關(guān)于永樂油田薄油層水平井鉆井施工的認(rèn)識(shí)和體會(huì)

王政偉

（中國石油大慶鉆探工程公司鉆井三公司技術(shù)服務(wù)分公司，黑龍江大慶163413）

水平井是目前國內(nèi)外高效開發(fā)不同油氣藏有效方式之一，大慶外圍葡萄花油藏主要為特低豐度薄互層油藏，未動(dòng)用儲(chǔ)量豐度平均18.8×104t/km，常規(guī)技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件下難以有效開發(fā)，老區(qū)挖潛厚油層剩余油同樣存在經(jīng)濟(jì)有效性的問題，隨著高精度地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用，利用水平井技術(shù)使這部分儲(chǔ)量經(jīng)濟(jì)有效動(dòng)用成為可能。

1 工程概況

1.1 地質(zhì)概況

永165-平72井位于永樂油田臺(tái)肇地區(qū)，是一口常規(guī)水平井，該地區(qū)葡萄花油層裂縫比較發(fā)育，以高角度構(gòu)造裂縫為主，它們成組出現(xiàn)，切穿深度較大，具有方向性明顯、分布規(guī)則及相應(yīng)的縫面特征，在泥質(zhì)巖中還有少量的低角度順層滑脫裂縫，通過12口取芯井657.53m巖芯裂縫和273塊薄片微裂縫統(tǒng)計(jì)，臺(tái)肇地區(qū)葡萄花油層校正以后的平均巖芯裂縫線密度為0.62條/m，裂縫主要在層內(nèi)發(fā)育，其切穿深度一般小于1m，在平面上的延伸長度一般小于10m，水平井鉆進(jìn)過程中應(yīng)注意漏失問題。

1.2 井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

永165-平72井井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下（設(shè)計(jì)參數(shù)見表1）：

井口坐標(biāo)：縱（X）5065127.64m；橫（Y）21650917.56m；

設(shè)計(jì)方位：磁方位271.93°；真北方位261.39°；網(wǎng)格方位260°；

完鉆垂深：1480.51m；完鉆斜深：2053.69m；水平位移：687.50m。

2 施工過程概況

2.1 直井段施工（0～1200m）

一開用?311.2mm PDC鉆頭鉆進(jìn)至1055m后下入?244.5mm表層套管。二開用?215.9mm鉆頭鉆至造斜點(diǎn)深度1200m。為確保直井段井身質(zhì)量，利用鐘擺鉆具組合和ESS測斜儀單點(diǎn)監(jiān)控井斜，定點(diǎn)測斜，起鉆前井斜為0.2°，小于設(shè)計(jì)要求的0.5°，為下一步定向鉆進(jìn)施工做準(zhǔn)備。

鉆具組合：?311.2mmPDC鉆頭+?203mm鉆鋌×2+?308mm螺旋穩(wěn)定器+?203mm變扣接頭+?197mm無磁鉆鋌+?203mm變扣接頭+?308mm螺旋穩(wěn)定器+?201mm變扣接頭+?178mm鉆鋌×6+?159mm變扣接頭+?159mm鉆鋌×6+?159mm變扣接頭。

2.2 造斜段施工（1200～1587m）

本井段選用1.5°?165mm螺桿為主力造斜工具，使用LWD進(jìn)行軌道監(jiān)控，施工中使用的1.25°螺桿的實(shí)際平均造斜率8.4°/30m，到井深1587m，井斜角86°，方位角262°，垂深井斜變化正常，基本與設(shè)計(jì)相吻合。考慮到井眼清潔、井徑規(guī)則和下部施工要求等問題，施工過程中短起下3次，并充分循環(huán)鉆井液清潔井底，大幅度活動(dòng)鉆具防止刮卡。

表1 永165-平72井井身軌跡設(shè)計(jì)參數(shù)

