永3-側(cè)平1深層小井眼側(cè)鉆水平井鉆井技術(shù)

唐洪林 孫榮華

摘? 要：永3-側(cè)平1井是利用老井永3井實(shí)施開窗側(cè)鉆的水平井，該井存在儲(chǔ)層埋藏深、側(cè)鉆點(diǎn)深、井底溫度高、軌跡控制難度大、井壁易失穩(wěn)等鉆井技術(shù)難題，通過綜合應(yīng)用側(cè)鉆水平井軌道設(shè)計(jì)技術(shù)、合成基鉆井液技術(shù)、開窗側(cè)鉆技術(shù)、優(yōu)選抗高溫儀器、側(cè)鉆水平井軌跡控制技術(shù)，順利完成了深井小井眼側(cè)鉆水平井施工，完鉆井深6111m，水平段長(zhǎng)402.13m，為利用老井側(cè)鉆水平井動(dòng)用深層低滲透油藏有效開發(fā)提供新的技術(shù)手段。

關(guān)鍵詞：永進(jìn)油田;深層水平井;側(cè)鉆;井眼軌道優(yōu)化設(shè)計(jì);軌跡控制

中圖分類號(hào)：TE245? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2019）06-0147-03

永進(jìn)油田位于新疆準(zhǔn)噶爾盆地腹部準(zhǔn)中3區(qū)塊，構(gòu)造位置位于準(zhǔn)噶爾盆地中央坳陷昌吉凹陷西段車莫低凸起的南翼[1]，總面積4742km2。自上而下為上第三系、下第三系、白堊系、侏羅系。鉆探的主要目的層為侏羅系西山窯組、三工河組。本井目的層為侏羅系西山窯組，地層壓力系數(shù)1.69，屬于超深層、超低滲、高壓異常油藏。

自2013年開始，先后完成了永1、永6、永1-平1井等8口井的施工。其中永1-平1井實(shí)際鉆井周期871.17d，復(fù)雜時(shí)間1183h，出現(xiàn)了井壁失穩(wěn)、卡鉆等復(fù)雜情況。導(dǎo)致鉆井周期長(zhǎng)，成本高。為了進(jìn)一步探索用側(cè)鉆水平井動(dòng)用永進(jìn)油田深層低滲透油藏有效開發(fā)，特設(shè)計(jì)并施工了永3-側(cè)平1井。

1 井身結(jié)構(gòu)

永3-側(cè)平1井利用老井永3井進(jìn)行開窗側(cè)鉆，根據(jù)本井的地層壓力預(yù)測(cè)分析、后期工藝和保護(hù)油氣層的需要，本井設(shè)計(jì)使用以下井身結(jié)構(gòu)，見表1。

2 深層側(cè)鉆水平井技術(shù)難點(diǎn)

（1）側(cè)鉆點(diǎn)深，單增剖面高造斜率設(shè)計(jì)，軌跡控制精度要求高[2-4]，一旦導(dǎo)向鉆具造斜率不穩(wěn)定，易引發(fā)井眼軌跡失控事故。

（2）井壁穩(wěn)定問題突出，可能導(dǎo)致復(fù)雜情況發(fā)生。永3井直井施工過程中，自吐谷魯群就陸續(xù)出現(xiàn)了井壁失穩(wěn)的問題，并多次導(dǎo)致卡鉆等復(fù)雜情況的發(fā)生，目前側(cè)鉆井施工地層清水河組和西山窯組地層同樣存在較為嚴(yán)重的井壁失穩(wěn)問題。

（3）鉆井液密度高，循環(huán)壓耗大，水力參數(shù)優(yōu)化空間有限。排量低，環(huán)空返速低，裸眼段井眼清潔度低，摩阻扭矩增加快，井底風(fēng)險(xiǎn)高。

（4）井底溫度高，對(duì)工具和儀器的耐溫性要求高[5]。預(yù)計(jì)井底溫度約為135.4℃，增加了儀器和螺桿鉆具故障概率。

3 深層側(cè)鉆水平井技術(shù)

3.1 側(cè)鉆軌道剖面優(yōu)化設(shè)計(jì)

（1）側(cè)鉆點(diǎn)優(yōu)選[6，7]

