非常規水平井Y104—1HF施工可取經驗分析

邵珠磊　李學營　夏亮

摘 要：Y104-1HF井是勝利油田渤南油田Y104區塊第一口非常規致密砂巖水平井，本文從鉆頭和鉆具結構優選、軌跡控制、井下安全、鉆井液等各施工方面進行施工分析，總結出有益的經驗，為勝利油田非常規井施工提速提效提供借鑒。

關鍵詞：非常規；水平井；軌跡控制；施工經驗；Y104-1HF井

隨著勘探開發技術的不斷進步，非常規油氣藏勘探開發成為勝利油田實現可持續發展的重要攻關方向。Y104-1HF井是勝利油田渤南油田義104區塊第一口非常規致密砂巖水平井，該井安全、高效、順利完鉆（實際鉆井周期59.98天，比設計94.74天提前34.76天），創該區塊非常規水平井施工最快紀錄。

1 儲層地質特點

Y104區塊位于埕南斷層下降盤，整體構造為由南向北抬升的構造形態，地層傾角為2～6度。Y104-1HF主力含油層系為沙四段，油藏類型為高溫高壓、中-低孔超低滲油藏。儲層以含礫砂巖為主，潤濕類別為強親水型。原始地層壓力平均為44.10MPa，地層壓力系數1.13-1.37，平均為1.25，油層溫度平均為148.92℃，地溫梯度平均為4.10℃/100m。

2 鉆井工程概況

2.1 井身結構

根據本井地層特點、地層壓力情況、完井工藝要求及目前鉆井工藝技術狀況，本井采用三開次井身結構，一開表層套管封隔松散的砂層；二開技術套管封過沙一段地層，為鉆開目的層段提供井眼條件；三開套管完井。

2.2 軌道設計

本井設計垂深3660.56m，根據采油工藝的要求，井眼軌道設計盡可能平滑，采用直-增-平三段制軌道類型，這種類型技術成熟，井眼軌道簡單、平滑，降低施工難度。

3 施工難點

（1）該井設計要求提前50m中靶，相當于靶前位移小了50m，增加井身剖面優化的難度；（2）該井井身結構設計為三開井，二開技術套管實際下深為2876.90m，實際完鉆井深4422.56m，裸眼井段長度達1545.66m，施工難度高；（3）該井造斜點位于沙三段，自造斜點井深3079.63m開始至實際入油層井深3636.00m，存在長達556.37m的長泥巖段，該井段在施工中易存在縮徑、掉塊等安全施工隱患；（4）進入油層后，巖性為含礫砂巖，地層研磨性較高，對鉆頭和鉆具等磨損比較嚴重，井下鉆具安全受到威脅；（5）設計儲層溫度較高，平均溫度148.92°C，保障儀器和螺桿鉆具的安全和正常工作難度大，普通儀器和螺桿鉆具壽命受到一定限制。

4 重點技術措施

（1）在施工中，以鉆井工程設計和地質設計為依據，從井下安全的角度出發認真優化設計剖面，從源頭上降低施工風險；（2）實際施工時，認真準確預算井身軌跡，保證增斜段井身軌跡平滑穩定過渡；（3）鉆井泥漿方面加大投入，保證原油含量在10-20%，使其具有良好的潤滑性能和攜巖性能，嚴防泥巖段縮徑和掉塊現象的發生；（4）加強鉆具管理，每趟鉆鉆具下井前必須進行鉆具探傷，保障鉆具的安全，避免井下事故的發生；（5）每次下鉆時，自造斜點開始，每下鉆300m分段循環泥漿，正常打鉆時保證循環設備的完好，始終能建立循環，既保障了下鉆順利，又降低了井下溫度，保障了儀器的安全和正常工作。

5 軌跡控制技術

5.1 軌道修正

設計造斜點井深3079.63m，實際軌跡參數為：井斜4.00°，方位200.10°，水平位移39.89m，投影位移34.59m，閉合方位234.91°，水平位移較大，按照原設計定向鉆進已不能中靶，因此需要修正軌道設計。由于正位移的存在，且地質設計要求提前50m中靶，因此增斜段必須先壓低造斜率，然后提高造斜率中靶，增加了實際軌跡控制的難度。

5.2 第一增斜段施工（3041.00～3447.50m）

鉆具組合：Φ215.9mmHJT517G鉆頭+Φ172.00mm*1.25°動力鉆具+411×410回壓凡爾+Φ168.00mm無磁鉆鋌+Φ166.00mm無磁懸掛短節+Φ127.00mm無磁承壓鉆桿+Φ127.00mm加重鉆桿*25根+Φ127.00mm斜坡鉆桿*99根+411*520配合接頭+Φ139.70斜坡鉆桿。鉆進參數：鉆壓120～160KN，轉速50rpm，排量28～30L/s，泵壓16～18MPa；為保障初始造斜定向成功，使用HJT517G牙輪鉆頭，增斜效果較好，滿足實際軌跡需要，根據實際軌跡情況采取滑動鉆進和復合鉆進相結合的方式，平均造斜率8.29°/100m。

