伊朗北阿扎迪甘油田水平井鉆井技術參考

喬宏實，李盤寧，吳　斌，吳　豐，曹乾洪

（渤海鉆探定向井技術服務公司，天津300280）

伊朗北阿扎迪甘油田水平井鉆井技術參考

喬宏實*，李盤寧，吳斌，吳豐，曹乾洪

（渤海鉆探定向井技術服務公司，天津300280）

針對伊朗北阿扎迪甘油田地質情況復雜，上部井段方位易漂移，定向井段需要穿過6個軟硬交替、巖性變化大的地層，井身軌跡不易控制等一系列水平井施工難點，結合該區塊已鉆井施工經驗，通過優化鉆具組合，利用專業軟件計算摩阻、水力，綜合分析優化鉆井設計，充分利用地層特性來控制井身軌跡，實現盡可能少的滑動鉆進，大大提高鉆井速度，降低成本，對該區塊水平井施工具有重要的指導意義。

伊朗；北阿扎迪甘油田；水平井；軌跡控制

1　概述

伊朗北阿扎迪甘油田是一個平行于兩伊邊境寬20km、長60km自北向南方向的長軸型背斜構造，位于伊朗胡澤斯坦省阿瓦茲市西約80km，探明儲量超過260億桶。目前北阿扎迪甘油田已布井場17個，鉆探目的為開發Sarvak油層中的Sarvak3～Sarvak6主力油藏。開發方案為每個井場布4～5口水平段長度1000m左右的水平井，其中第一口為區域探井，設計為普通水平井（水平段以83°～85°井斜鉆穿Sarvak3～Sarvak6主力油層，已探明各小層垂直深度），其余幾口井以開發各小層為目的，設計為大位移水平井。圖1為某平臺區域探井，圖2為該平臺布井示意圖。

2　工程技術難點

2.1地質情況復雜

參照地質資料，該地區上部Aghajari地層和Gachsaran地層中巖性變化較大，灰巖、泥巖、石膏、鹽巖、白云巖等軟硬交錯，鉆井過程中極易發生憋跳鉆，上部直井段容易產生側向位移。若直井段產生的側向位移過大，勢必影響后期定向施工時的軌跡控制［1］。加之該區塊的井都設計為三維繞障水平井，井眼軌跡不夠平滑對鉆進過程中阻和水利產生嚴重的影響，以至水平段后期不能實現定向滑動鉆進。

圖1　某區域探井軌跡投影圖

從Aghajari地層到Savark地層均易發生漏失，其中Gachsaran地層出現完全漏失的可能性極大，Gachsaran地層存在高壓鹽水層，Pabdeh、Ilam和Lafan地層的大段泥質灰巖和泥頁巖水敏性較強，井壁坍塌擴徑嚴重。鉆遇這些地層時要求確保井下安全的情況下快速鉆過，然而由于種種條件的限制，軌跡設計中又不能設計本段為穩斜段，這就要求定向井工程師在技術允許的范圍內對軌跡微調，既要確保井下安全，又要確保軌跡符合設計要求。

圖2　某平臺布井示意圖

2.2定向段地層巖性不穩定，軌跡控制難度大

定向段需要穿越U.Gurpi（厚度90m）、Tarbur（厚度30m）、L.Gurpi（厚度30m）、Ilam（厚度80m）、Laffan（厚度10m）、Sarvak（入窗目的層）等6個地層，其中包含無水石膏、灰巖、泥巖、泥灰巖、頁巖、砂巖等多種巖性，且巖性交錯。為了降低鉆井風險，甲方要求全井段使用高效PDC鉆頭施工，這就導致了滑動鉆進過程中工具面不易控制，不同地層段造斜能力差異顯著的問題，因此增加了定向段軌跡控制的難度。

2.4水平段長，井下事故風險高

本區塊的井均設計為6″井眼的水平段，水平段長度平均超過1000m，靶區僅為10m×2m+15m×2m的一個狹長梯形靶盒，對軌跡控制要求很高，稍有不慎即會出靶。尤其水平段后期，受到井眼尺寸（6″）、井深（4000多米）、位移（1200m左右）和排量、泵壓、轉速等多方面的影響，井眼清潔度不夠，很難實現滑動鉆進，且容易發生卡鉆事故。例如：XX井施工至水平段700m后多次在接鉆柱時發生卡鉆，解卡過程中導致數十根鉆具疲勞破壞，并因此耽誤了鉆井時效。

3　技術措施

3.1直井段防斜打直

根據本地區地層實際情況，無淺層防碰井的直井段選用常規大鐘擺鉆具組合鉆進，鉆進過程中嚴格控制鉆壓，特別在紅泥巖地層和鹽層段小鉆壓鉆進，有很好的糾斜能力。鉆進過程中利用多點測量跟蹤軌跡，在必要時下入馬達儀器對軌跡進行微調；有淺層防碰井段采用馬達+MWD控制井身軌跡，跟蹤控制完防碰井段后，在條件允許的情況下盡量多鉆穿復雜地層，為三開定向施工打好基礎。

