平，等 .鐘擺鉆具在蘇里格區塊鉆井中的應用 [J].天然氣技術，2010，4（4）：38-40.

[2]甘升平，趙茂，吳先忠，等 .優化鉆井技術在蘇里格氣田的應用 [J].天然氣工業，2007，27（12）：71-73.

[3]李建奇，楊志倫，陳啟文，等 .蘇里格氣田水平井開發技術 [J].天然氣工業，2011，31（8）：60-64.