蘇里格氣田東區(qū)水平井快速鉆井技術

陸　川，秦小虎，王　旭，夏　陽，常　森，韓　煒，崔海標，呂　楊，張秀峰

（1.中國石油長慶油田分公司第五采氣廠，陜西西安710069；2.西安石油大學，陜西西安710065）

蘇里格氣田東區(qū)水平井快速鉆井技術

陸川1,2，秦小虎1，王旭1,2，夏陽1，常森1，韓煒1，崔海標1，呂楊1，張秀峰1

（1.中國石油長慶油田分公司第五采氣廠，陜西西安710069；2.西安石油大學，陜西西安710065）

水平井在氣田開發(fā)中的重要作用日顯突出，水平井鉆井施工周期直接影響到水平井投入生產(chǎn)的規(guī)模，在氣田水平井開發(fā)建設中，提高水平井鉆井速度，降低水平井鉆井周期技術是一項必須作為長期重點研究的項目。

水平井；提速；PDC鉆頭；井壁坍塌；井漏；井軌跡

1　水平井鉆井提速現(xiàn)狀

水平井開發(fā)已成為蘇里格氣田大規(guī)模開發(fā)的主要方式。隨著水平井數(shù)量、水平段長度的不斷增加，開發(fā)過程中出現(xiàn)許多嚴峻的技術難題，導致機械鉆速低，鉆井周期長，制約了蘇里格氣田東區(qū)水平井的規(guī)模，影響氣田產(chǎn)量。因此，急需進行水平井技術研究，優(yōu)選PDC鉆頭，解決斜井段、水平段漏失、泥巖段防塌、快速穿越泥巖段等技術瓶頸，并逐步形成一套適合氣田的水平井安全快速鉆進技術，提高鉆井速度、縮短鉆井周期，以此達到蘇里格氣田東區(qū)水平井規(guī)模開發(fā)，并達到氣田增產(chǎn)目的。

2　水平井快速鉆井技術

2.1PDC鉆頭優(yōu)選技術

由于蘇里格地層非均質性強，砂體橫向遷移頻繁，為了確保水平井準確入靶，并提高砂體鉆遇率，靶前距由500m逐漸縮短至350m，出現(xiàn)增斜段加長、造斜率難度大、復合鉆進率低等現(xiàn)象。由于PDC鉆頭穩(wěn)定性差，工具面變化幅度大，滑動效率差，極大地限制了PDC鉆頭在斜井段廣泛使用[1]；而且在水平段施工中PDC鉆頭抗研磨性弱、鉆遇泥巖后鉆頭泥包現(xiàn)象嚴重（見圖1）、地層穩(wěn)定性差、水平段鉆進時軌跡調整頻繁等，都是影響水平段鉆頭優(yōu)選的關鍵因素。

圖1　PDC鉆頭使用情況

借鑒PDC鉆頭在定向井中的運用，通過優(yōu)選PDC鉆頭刀翼數(shù)、布齒疏密度、仰角攻擊性以及水眼布置等情況，提高水平井PDC鉆頭的使用效果，從而達到提高機械鉆速的目的。

通過對蘇里格氣田東區(qū)完鉆××水平井斜井段以及水平段鉆頭使用情況統(tǒng)計，得到表1、表2的數(shù)據(jù)。

表1　蘇里格氣田東區(qū)水平井斜井段鉆頭鉆速對比

表2　蘇里格氣田東區(qū)水平井水平段鉆頭鉆速對比

通過表1數(shù)據(jù)對比，在蘇里格氣田東區(qū)水平井斜井段鉆井施工中優(yōu)選并推廣MD665D鉆頭，進行鉆進。

通過表2數(shù)據(jù)對比，在蘇里格氣田東區(qū)水平井水平段鉆井施工中優(yōu)選并重點推廣DD65C鉆頭進行鉆進。

2.2井壁坍塌預防技術

石千峰組、石盒子組發(fā)生垮塌主要原因是泥頁巖水化膨脹而引起井壁不穩(wěn)定。這種水化程度低，但水化所產(chǎn)生的膨脹壓很大。山西組、太原組地層主要是煤層遇鉆井液濾液后，造成煤層破碎、垮塌，增加鉆井周期及施工風險。