2.3 水平段施工（1587～1919m）

水平段施工以滿足地質(zhì)要求為主要目的，根據(jù)地質(zhì)要求，用原鉆具組合1.5°螺桿繼續(xù)增垂深向下探油底，到 1587m 時(shí)，井斜角 86.50°，方位 262.00°，垂深1473m，此時(shí)進(jìn)入油層，向上挑回到油層內(nèi)，起鉆換1.25°螺桿繼續(xù)水平段施工。水平段施工以旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)為主，輔以滑動(dòng)鉆進(jìn)，到1919m時(shí)，井斜角86°，方位角260°，此時(shí)，油層物性顯示極差，已穿出油層，沒有找到油層完鉆。通過調(diào)整控制工具面與鉆井參數(shù)，實(shí)現(xiàn)微增微降，達(dá)到調(diào)整方位的目的，將井眼軌跡嚴(yán)格控制在設(shè)計(jì)靶點(diǎn)內(nèi)。由于水平段井斜大，工具面不容易穩(wěn)定，造成糾斜困難，整個(gè)水平段井眼軌跡波動(dòng)較大。使用轉(zhuǎn)盤采用復(fù)合鉆進(jìn)能夠更好地清除巖屑床，水平段一般采用轉(zhuǎn)盤鉆穩(wěn)斜組合完成。水平段鉆進(jìn)，由于是目的層，巖性多為砂巖，選用6～7刀翼，小切削齒、短半徑的PDC鉆頭，配合螺桿鉆進(jìn)，機(jī)械鉆速非常理想。每鉆進(jìn)50～100m進(jìn)行短起下鉆，修復(fù)井壁，破壞巖屑床，防止復(fù)雜情況的發(fā)生。

3 鉆井液技術(shù)

3.1 直井段

該井直井段井徑大，地層松軟、易造漿，易發(fā)生井壁失穩(wěn)、攜巖性差等問題。因此鉆進(jìn)過程中要盡量使用大排量沖刷井壁，鉆井液要有良好的抑制性和攜巖性。該井段采用淡水配漿，鉆進(jìn)中不斷補(bǔ)入聚合物降濾失劑膠液，將鉆井液粘度調(diào)整至65s左右，pH值調(diào)整至8～9。表層套管下入前利用高粘切鉆井液進(jìn)行充分循環(huán)攜砂，清潔井眼，并加入一定量液體潤滑劑，以保證下套管和固井順利施工。鉆至造斜點(diǎn)前，不斷加入聚合物降濾失劑膠液進(jìn)行維護(hù)，抑制地層造漿，保證井眼規(guī)則和井壁穩(wěn)定。

3.2 造斜段和水平段

3.2.1 鉆井液性能要求

（1）潤滑性：水平井的井眼是彎曲的，在重力作用下鉆具總是靠向井壁。其接觸面積越大摩擦力就越大。這種摩擦力隨井深井斜的增加會(huì)越來越大，而這種摩擦力是水平井施工中必須克服的一大障礙，易發(fā)生井下事故。因此，為減少井下事故，水平井施工中必須提高體系的潤滑性。在鉆井液中加入足量的液體潤滑劑，提高極壓油膜的強(qiáng)度，配合石墨等固體潤滑劑改善泥餅表面潤滑性，控制中壓和高溫高壓濾失量，提高泥餅韌性，如能平衡地層壓力，應(yīng)盡量保持低密度鉆進(jìn)，特別是水平井段。

（2）攜砂性：攜巖能力是水平井段施工能否成功的關(guān)鍵。除工程上采取大排量洗井，提高鉆井液返速，進(jìn)行短起下鉆以破壞巖屑床之外，鉆井液流變性能的控制顯得尤為重要。實(shí)踐證明井斜在30°～60°時(shí)極易形成巖屑床，而巖屑床一旦形成想破壞是非常困難的。因?yàn)閹r屑之間的摩擦力要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于巖屑與鉆井液之間的摩擦力，此時(shí)，鉆井液的沖刷力顯得微不足道，導(dǎo)致工程上必須短起下鉆破壞巖屑床，造成井下復(fù)雜，雖然紊流攜帶巖屑的能力較好，但不利于井壁穩(wěn)定，因此，我們主要是通過提高鉆井液的動(dòng)塑比值，達(dá)到平板型層流來攜帶巖屑。

3.2.2 現(xiàn)場鉆井液維護(hù)

