遼河灘海油氣鉆完井技術實踐與思考

鄧紅濤(中國石油遼河油田公司鉆采工藝研究院，遼寧 盤錦 124010)

遼河灘海油氣鉆完井技術實踐與思考

鄧紅濤(中國石油遼河油田公司鉆采工藝研究院，遼寧 盤錦 124010)

綜合考慮成本和環保的實際情況，遼河灘海油氣資源開發采用了海油陸采大位移鉆井技術；研究應用懸鏈線設計技術、旋轉導向鉆井技術、大位移鉆井液技術和漂浮下套管等技術，突破了鉆井中存在的軌跡控制難度大、巖屑清潔要求高、摩阻扭矩大、下套管固井難度大等相關技術瓶頸，降低了海上油氣開發的成本，保護了灘海生態環境，為海洋油氣資源的有效開發打下堅實的技術基礎，為同類型油藏的高效開發提供了強有力的技術支撐，具有廣闊的推廣應用前景。

大位移;擬懸鏈;旋轉導向;漂浮接箍

0 引言

隨著油田勘探開發進程的不斷深入，海洋油氣資源的有效開發對于油田長遠發展起到至關重要的作用。遼河灘海油氣作為遼河油田海洋油氣資源的重要組成部分，要實現有效開發需要解決海洋鉆井新建人工島或平臺投資成本高、海洋環境保護要求苛刻等實際難題，為此在利用原有鉆井平臺基礎上研究和應用大位移鉆井技術。

1 技術難點分析

(1)軌跡控制難度大：由于垂深較淺、位移延伸大，因此軌道設計造斜點較淺；但是由于上部館陶組地層巖性疏松，造斜率低，而靶區半徑小，中靶難度越大。

(2)井眼清潔效果差：穩斜段井斜大，井段長，存在大段巖屑床的實際難題，鉆進中托壓嚴重。

(3)潤滑防卡要求高：由于鉆具與井眼下井壁接觸面積大，粘附卡鉆及砂卡風險比較高，因此對鉆井液的潤滑防卡性能要求比較高。

(4)摩擦阻力和扭矩大：大斜度、大位移井在實施中存在摩擦阻力和扭矩大的突出問題。

2 鉆完井技術應用

2.1 大位移軌道設計技術

應用了擬懸鏈線剖面設計數值計算方法，優化井眼軌跡。由于垂深淺、位移大，結合現場施工條件、靶點位置及軌跡設計和實施的難易情況，在軌道設計應用擬懸鏈線軌道設計方法，在造斜點以下，采用分段增斜，造斜率逐級遞增的原則，由1°/30m，1．5°/30m，2．0°/30m，2．5°/30m，3．0°/30m，為鉆井施工和完井提供好的井眼條件。

2.2 旋轉導向鉆井技術

與傳統的滑動導向鉆井相比，旋轉導向鉆井技術具有井眼凈化效果更好，井身軌跡控制精度高，位移延伸能力強的特點，更適合于海洋油氣資源開發[1-4]。

研究應用了旋轉導向鉆井系統，鉆具組合：φ215．9mm鉆頭+鉆頭接頭+φ165mm旋轉導向+定向短接+中控短接+懸掛短接+動力馬達+濾網接頭+浮閥+φ210mm扶正 器+φ127mm加 重1根+振 擊 器+φ127mm加 重21根+φ127mm鉆桿，根據施工中軌跡的走向和趨勢，實時調整，確保造斜率和軌跡的設計符合率。

2.3 大位移井鉆井液技術

鉆井液性能的好壞關系到井眼穩定、井眼凈化、管柱的摩阻扭矩、井下安全、下套管、固井質量等多個施工環節[5-6]。

結合三壓力剖面預測曲線分析，研究不同鉆井液體系和性能，從井壁穩定、潤滑防卡、攜巖清潔等方面進行了相關的研究和分析，通過室內試驗的對比分析，優選聚合醇硅氟鉆井液體系，結合旋轉導向鉆井技術，成功解決了井壁不穩定、井眼清潔控制難和摩阻扭矩大等實際難題，形成了大位移井配套鉆井液技術。