例如：蘇東X5-X6H井鉆井施工過程中，鉆至3272.55m時發(fā)生井塌并卡鉆，經(jīng)循環(huán)后井口返出黑色炭質泥巖。通過調整鉆井參數(shù)1.5h并成功解卡，隨后下放鉆具探井底遇阻，劃眼憋鉆，憋泵，上提有遇卡顯示，井口有坍塌巖屑（最大直徑4cm，厚度1.5cm）返出。經(jīng)過20d處理井塌，期間劃眼困難，考慮引起次生風險決定套管開窗側鉆。該井從處理井塌、套管開窗側鉆，到重新入窗總計41d。

根據(jù)蘇東水平井歷年所采用強抑制無固相聚合物體系、雙鉀鹽聚合物鉆井液、無土相低傷害暫堵鉆(完)井液體系、以及有機胺防塌鉆井液等多種體系應用分析發(fā)現(xiàn)，有機胺防塌鉆井液體系對于泥巖坍塌有較好的效果。該鉆井液體系的機理是依靠有機胺獨特的分子結構使得抑制劑很好地吸附在粘土層間，并使得粘土層緊密結合在一起，對泥巖的水化作用有很強的抑制性[2]。

采用有機胺防塌鉆井液，減少固相含量，降低鉆井液密度，減少了井底摩阻，從而起到提高機械鉆速的效果，使用常規(guī)鉆井液井平均機械鉆速為4.87m/h，而使用有機胺防塌鉆井液井平均機械鉆速為6.43m/h，提高了1.56m/h。見圖2。

圖2　泥巖防塌鉆井液使用效果對比

對于煤層坍塌預防主要通過控制鉆井液性能。進入山西組前將鉆井液密度提高到1.30g/cm3，粘度80s以上；至太原組密度提高到1.35g/cm3，粘度80～90s；至本溪組密度提高到1.35g/cm3以上，粘度80～90s。在鉆井液抑制性方面，復合鹽鉆井液體系轉換后，鹽的濃度應逐步增加，不能降低，保持強的化學抑制性。

2.3井漏控制技術

蘇東區(qū)塊部分井在鉆進過程中發(fā)生了井漏現(xiàn)象，如果不采取有效的預防井漏及堵漏措施，失返性地層將產(chǎn)生非常嚴重的漏失；若處理不當可能造成較大的安全事故和經(jīng)濟損失。蘇東X0-X8H井鉆井液性能統(tǒng)計情況見表3。水平井井漏情況統(tǒng)計見表4。

表3　蘇東X0-X8H井鉆井液性能統(tǒng)計情況

表4　水平井井漏情況統(tǒng)計

在易漏失層位鉆進時，必須做好防漏措施，控制好鉆井液的密度和泵的排量，通常情況下泥漿密度越大對地層的壓差就大，排量越大井筒內(nèi)循環(huán)壓力越大。考慮到地層的復雜性，提高密度可以防止紙坊組、和尚溝組地層坍塌，而對于易發(fā)生井漏區(qū)域，該方法不可取；但是可以提前加入少量堵漏劑防止?jié)B透性井漏發(fā)生，單封堵漏劑可以封堵較小孔隙，達到防止井漏的作用。

例如蘇東X4-X1H2井鉆斜井段施工中，斜井段采用復合鹽水鉆井液體系，鉆井液主要組成有高分子聚合物、防塌劑、降濾失劑、提粘劑、有機和無機鹽，以防漏、安全快速鉆進為目的。鉆井液性能控制在ρ：1.05～1.30g/cm3；FV：38～55s；API濾失量：FL≤5.0mL；pH：9～10；YP：10～15；Kf≤0.07。該井斜井段平均機械鉆速為5.37m/h，明顯高于同一年實施所有水平井斜井段平均機械鉆速1.51m/h。

