杏7－2－斜30井大井斜定向井鉆井技術探討

袁國強，王國慶 劉冰

（中石油大慶石油管理局鉆探集團鉆井三公司技術服務分公司，黑龍江 大慶 163413）

杏北油田經40多年注水開發，地下剩余油高度分散，但受構造、儲層非均質以及井控程度等因素影響，尤其是斷層附近仍然存在局部剩余油富集區，為經濟有效開發局部剩余油區，其地質特點如下:①斷層數量多。平均1.3條／km2，斷層數量多造成了 “壘－塹－階”相間分布的復雜構造格局。②斷層延伸長。斷層平面延伸長度大于1km的有86條斷層，占斷層總數的40%，2km以上的有38條。由于斷層延伸長度大，造成遮擋范圍大。③斷層斷距大。在延伸長度大于1km的86條斷層中，有45條斷層斷距大于50m，占52%，斷距在90m以上的斷層有14條，目前鉆井鉆遇油層部位最大斷距118.4m。④斷層面彎曲多變。平面上斷層走向彎曲多變，北西向和北西西向居多。剖面上斷層面上下傾角大、中間傾角小，在淺部的嫩四、嫩三段傾角大，一般為30～40°，到嫩二段顯著變小，一般為10～20°，到深部油層部位又顯著增大，一般為40～60°，因而在剖面上形成典型的坐椅型。⑤斷層相互削截和切割。斷層平面上呈 “X”型，剖面上呈 “Y”字型。井震結合建模后共發現相互切割斷層7組、相互削截斷層3組。為經濟有效開發杏北油田剩余油，部署了大井斜杏7－2－斜30井。下面，筆者對杏7－2－斜30井大井斜定向井鉆井技術進行了探討。

1 施工難點分析

1.1 發育淺氣，油層壓力高

該井區在嫩二段頂部構造海拔－440m （相當于井深580m）范圍內發育淺氣層，根據杏7－2－斜30井鄰井地質分層數據預測該井嫩二頂深539m，因此該井539m發育淺氣層。由于淺氣層埋藏淺，一旦打開氣層，氣體很快竄到井口，會造成嚴重后果。同時，杏7－2－斜30井SⅡ （薩爾圖油層Ⅱ油組）油層異常高壓，油層密度設計1.65～1.70g／cm3；PⅠ （萄葡花油層Ⅰ油組）油層又欠壓，既要防噴又要防漏，施工中又需頻繁起下鉆，因此具有淺層氣井噴、油層油氣水侵、井漏等多重危險。

1.2 直井段井斜控制困難

杏7－2－斜30井剖面上斷層面上下傾角大、中間傾角小，在淺部的嫩四段、嫩三段傾角大，一般為30～40°，到嫩二段顯著變小，一般為10～20°，到深部油層部位又顯著增大，一般為40～60°，在剖面上形成典型的坐椅型。造斜點為630m，造斜點前要求井斜不超過1.5°，水平位移不超過10m，因而直井段井斜控制難［1］。

1.3 靶窗小，井眼軌跡難以控制

從設計靶窗看 （見表1），靶點半徑上下偏差不超過5m，左右偏差不超過15m，靶窗小，完鉆井深1239m，控制段長，漂移規律不清，井眼軌跡控制要求精度高，井眼軌跡控制困難。

1.4 井斜大，摩阻扭矩大

杏7－2－斜30井設計最大井斜45.3°，30°～40°井段長約275m，40°以上井段長約134m，由于斜井段較長，鉆壓很難傳遞到鉆頭上，摩阻大，滑動鉆進時可導致嚴重托壓，工具面擺不到位，增加了滑動調整井眼軌跡難度，復合鉆進扭矩大，進而出現機械鉆速慢、增斜效率低的問題［2］。

表1 靶窗設計數據表

1.5 井眼清潔困難

隨著井斜的增大，攜巖能力降低，容易在井眼低邊形成巖屑床，給鉆進和井下安全帶來隱患。鉆速快時，巖屑不能及時返出井口，造成環空巖屑濃度加大，易導致卡鉆等問題。

1.6 SⅡ油層異常高壓，PⅠ油層欠壓，且鉆遇斷層易發生井漏

杏7－2－斜30井SⅡ油層異常高壓，PⅠ油層欠壓，設計井眼軌跡鉆遇斷層 （斷點深度809m），剖面上整個軌跡位于275＃與其分支部分斷層中間位置，從上到下井眼軌跡與斷面距離由37m降到17m，既要壓穩又要預防PⅠ油層井漏，并且井眼軌跡與斷層面距離較近，極易發生井漏，因此防井漏是該井的重點工作。