針對(duì)水平井特殊的鉆井液技術(shù)要求，該井采用乳液大分子聚合物鉆井液體系，以保證該井的順利鉆進(jìn)。斜井段鉆進(jìn)時(shí)，以聚合物膠液維護(hù)為主，加入0.5%～1.0%左右的粘土穩(wěn)定劑，控制地層的造漿，用PAC提高鉆井液的粘度和切力，保證鉆井液在造斜段的攜巖洗井能力。隨著井深增加，逐步加入JJPD和FT-1等防塌劑，提高鉆井液封堵防塌能力，維持井壁穩(wěn)定。同時(shí)，根據(jù)鉆屑返出情況及時(shí)調(diào)整鉆井液流變參數(shù)，動(dòng)塑比控制在0.5～1.0，鉆進(jìn)中使用四級(jí)固控設(shè)備，控制固相含量以保證鉆井液性能穩(wěn)定。工程上配合短起下、長起等措施，修整井壁，破壞斜井段的巖屑床，降低井眼中的巖屑濃度。

進(jìn)入水平段前，將潤滑劑和封堵防塌劑有效含量提高至設(shè)計(jì)上限，加入一定量的復(fù)合抑制劑，并加入降濾失劑NH4-HPAN，進(jìn)一步優(yōu)化鉆井液性能，降低API和高溫高壓濾失量，減少濾液向地層中滲透。隨著水平位移的逐漸增加，根據(jù)井下情況及時(shí)補(bǔ)充聚合物防塌潤滑劑，摩擦系數(shù)控制在0.05以內(nèi)，保證鉆井液的攜巖性能和潤滑性能。若鉆井液的粘度與切力變低，加入生物聚合物XC來提高鉆井液的粘度與切力，保證攜帶懸浮鉆屑的要求。

3.2.3 鉆進(jìn)過程中出現(xiàn)托壓現(xiàn)象

造斜井段特別是井斜在30°～60°井段時(shí)易出現(xiàn)托壓現(xiàn)象，主要有2種原因，一是鉆井液體系的潤滑性能差，鉆具粘附在井壁；二是由于鉆井液的攜砂能力不好，不能及時(shí)地將巖屑攜帶干凈而形成巖屑床。針對(duì)第一種情況可以采用在鉆井液中增加潤滑劑加量及瀝青類封堵劑，同時(shí)在鉆井液中加入玻璃微珠或塑料小球等固體潤滑劑，提高鉆井液的潤滑性及護(hù)壁能力，降低摩擦阻力；針對(duì)第二種情況可以利用稠漿舉砂、提高鉆井液的粘度，調(diào)整鉆井液的流型，使其具有較高的動(dòng)塑比，同時(shí)工程上要及時(shí)短起下鉆破壞巖屑床，解除托壓現(xiàn)象。

4 認(rèn)識(shí)與體會(huì)

（1）井眼軌跡控制方面。選擇合理的鉆具結(jié)構(gòu)有利于提高井眼軌跡控制精度，通過使用不同度數(shù)的單彎螺桿及調(diào)整鉆具組合，有利于達(dá)到穩(wěn)斜、微增、增斜目的，從而控制調(diào)整井眼軌跡的井斜、方位，進(jìn)入靶點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)鉆井目的。同一種鉆具組合在不同初始井斜角井段造斜率不同，井斜越大，造斜率越高，鉆井參數(shù)也有一定的影響。同時(shí)，水平井鉆井應(yīng)加強(qiáng)對(duì)鉆具扭矩、摩阻和疲勞應(yīng)力的計(jì)算分析，加強(qiáng)鉆具的管理，選擇安全系數(shù)較大的鉆具入井，減少鉆具事故。

（2）鉆井液技術(shù)方面。維持鉆井液良好的潤滑性是解決托壓問題的關(guān)鍵，并使用好四級(jí)固控設(shè)備，最大限度地清除有害固相，始終維持低固相鉆進(jìn)。

（3）鉆頭使用方面。高效PDC鉆頭可以提高機(jī)械鉆速，節(jié)約鉆井周期，提高經(jīng)濟(jì)效益。井斜超過30°后，可考慮使用短半徑、小切削齒的PDC鉆頭鉆進(jìn)，提高機(jī)械鉆速。

（4）管理方面。鉆前徹底檢查設(shè)備隱患，防止鉆進(jìn)時(shí)設(shè)備故障引起井下復(fù)雜，并加大培訓(xùn)力度，開好班前班后會(huì)，使技術(shù)措施得到貫徹執(zhí)行。同時(shí)，加大了鉆井液投入力度，配備了完整的固控系統(tǒng)，堅(jiān)持連續(xù)使用，抓好四級(jí)凈化，控制固相含量，保證鉆井液性能穩(wěn)定，減少摩擦阻力和扭矩，確保了井眼暢通，避免了井下復(fù)雜情況的發(fā)生。