A1水平井優快鉆井技術探討

梁小慶

(大慶鉆探工程公司鉆井二公司，黑龍江大慶163413)

A區主力油層砂巖成分主要為石英（21%～26.7%）、長石（29.2%～36.2%）和巖屑（平均33.8%），粒度中值0.068～0.111mm，分選系數5.7～10.08，分選性中等。薄片分析儲層膠結類型以泥質膠結、鈣質混合膠結為主，平均泥質含量9.7%。局部鈣質較富集，泥質多具重結晶，呈團狀或薄膜分布，石英、長石具次生加大與再生膠結。統計主力油層64口井859塊巖芯，油層孔隙度主要分布在10%～14%之間，平均11.3%；滲透率主要分布在0.1～1mD之間，平均0.8mD。其中FⅠ組油層平均孔隙度11.9%，平均滲透率1.3mD，屬于低孔、低滲透儲層，因此部署了A1水平井進行開發。

1 優化設計技術

要想實現A1水平井的優快鉆井，就必須對井身結構和井眼軌跡進行優化設計，這是實現優快鉆井的前提。

1.1 井身結構優化

井身結構優化，不僅要考慮施工區塊的地質特點，還要考慮現有的技術裝備水平，更重要的是要降低現場施工的難度，提高機械鉆速，實現安全、高效鉆井。對于傳統的水平井往往是采用三層的井身結構，用表層套管封固地表的腐殖土、流砂層等不穩定地層，在技術套管中實現造斜施工作業，并把技術套管下至水平井A靶點的窗口位置，然后三開進行油層段的鉆進。這樣做雖然保證了三開的安全施工，同時也有利于水平井水平段的延伸，但是二開在技術套管內進行造斜和扭方位作業，機械鉆速非常低，嚴重增加了鉆井施工周期，因此就需要對A1井的井身結構進行重新的優化設計。根據該區塊的地質特點，以及設備的承受能力，以利于現場施工，提高機械鉆速為目標，決定采用二層套管的井身結構，在二開中實現造斜和水平段的施工，從而能夠實現提高機械鉆速、縮短鉆井周期的目的。A1井的井身結構優化設計數據如表1所示。

表1 A1井井身結構設計數據

1.2 井眼軌跡的優化

一口水平井能否實現安全、優質、高效施工，井眼軌跡的優化設計是至關重要的。對于A1井來說，要想實現優快鉆井，在井眼軌跡設計過程中，降低施工摩阻和扭矩是關鍵，因此在進行井眼軌跡優化設計的過程中就要以施工摩阻和扭矩最小為設計目標，同時還要保證能夠有利于現場施工，因此最后決定采用直—增—穩—增—微增—水平的井眼軌跡設計方式，這樣設計的好處是在2個增斜井段之間設計一段穩斜井段用來彌補造斜工具造斜率的不足，同時在靶點前設計一小段微增井段，用來彌補目的層垂深的變化，這樣就更有利于現場施工，實現準確中靶了。優化設計后的井眼軌跡如表2所示。

2 優快施工技術

表2 優化設計后的井眼軌跡數據

2.1 鉆頭與造斜工具優選

在鉆井工程中，鉆頭是實現破巖的主要工具，而在水平井施工中，單彎螺桿鉆具又是實現增斜、穩斜和降斜的主要工具，因此對于該井來說主要對鉆頭和單彎螺桿鉆具進行優選。A1所在的區域施工巖性主要以泥巖、粉砂質泥巖為主，根據鄰井施工鉆頭使用情況，對鉆頭進行個性化設計和優選，在?311.2mm井眼采用國產混裝片5刀翼PDC鉆頭，在?215.9mm井眼鉆頭采用國產4刀翼PDC鉆頭，同時對使用的鉆頭進行強化保徑設計，提高鉆頭的穩定性。在螺桿鉆具的優選中根據不同廠家的螺桿鉆具施工參數和設計的造斜率需求，在造斜段選用低轉速、大扭矩5級1.5°單彎螺桿鉆具，在水平段選用低轉速、大扭矩5級1°單彎螺桿鉆具。

2.2 軌跡控制優化

在造斜段施工中，主要要保證工具的實際造斜率，鉆具組合為：?215.9mm鉆頭+?172.0mm單彎螺桿（1.5°）+鉆具浮閥+?165.1mm LWD+?165.1mm無磁鉆鋌×（8.5～9m）+?165.1mm螺旋鉆鋌（32～36m）+?127.0mm斜坡鉆桿+?127.0mm加重鉆桿×334.80m+?127.0mm鉆桿。施工中根據該套鉆具組合的實際造斜率和工具面角的穩定情況，最大限度地提高鉆井排量和鉆壓，強化機械參數和水力參數破巖，實現高鉆速。

在水平段施工中主要以穩平為主，鉆具組合為：?215.9mm鉆頭+?165.1mm旋轉導向+鉆具浮閥+?165.1mmLWD+?127.0mm無磁加重鉆桿×9.30m+?127.0m斜坡鉆桿+?127.0mm加重鉆桿×334.80m+?127.0mm鉆桿。施工中根據測得的伽馬、電阻率曲線，結合錄井巖性和全烴值，勤與地質導向人員溝通，勤調、少調井眼軌跡，保證軌跡沿著目的層行進。

2.3 鉆井液技術優化

一開采用鉀鹽共聚物鉆井液體系，密度1.15～1.25g/cm3，粘度50～70s。開鉆前用電阻率10Ω·m以上的清水60m3加膨潤土3000kg、純堿240kg，預水化24h后，加入HX-D將鉆井液粘度調整到設計要求，方可一開。鉆進過程中，主要以3%～5%的WDYZ-1和1.0%～2.0%的NH4-HPAN-2水溶液交替維護，另外每鉆進200m補加50～100kg的HX-D。

二開應用高性能水基鉆井液體系，密度1.35～1.40g/cm3，粘度45～80s。造斜段鉆進中，主要以降濾失劑和封堵防塌劑的水溶液交替維護，鉆進至造斜點之前100m加入潤滑劑，保證潤滑劑加量不低于3%，井斜角大于40°時添加1%～2%固體潤滑劑，改善泥餅質量，提高鉆井液潤滑性能。水平段施工中通過增粘劑調節鉆井液粘度及流型，保證鉆井液的攜砂性能，防止形成巖屑床，潤滑材料以潤滑劑為主，保證其含量不低于7%?，F場應根據實際情況合理調整鉆井液性能，既保證不污染地層又安全鉆進。

3 施工效果分析

A1井完鉆井深3305.00m，平均鉆速9.04m/h，水平段長1250.00m，各項指標均滿足甲方鉆井工程設計要求，全井無事故、復雜情況發生，取得了非常好的施工效果。

4 結論

（1）采用二開的井身結構和直—增—穩—增—微增—水平的井眼軌跡設計方式，保證了A1井的施工安全和高效。

（2）通過優選鉆頭和造斜工具，實現了高效施工，在軌跡控制中根據不同井段施工特點進行優化施工，保證了準確中靶。

（3）一開采用鉀鹽共聚物鉆井液體系，二開采用高性能水基鉆井液體系體系，保證了井下安全。

[1]孟祥波.齊平3井鉆井施工技術[J].探礦工程（巖土鉆掘工程）,2015,42(8):22-24.

[2]王佩平，王立亞，沈建文，等.胺類抑制劑在臨盤地區的應用[J].鉆井液與完井液，2011，28（3）：35-38.