2 井身結構和井眼軌跡設計

2.1 井身結構優化設計

根據杏7－2－斜30井地層壓力預測及該區塊其它井下復雜情況，遵循斷層邊部不部署注水井的要求，對大斜度井均設計為采油井。在挖掘剩余油的同時不破壞原井組的注采關系，即設計大斜度井時要利用原井搭建好注采關系，由此保持注采平衡［3］。以安全、優質和高效鉆井為目的，利用 “站高點，掏墻角”的特殊挖潛方式，杏7－2－斜30井井身結構設計數據表如表2所示。

表2 井身結構設計數據表

表3 井眼軌跡設計表

2.2 井眼軌跡優化設計

良好的井眼軌跡設計利于安全、優質、高效鉆井。結合該區塊構造巖性特點，參照以往實際鉆井資料，優選造斜點，科學制定造斜率，優化設計杏7－2－斜30井井眼軌跡方案，即軌跡入靶點設計在SⅡ1，鉆至高臺子油層Ⅰ油層組 （GⅠ6＋7）油層，剖面上整個軌跡位于275＃與其分支部分斷層中間位置，井斜角平均38.7°（見表3）。

3 具體鉆井技術

3.1 防噴技術

淺層氣具有如下特點:體積小，難以預測；壓力高，一旦井噴能使所有的鉆井液噴出；危險性大，天然氣可能在幾乎沒有報警的情況就達到地面并引起井噴起火。為此對杏7－2－斜30井采取以下措施以確保施工安全:①下273.1mm套管，下深100m，井口安裝DZ35－07型封井器；②直井段采用?220mmPDC鉆頭＋?177.8mm鉆鋌× （17～18）m＋?210mm穩定器＋?177.8mm鉆鋌×（8.5～9）m＋?210mm穩定器＋?177.8mm鉆鋌× （8.5～9）m＋?158.8mm鉆鋌× （70～72）m＋?127.0mm鉆桿鐘擺鉆具組合鉆進，確保環空通暢，減少泥包抽吸；③造斜段、穩斜段采用?215.9mmPDC鉆頭＋?165mm單彎螺桿 （1.25°）＋浮閥＋?159mm無磁鉆鋌 （8～9mMWD）＋?159mm螺旋鉆鋌 （32～36m）＋?127mm斜坡鉆桿鉆具組合，采取復合與滑動相結合的鉆進方式，減少起下鉆次數；④鉆進中控制鉆速，每鉆進一個單根不少于15min；⑤進行上提下放作業，每鉆進一個單根上提下放3～5次，時間不少于10～30min；⑥堅持短起下鉆，每鉆進100m，短起下150m；⑦使用鉆具浮閥和方鉆桿下旋塞；⑧加強鉆井液的維護與管理，確保鉆井液性能符合設計要求，控制低黏度、低失水，并抑制水化以防止出現泥包現象；⑨在起鉆前要全面檢查井控設備，活動一次封井器，確保井控設備靈活好用；⑩起鉆中，每起2柱灌一次鉆井液，杜絕連續灌鉆井液。

3.2 井眼軌跡控制技術

在直井段施工中，應采取單點測斜的方式測井斜角、方位角，實時控制鉆進參數，保證井斜角、水平位移在設計要求的范圍內［4］。直井段結束后，起鉆換牙輪鉆頭進行通井作業，投測多點修正剖面。在定向施工過程中，根據直井段井斜、位移情況，優選造斜點、優化剖面，選擇摩阻和扭矩相對較小的修正剖面施工，不斷優化修正正待鉆施工剖面，始終選擇全角變化率小、摩阻扭矩小和施工效率高的修正剖面進行施工。根據修正剖面設計造斜率按每10m井段進行鉆進方式的優化，采取復合與滑動相結合的鉆進方式，確保軌跡平滑，降低摩阻和扭矩，從而達到優化整個實鉆軌道的目的 （見圖1）。