3.2根據實際情況優化軌跡設計

由于該地區的井直井段較長，在造斜點前難免產生側向位移，因此在測完直井段軌跡數據后需要做隨鉆剖面設計。通常在保證中靶條件的前提下，采用懸鏈式軌跡設計，適當加入穩斜段以規避地層變化造成的造斜率損失；合理調整軌跡數據，控制靶好前位移，降低入窗難度；同時利用專業軟件中摩阻、水利模塊分析校核鉆井參數和水利參數，確保設計軌跡能實現優質快速鉆進［2］。例如：某井在造斜點處已產生了17m的正向位移，因此調整增斜段為懸鏈式剖面鉆進，即先以低于設計造斜率［（3.5°～4.5°）/30m］的造斜方式控制軌跡靠近設計線，當實鉆井斜低于設計井斜3°左右時再以略高于設計造斜率［（5°～6°）/30m］的造斜方式補償井斜，最后在實鉆井斜和設計井斜接近時微調造斜能力逐漸貼緊設計線。進而實現在入窗前同垂深位置處井斜追上設計井斜，位移略少于設計位移，為下步水平井精確入窗做好了準備。

3.3優選鉆具組合實現對軌跡的控制

定向井段需要穿越6個軟硬不均的地層，施工難度較大。針對本地區定向前期造斜率偏低這一事實，需要選擇1.75°馬達已滿足造斜率要求；當井斜角超過15°后，選用1.5°馬達降即可滿足造斜要求，且降低了鉆具疲勞損壞的風險；入窗進入水平段后，則選用1.25°以下彎外殼馬達配合欠尺寸扶正器，通過控制鉆進參數實現穩斜鉆進。例如：某井施工時選用帶直棱扶正器的螺桿鉆具，配合144mm欠尺寸扶正器實現了600m以上水平段的施工。采用此鉆具組合在水平段鉆進時保持5～6t鉆壓和60r/min的轉速鉆進，井斜略有增加、方位基本穩定；當井斜增量超過設計后采用2～3t鉆壓即可實現導向降斜，從而實現了整個水平段的軌跡控制。

3.4通過漂移規律優化入窗位置

根據本地區地層傾角和傾向變化，結合已完成井的施工經驗，總結出6″井眼水平段復合鉆進時井斜、方位的變化規律：馬達扶正器與140mm欠尺寸扶正器距離5m時為穩斜效果，距離6m則為增斜效果［（0.01°～

0.015°）/m］；144mm扶正器與馬達扶正器距離5m時為降斜效果（［0.01°～0.015°）/m］，方位有東飄趨勢；方位為0°時，復合鉆進方位大飄（［0.02°～0.04°）/m］；方位為180°時，復合鉆進方位小飄（［0.02°～0.04°）/m］。定向井工程師要利用復合鉆進時井斜、方位的變化情況選擇合適的入窗點，最大程度實現復合鉆進［3］。例如：設計方位為0°，目前鉆具組合中使用140mm扶正器，入窗點選擇在靶區右上方（井斜、方位均略小于設計）入窗，而后導向鉆進直到實鉆軌跡飄到靶盒邊緣，逐次定向（確保軌跡平滑）將方位調整合適，后調整欠尺寸扶正器的大小及位置來控制井斜，努力實現水平段多復合鉆進。

4　經驗總結

（1）利用軟件水利、摩阻的計算對軌跡設計進行優化，確保高效攜砂，實現井眼清潔。

（2）通過對周邊井以及地質資料的研究，確定合理的施工計劃，實現最優化鉆進。

（3）施工過程中需要優化鉆具組，避免造斜率超標，盡量提高轉動鉆進方式的比例。

（4）在大斜度井段施工中以加重鉆桿替代鉆鋌，并采用了倒裝鉆具組合，使鉆具與井壁的接觸面積減少，避免了粘附卡鉆和鍵槽卡鉆。

［1］王宇.遼河古潛山欠平衡鉆井技術的應用［J］.特種油氣藏，2004，11（6）.

［2］ 狄福春，等.提高薄油層水平井油層鉆遇率的技術研究［J］.石油鉆探技術，2008，36（2）.

［3］ 胡渤，等.水平井鉆井過程中常見的鉆井損害問題解析［J］.特種油氣藏，2004，11（6）.

TE243

A

1004-5716（2016）02-0064-03

2015-03-05

2015-03-12

喬宏實（1983-），男（滿族），河北唐山人，工程師，現從事鉆探技術工作。