?152mm井眼礫巖水平井鉆井技術(shù)

孟祥波

（大慶鉆探工程公司鉆井一公司，黑龍江大慶163411）

?152mm井眼礫巖水平井鉆井技術(shù)

孟祥波*

（大慶鉆探工程公司鉆井一公司，黑龍江大慶163411）

在營城組礫巖段實施?152mm井眼水平井鉆井，集中了深井、小井眼鉆井、水平井的所有技術(shù)特點與難點。通過鉆井難點分析，優(yōu)化技術(shù)方案，進行井眼軌跡控制技術(shù)、欠平衡鉆井技術(shù)、鉆頭與螺桿鉆具優(yōu)選技術(shù)的應(yīng)用，成功實施了大慶油田第一口?152mm井眼礫巖水平井鉆探，為今后施工同類型井積累了豐富經(jīng)驗。

軌跡控制；套管開窗；欠平衡；礫巖；?152mm井眼

大慶營城組上部礫巖氣藏具有埋藏深、地層研磨性強、巖石可鉆性級值高等特點。為經(jīng)濟有效開發(fā)深層礫巖氣藏，提高鉆井效率，縮短鉆井周期，降低鉆井綜合成本，在松遼盆地北部東南斷陷區(qū)徐家圍子斷陷徐東斜坡帶的一口預(yù)探水平井-徐深平34井，該井完鉆斜深 4586.00m，垂深 3593.57m，水平位移長1144.62m，水平段長859.32m，三開采用?152mm小井眼欠平衡技術(shù)鉆進，獲得了成功。

1　?152mm井眼礫巖水平井鉆井技術(shù)難點

（1）營城組礫巖可鉆性差、研磨性強，首次實施?152mm井眼，鉆頭選型及使用規(guī)律難以判斷。

（2）大斜度段及水平段?152mm井眼裸眼井段長，滑動鉆進時無法有效地傳遞鉆壓，機械鉆速低。

（3）采用?88.90mm鉆桿鉆進，鉆具尺寸小，強度低，工具面控制十分困難，?120mm螺桿鉆具造斜規(guī)律不易掌握，井眼軌跡控制難度大。

（4）由于三開采用?152mm井眼鉆進，鉆具內(nèi)徑和環(huán)空間隙小，沿程壓耗大，泵壓高，鉆進排量受限，只能開到12～14L/s，巖屑不能及時清除，易形成巖屑床，造成井下安全隱患。

2　技術(shù)方案優(yōu)化

2.1井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計

井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，是成功實施深層礫巖水平井的關(guān)鍵。該井采用3層套管結(jié)構(gòu)，井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計見圖1。

2.2井眼軌跡剖面優(yōu)化設(shè)計

剖面優(yōu)化設(shè)計能有效降低鉆進過程中的摩阻扭矩，降低施工難度和提高中靶精度，所以徐深平34井采用變曲率雙增剖面設(shè)計，如表1所示。

3　鉆井工藝技術(shù)

3.1井眼軌跡控制技術(shù)

（1）增斜段軌跡控制。造斜段施工以單彎動力鉆具增斜為主要鉆進方式，鉆具組合：?215.9mm鉆頭+ ?172mm螺桿+?172mmMWD+?127mm加重鉆桿× 10柱+?127mm鉆桿，施工中采用1.25°單彎螺桿鉆具配合超高轉(zhuǎn)速牙輪鉆頭來實現(xiàn)安全、快速鉆井；利用MWD隨鉆無線測量系統(tǒng)來監(jiān)測井眼軌跡，通過調(diào)整滑動和復(fù)合鉆進比例，獲得比較穩(wěn)定的井眼全角變化率，使實鉆井眼軌跡與設(shè)計井眼軌跡始終相吻合。鉆進至井深3726.68m，垂深3573.37m，井斜87.95°，準(zhǔn)確命中A靶點，進入水平段施工。但是由于鉆具尺寸小，柔性大，復(fù)合鉆進增斜快，致使井斜增至95°，造成井眼軌跡失控，阻卡嚴重，決定套管內(nèi)開窗側(cè)鉆。

（2）套管開窗側(cè)鉆技術(shù)。通過技術(shù)論證，在保證安全、經(jīng)濟、可靠的原則下，決定在3492.84m坐封斜向器，進行套管開窗側(cè)鉆。套管開窗側(cè)鉆鉆具組合：?154mm復(fù)式銑錐+?88.9mm加重鉆桿×10柱+?88.9mm鉆桿。本井自3492.84m開窗至3495.34m，進尺1.50m，開窗成功。