隨著井深和位移的增大，井壁與鉆具接觸的面積不斷增加，托壓、鉆進扭矩、卡鉆是制約施工順利進行的關鍵因素。

(1)嚴格控制住了固相含量：增大排量洗井、控制固相含量、調整鉆井液流變性能；(2)提高鉆井液的潤滑性：增加鉆井液潤滑性在鉆井液中加入聚合醇、白油、固體潤滑劑、液體潤滑劑，必要時可混入柴油、機油；(3)破壞巖屑床，保持井眼清潔：短起下前后或起下鉆前后，采取打入稠塞(粘度100S左右)或先打稀塞(粘度極低或清水)緊跟稠塞的做法；(4)降低摩阻扭矩：在鉆速過快層段，在接立柱之前增加循環時間和短起下次數。

2.4 漂浮下套管技術

在漂浮下套管過程中，合理的確定漂浮長度是漂浮下套管技術的關鍵，不同的漂浮長度使下套管的難易程度不同。通過對漂浮下套管技術研究，應用漂浮下套管原理，對套管進行力學分析，建立漂浮下套管力學模型，形成一種計算套管漂浮長度的優化方法，并開發了計算軟件，根據計算選擇確定套管串的漂浮段長度，使漂浮接箍安放在最優化井深處，使剩余下入載荷達到最佳。

3 應用實例

以JL607-3-5井為例，二開后直井段采用單彎螺桿復合導向鉆具組合，嚴格控制井斜，避免產生加大位移，為井眼軌跡控制奠定良好的基礎。定向井段適當選擇高造斜率的動力鉆具，復合導向鉆井系統采用精度高、適應性強，傳輸速度快的MWD無線隨鉆鉆井，能夠及時準確的掌握井眼軌跡的變化趨勢。在穩斜段使用旋轉導向技術，使得井眼軌跡未出現偏差(見圖1)，柔和的軌跡使得施工更加安全快速[7]。

在完井施工中，應用漂浮下套管固井，通過模擬軟件計算，確定漂浮接箍的預定深度，有效保證了套管的順利下入，該井平均機械鉆速相比同區塊提高了15%，同比縮短下套管時間10h，有效促進了該區塊大位移井的高效實施。

4 下步研究方向

(1)旋轉導向鉆井系統耐溫耐壓性能能滿足當前的實際情況，對于今后實施垂深和位移更大的井，其適應性還有待進一步研究。(2)漂浮下套管技術目前還處在研究試用階段，還未全面推廣使用，對于漂浮段長度、摩阻扭矩計算及漂浮接箍承壓能力等需要經過數學模型的進一步計算和完善，其施工可靠性還待進一步證實。

圖1 JL607-3-5井垂直剖面圖和水平投影圖

5 結論與建議

(1)擬懸鏈線軌道設計方法，為后續施工井眼清潔和套管下入準備了良好條件。(2)采用旋轉導向鉆井技術能夠精確控制井眼軌跡，同時對井下事故和復雜起到預防作用，實現安全高效鉆井。(3)通過大位移鉆井液技術實施，克服了大位移定向井的托壓、扭矩大、摩擦阻力大問題，對于粘卡、砂卡等事故復雜具有較強的預防作用。(4)遼河灘海油氣鉆完井已經形成了具有遼河特色的大位移鉆井海油陸采系列技術，為同類型油氣藏的開發積累了寶貴的經驗，同時在旋轉導向適應性及漂浮下套管技術推廣方面還待進一步研究。

[1]范白濤,趙少偉,李凡等.渤海淺部復雜地層大位移井鉆井工藝研究與實踐[J].中國海上油氣,2013,(03).

[2]樊玉.筆架嶺帚狀斷裂帶油氣田勘探實例分析[J].特種油氣藏,2004,(01).

[3]宋學義,張洪林.遼河灘海海南15-3大位移定向井設計與施工[J].特種油氣藏,2003,(04).

[4]熊繼有,溫杰文,榮繼光等.旋轉導向鉆井技術研究新進展 [J].天然氣工業,2010,(04).

[5]吳爽,李驥.大位移井技術研究的現狀分析[J].石油鉆探技術,2002,(05).

[6]鄧紅琳,王錦昌.超淺層大位移水平井鉆完井技術[J].特種油氣藏,2014,(03).

[7]鄧紅濤,王遠,雷作雨,等.大位移定向井鉆井技術在JL607南塊的應用[J].內蒙古石油化工,2013,(24).

鄧紅濤(1987- )，男，本科，2009年畢業于長江大學石油工程專業，工程師，現主要從事鉆井工程監督管理和鉆完井工藝技術研究工作。