圖1 實鉆井眼軌跡水平投影和垂直剖面圖

3.3 鉆井液潤滑、防塌和攜砂技術

針對杏7－2－斜30井裸眼井段長、井斜大、攜巖困難、磨阻扭矩大和鉆井液潤滑性能要求高的特點，鉆井液體系必須具有抑制地層造漿、性能穩定、潤滑防塌和攜砂良好的性能，并能達到清潔井眼和有效傳遞鉆壓的目的。因此，一開轉入20～30m3泥漿，稀釋后開鉆。二開鉆水泥塞時充分洗井，避免水泥漿進入泥漿池中。然后轉入15～20m3泥漿，并加入150～200kg兩性離子聚合物強包被劑 （FA－367），300kg降失水劑水解聚丙烯腈銨鹽 （NPAN），200kg褐煤樹脂 （SPNH），黏度控制在45s左右，濾失量小于6ml。對300～350m進行預處理。加入200kg NPAN，300kg SPNH，300kg FT342，黏度控制在50～60s，濾失量小于5ml。定向后當井斜角達到15°左右時，一次性加入4m3的原油，摩阻系數不超過0.12；加重前調整加重基漿黏度到40～45s，再補加400kg SPNH、500kg防塌劑FT342。加重后混原油4m3，并加入潤滑劑1t、玻璃微珠1t，摩阻系數不超過0.10。每打一個單根，上提下放至少3遍，保證返砂。完鉆前混原油4m3，摩阻系數不超過0.1。鉆進過程中補充聚合物膠液 （濃度0.5%～1%）并保持含量穩定。視鉆井液性能及井下情況補加增黏劑、潤滑劑、防塌劑、降濾失劑等處理劑，調整鉆井液的流變性，提高鉆屑攜帶能力，保證井眼清潔。鉆進過程中用JN－A膠液維護鉆井液黏度，加重后用JN－A和復合甲基硅酸鈉維護。電測后通井，調整鉆井液性能達到設計要求后，加入1t玻璃微珠循環到井底后方可起鉆下套管，然后用甲基硅醇鈉調整鉆井液性能，使其達到設計要求。

3.4 雙斷層、欠壓層防漏鉆進技術

杏7－2－斜30井井眼軌跡在2個斷層間穿過，如果井眼軌跡離斷層太近，易發生井漏。同時，SⅡ油層異常高壓，油層密度1.65～1.70g／cm3，PⅠ油層欠壓，也易發生井漏。因此，在施工過程中，嚴格控制井眼軌跡與斷層保持最佳距離。鉆進至PⅠ油層前，進行長起通井，把復合鉆鉆具換成?215mmPDC鉆頭＋?212mm穩定器＋?159mm無磁鉆鋌 （8～9m）＋?212mm穩定器＋?159mm螺旋鉆鋌 （8.5～9m）＋?212mm穩定器＋?159mm螺旋鉆鋌 （50～58m）＋?127mm斜坡鉆桿穩斜鉆具組合轉盤鉆進。同時，鉆井液中加入膠粒3t，隨鉆堵漏劑1t，復合堵漏劑4t，調整好鉆井液性能，關閉固控設備，隨鉆隨堵。調整鉆進參數，增大排量，降低泵壓，控制機械鉆速，鉆進一個單根不少于20min，每個單根大幅度上提下放3～5次，時間不少于20min，通過單點測斜進行監控，鉆過PⅠ油層后，更換成復合鉆鉆具。

4 現場施工效果

杏7－2－斜30井完鉆井深1239m，水平位移299.94m，最大井斜46.5°，機械鉆速13.77m／h，鉆進周期349.58h，建井周期18d，6個靶點全部中靶且未發生任何工程事故復雜 （見表4）。

表4 實鉆靶窗數據表

［1］李巖，楊光明，史莉莉 .大斜度定向井在張店油田勘探開發中的應用 ［J］.特種油氣藏，2011，22（5）:36－38.

［2］馮江鵬，周山紅，張新紅，等.K407－2大斜度雙靶心定向井鉆井技術 ［J］.石油地質與工程，2006，20（9）:27－30.

［3］劉小龍，靳秀蘭，張津，等 .冀東3號島大斜度井鉆井技術 ［J］.石油鉆采工藝，2012，34（4）:7－11.

［4］黨克軍，楊英峰，何璟彬，等 .長慶氣田定向井鉆井技術研究與應用 ［J］.鉆采工藝，2011，32（7）:26－29.