2.4水平井軌跡控制技術

蘇里格氣田水平井開發(fā)存在單砂體規(guī)模小、儲層橫向變化快、非均質性強等地質情況，前期研究得到的砂巖頂面構造、井間儲層展布與儲層性質等與實際地質情況存在較大差異，導致水平井設計與實際鉆遇情況差異大。由于砂體薄、變化快，對水平井精確入靶和井眼軌跡的控制提出了更高的要求，加上水平井鉆井技術、隨鉆測量技術的局限性，大大增加了水平井井軌跡控制難度，很大程度影響了鉆井施工進度。

（1）斜井段井軌跡控制技術：

①入窗前，綜合利用隨鉆伽馬、鄰井資料、實時機械鉆速和巖性等數(shù)據(jù)，及時預測地層傾角及標志層變化情況，做好目的層預判，及時調整軌跡，做好入窗準備，入窗前150m井段不能大幅度調整改變垂深。

②加強井眼軌跡監(jiān)控，優(yōu)化鉆具組合，采用1.5°螺桿增斜，確保增斜效果，并及時預算和調整井眼軌跡，保證軌跡光滑；禁止大段滑動強增、強降斜，必要時下牙輪鉆頭進行調整。

③按照“2個井斜”鉆進，保證一次入靶，2個井斜即：以井斜84°穩(wěn)斜鉆進，探氣頂后再調整軌跡，增強入靶的主動性；入靶時，控制井斜不超過90°，增強水平段初期軌跡控制。

（2）水平段井軌跡控制技術：

①儲層鉆遇率是確保鉆進速度的關鍵因素之一。在軌跡控制上，始終控制井眼軌跡處于上偏位置，以免突然降斜導致軌跡失控的被動局面[3]。

②在儲層變化較大、垂深調整頻繁的井段鉆進時，適當延長下部鉆具組合中2個穩(wěn)定器之間距離，增加鉆具組合的增斜能力，確保水平段始終處于復合增斜狀態(tài)。

③井眼軌跡調整時，應平緩進行，避免狗腿過大，造成后續(xù)施工困難。

比如蘇東X0-X8H井水平段施工中，水平段目的層有效厚度較薄，水平段實施難度較大，對井斜控制的要求比較高。地層巖性以灰褐色白云巖為主，復合鉆進時井斜穩(wěn)中有增，伽馬值7～60API，氣測值2%～90%，第二趟鉆井深4100～4400m氣測值在10%～90%之間，采取控時鉆進，邊鉆進邊循環(huán)的方式，實時監(jiān)測伽馬值、氣測值、巖性等數(shù)據(jù)，出現(xiàn)異常時，及與地質導向溝通，提早做出判斷，避免大幅度調整，同時密切注意井下情況，有異常及時調整鉆井液性能，達到安全、快速施工的目的。蘇東X0-X8H井水平段井軌跡跟蹤如圖3所示。

圖3　蘇東X0-X8H井水平段井軌跡跟蹤圖

3　結論

通過歷年研究結合現(xiàn)場實踐，形成了以優(yōu)選PDC鉆頭技術，以及井壁坍塌預防技術、井漏控制技術、水平井軌跡控制技術等水平井快速鉆井技術，2013年平均鉆井周期較2012年提高了6.6d，極大地提高了水平井鉆井速度，縮短了鉆井周期，實現(xiàn)了優(yōu)質、安全、高效、低耗的鉆井施工目的。

[1]張金權，雙建平，蒙啟騰.蘇里格氣田水平井斜井段PDC鉆頭應用難點與對策[J].內(nèi)蒙古石油化工，2011（15）：29-30.

[2] 王旭，張強，等.有機胺防塌鉆井液在水平井水平段泥巖防塌技術研究[J].石油化工應用，2013，32（10）：116-119.

[3]游開遠.蘇里格氣田T2-4-7H水平井鉆井技術[J].西部探礦工程，2012（7）：94-96.

TE243

B

1004-5716(2015)07-0048-03

2014-07-09

2014-08-25

陸川（1990-），男（壯族），廣西崇左人，助理工程師，現(xiàn)從事采氣工程方面的工作。