5.3 第二增斜段地質導向施工（3447.50～3744.00m）

鉆具組合：Φ215.90mm鉆頭+Φ172.00mm×1.50°（1.25°）動力鉆具+411×410回壓凡爾+Φ172.00mmFEWD+Φ172.00mm無磁懸掛短節+Φ127.00mm無磁承壓鉆桿+Φ127.00mm斜坡鉆桿（長度根據實際情況確定，使得加重鉆桿位于井斜45°以上）+Φ127.00mm加重鉆桿+Φ127.00mm鉆桿+411×520配合接頭+Φ139.70mm鉆桿。鉆進參數：鉆壓140～160KN（20～60KN），轉速50rpm，排量28～30L/s，泵壓16～18MPa；本井段共用三趟鉆，第一趟鉆下入型號為M5365L的PDC鉆頭，使用效果不甚理想，平均增斜率只有8.08°/100m，無法滿足設計要求，同時，定向時，托壓粘附嚴重，鉆井時效較低，故換成牙輪鉆頭后，增斜效果較好，順利找到油層，鉆至水平段。本段井斜由37.30°逐漸增大至80.40°，屬于大井斜、高造斜率井段，且隨著垂深的增加，地溫越來越高（第一增斜段后期，井深3447.50m處地層靜止溫度已達119.40°），因此，為了保證下鉆順利和儀器的安全，自井深3447.50m開始，每躺鉆進行分段循環下鉆，自造斜點開始，每下鉆300m，循環一次，保證下鉆順利到底和降低井底溫度，保證儀器的安全使其能正常工作。

5.4 水平段施工

鉆具組合：Φ215.90mmHJT517G牙輪鉆頭+Φ172.00mm×1.25°動力鉆具+411×410回壓凡爾+Φ208.00mm扶正器+Φ165.00mm無磁鉆鋌+Φ172.00mm無磁懸掛短節+Φ127.00mm無磁承壓鉆桿+Φ127.00mm斜坡鉆桿+Φ127.00mm加重鉆桿*25根+Φ127.00mm鉆桿+411×520配合接頭+Φ139.70mm鉆桿。鉆進參數：鉆壓140～160KN，轉速40～50rpm，排量28～30L/s，泵壓17～18MPa；自進入油層后，儲層含有礫石，地層研磨性增強，尤其是進入水平段后，對鉆頭及各類鉆具磨損較嚴重，使用HJT517G牙輪鉆頭純鉆時間20h就已經到達鉆頭極限，使用M5365L型號PDC鉆頭，磨損較嚴重，且平均機械鉆速低。后換成高強度保徑的MD517HX和HF547HDY牙輪鉆頭后，使用純鉆時間可達40小時以上，鉆井時效明顯提高。

6 鉆井液技術

一開采用膨潤土漿開鉆，定時補充增粘劑，保持鉆井液具有較強的攜帶和懸浮能力，嚴格控制鉆井液中的劣質固相含量和低密度固相，維持鉆井液膨潤土含量在（30～45）g/L，滿足大井眼鉆進需要。二開上部地層巖性膠結疏松，易發生坍塌，采用聚合物防塌鉆井液體系，抑制地層粘土造漿，滿足快速鉆進的需要；二開下部沙河街組地層易坍塌掉塊，采用了聚合物防塌鉆井液體系。三開采用具有較強抑制防塌性能的聚合物（鋁胺基）潤滑防塌鉆井液體系，增斜段提高SMC、SMP-Ⅱ的加量至3～4%，以提高鉆井液的抗溫能力、熱穩定性，控制HTHP失水在12ml以內，加入10～15%原油，并配合2%的固體潤滑劑LSW，同時加入0.3～0.5%抗高溫表面活性劑SP-80，做到充分乳化，降低摩阻提高井漿的防卡潤滑性；水平段提高原油含量至15～20%，提供提高油水比和使用固體潤滑劑LSW降低摩阻，增強鉆井液潤滑能力，最大限度降低管柱摩阻。使用好固控設備，震動篩布目數由160、180，逐步提高到200，除砂器100%使用。嚴格控制鉆井體中的劣質固相含量和低密度固相。根據需要，間斷使用離心機。

7 隨鉆測量儀器選擇

針對本井裸眼井段長井眼軌跡較復雜且儲層高溫、高壓的特點，選用了從美國Halliburton公司進口性能較穩定的MWD650無線隨鉆測斜儀，并采用了先進的FEWD地質導向隨鉆測斜儀，可以隨鉆進行地層評價、地質導向，并能隨鉆錄井，有效控制了井眼軌跡，順利找到油層并保證水平段在油層中穿行，為全井順利完鉆奠定了基礎。

8 認識及建議

（1）對于造斜點較深的水平井，由于直井段很難做到絕對打直，斜井段施工前根據直井段軌跡數據對設計軌道進行修正是非常必要的；（2） 增斜段施工時由于普通PDC鉆頭對鉆壓反應極為敏感，導致工具面不穩，增斜效果差，不建議使用PDC鉆頭，建議全用牙輪鉆頭或者定向專用PDC鉆頭，以利于準確控制井眼軌跡；（3）當井斜超過45°后，每次下鉆采取分段循環，及時清除井內巖屑，有利于順利下鉆到底；同時可以降低井底溫度，保障儀器的安全。（4）水平段鉆進時，采用1.25°五瓣直棱扶正器高溫螺桿配合欠尺寸扶正器使用，提高了復合鉆進的比例，且高溫螺桿壽命較長，有效提高了鉆井時效。（5）對于含礫地層鉆進時，建議使用高強度保徑的牙輪鉆頭，提高鉆井的時效的同時，減小掉牙輪事故的發生的幾率。

參考文獻

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