（3）水平段軌跡控制技術(shù)。水平段施工要求鉆具具有很好的穩(wěn)平能力，鉆具組合更改為：?152.40mm鉆頭+?120.00mm螺桿（雙扶單彎0.75°）+?127.00mm浮閥+?120.00mmLWD+?120.00mm無磁鉆鋌×1 根+?120.00mm鉆鋌×2根+?88.90mm加重鉆桿×1柱+?88.90mm鉆桿+?88.90mm加重鉆桿×10柱+ ?88.90mm鉆桿。該鉆具組合應(yīng)用了雙扶單彎螺桿，并在下部組合中增加了2根鉆鋌以此提高鉆具組合整體剛度，應(yīng)用LWD隨鉆測量系統(tǒng)監(jiān)測。該鉆具組合具有很好的穩(wěn)平能力，復(fù)合鉆進井斜0.1°/10m微降，通過少量滑動鉆進即可保證軌跡在設(shè)計靶窗范圍內(nèi)穿行。

3.2欠平衡鉆井技術(shù)

（1）欠平衡裝置選擇.徐深平34井是一口探井水平井，為最小程度降低欠平衡鉆井作業(yè)風(fēng)險，所以采用一級井口裝置，并按標(biāo)準(zhǔn)嚴格試壓。欠平衡井口裝置如下：TFZ10-3/4″×7″×4-1/2″整體式防腐套管頭+FS28－ 70+2FZ28－70+FZ28－70+FH28－35+旋轉(zhuǎn)控制頭。

（2）欠平衡工藝。水平段采用油包水鉆井液，實施欠平衡鉆井。密度控制在1.10g/cm3以內(nèi)，粘度50～70s，失水小于3mL。鉆進過程中通過調(diào)整節(jié)流閥開度將井口回壓控制在安全范圍內(nèi)，井口回壓一直控制在2MPa以內(nèi)。通過有效的利用欠平衡鉆井設(shè)備，降低了欠平衡鉆井風(fēng)險，同時盡可能地降低鉆井液密度，該井6″水平段錄井氣測全烴顯示最大85%，做到有效發(fā)現(xiàn)和保護氣層，直至鉆進完鉆井深4586.00m。

圖1　徐深平34井井身結(jié)構(gòu)設(shè)計圖

表1　徐深平34井井眼軌跡剖面設(shè)計數(shù)據(jù)

3.3事故復(fù)雜預(yù)防技術(shù)

（1）水平井扭矩磨阻計算分析。首先利用land-mark軟件，根據(jù)實鉆中的鉆具組合進行摩阻/扭矩預(yù)測計算，如表2所示。

表2　徐深平34井計算誤差分析表

利用landmark軟件所計算出來的摩阻與實測摩阻對比誤差均小于10%，在工程實際的誤差允許范圍之內(nèi)，滿足施工要求，對于現(xiàn)場施工具有一定的指導(dǎo)作用。

（2）深層礫巖水平井施工安全措施：

①保證足夠的泵排量，提高鉆井液粘度、屈服值、降低泥漿靜切力可以改善環(huán)空的凈化效果；進行短起下鉆破壞巖屑床。

②使用潤滑劑降低泥漿摩阻系數(shù)，工程上輔以正劃和倒劃眼措施，保證巖屑及時返出。

③使用倒裝鉆具組合減少造斜井段鉆柱剛性，防止鉆具疲勞破壞。

④使用減磨接頭避免鉆柱旋轉(zhuǎn)磨損套管，同時也降低了鉆進扭矩。

4　現(xiàn)場施工效果

徐深平34井完鉆斜深4586.00m，垂深3593.57m，水平位移1144.62m，水平段長859.32m，各項指標(biāo)均符合設(shè)計要求，井眼軌跡設(shè)計靶點與實鉆靶點數(shù)據(jù)對比如表3所示。

表3　設(shè)計與實鉆技術(shù)指標(biāo)對比表

5　結(jié)論

（1）合理的井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計和井眼軌跡剖面優(yōu)化設(shè)計是保證?152mm井眼礫巖水平井鉆井成功的關(guān)鍵。

（2）優(yōu)選了以?120.00mm（雙扶0.75°）螺桿為主，適當(dāng)增加下部鉆具剛度的水平段鉆具組合，應(yīng)用中表現(xiàn)了良好的穩(wěn)平效果。

（3）?152mm井眼礫巖水平井的成功實施，為深層小井眼水平井鉆探奠定了基礎(chǔ)。

［1］張書瑞.大慶慶深氣田深井快速鉆井技術(shù)［J］.石油鉆探技術(shù)，2007（6）.

［2］劉碩瓊.小井眼鉆井技術(shù)［J］.石油工業(yè)出版社，2005.

［3］王新.塔河油田短半徑水平井側(cè)鉆技術(shù)［J］.石油鉆采技術(shù)，2003（1）.

TE243

A

1004-5716（2016）02-0099-03

2015-02-02

孟祥波（1982-），男（漢族），黑龍江慶安人，工程師，現(xiàn)從事定向井、水平井施工管理工作。