選擇地層相對(duì)穩(wěn)定、井眼相對(duì)規(guī)則井段，新井眼處于一套壓力系統(tǒng)內(nèi)，側(cè)鉆點(diǎn)考慮避開套管接箍，優(yōu)選造斜點(diǎn)為5355m。

（2）設(shè)計(jì)方位的優(yōu)化設(shè)計(jì)

根據(jù)地應(yīng)力研究結(jié)論，最大水平主應(yīng)力近似南北方向，方位0°、180°最有利于安全鉆進(jìn)，同時(shí)考慮儲(chǔ)層砂體的展布特征，確定鉆井方位為60°。

（3）軌道優(yōu)化設(shè)計(jì)[8]

結(jié)合永3井直井段測(cè)井資料，5410～5460m井段井徑擴(kuò)大率較大，井徑不規(guī)則，為了保證該井段的安全施工，軌道剖面設(shè)計(jì)為雙增剖面，該井段優(yōu)化狗腿度為5.85°/30m，下部井段5460～5714.65m（A靶點(diǎn)）狗腿度為9.18°/30m。優(yōu)化后的井眼軌道參數(shù)如表2。

3.2 合成基鉆井液技術(shù)

在對(duì)地層井壁失穩(wěn)機(jī)理認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，研發(fā)了高密度“低粘度”全合成基鉆井液體系，適合永進(jìn)油田鉆井需求。（表3）

3.3 開窗側(cè)鉆工具優(yōu)選

本井采用斜向器+銑錐開窗方式。選用的斜向器如表4。同時(shí)，選用配套的Φ150mm銑錐。

3.4 螺桿及隨鉆測(cè)量工具優(yōu)選

針對(duì)深層水平井，綜合考慮工具井下工作時(shí)間長(zhǎng)、造斜率適中、可靠性高三方面因素，永3-側(cè)平1井增斜段優(yōu)選彎角1.75°和1.5°螺桿、水平段采用彎角1.25°螺桿;定向隨鉆測(cè)量?jī)x器優(yōu)選勝利鉆井院研制的HT-MWD隨鉆測(cè)量?jī)x，工作溫度-25～175℃。

3.5 開窗側(cè)鉆及軌跡控制技術(shù)

3.5.1 開窗側(cè)鉆技術(shù)

（1）斜向器坐掛施工[8]

鉆具組合：Φ147mm斜向器×4.85m+Φ120mm定向接頭+Φ88.9mm加重鉆桿+Φ120mm轉(zhuǎn)換接頭+Φ101.6mm鉆桿

2018年3月20日3：00下鉆至井深5353m，開始準(zhǔn)備陀螺測(cè)量斜向器工具面，斜向器斜面坐掛井深5355～5357.60m，坐掛完成后起鉆，于03月21日3：00起鉆完。

（2）磨銑套管施工

鉆具組合：Φ150mm銑錐+Φ120mm鉆鋌+Φ120mm回壓凡爾+Φ88.9mm加重鉆桿+Φ120mm轉(zhuǎn)換接頭+Φ101.6mm鉆桿

施工井段：5355.00～5363.00m。鉆進(jìn)參數(shù)：鉆壓0.5-40kN，轉(zhuǎn)速：30-60rpmim，排量14L/s。鉆井液參數(shù)：密度1.81g/cm3，粘度74s。

2018年3月27日3：00下鉆至斜向器頂端5355m，開始磨銑套管作業(yè)，磨銑至井深5363m進(jìn)行修窗作業(yè)。

（3）修窗作業(yè)

從開窗點(diǎn)到出窗位置要進(jìn)行3次左右修窗;修窗時(shí)，鉆壓控制在20kN以內(nèi)，轉(zhuǎn)速90～120r/min，送鉆均勻、平穩(wěn);銑錐進(jìn)出窗不憋不掛時(shí)，修窗結(jié)束。

3.5.2 井眼軌跡控制技術(shù)

（1）斜井段井眼軌跡控制技術(shù)（5363～5737m）

鉆具組合：Φ149.2mm鉆頭+Φ120mm1.75°/1.5°螺桿（無扶）+Φ120mm回壓凡爾+Φ120mmMWD座鍵接頭+Φ88.9mm無磁承壓鉆桿+Φ120mm無磁短節(jié)+Φ120mm轉(zhuǎn)換接頭+Φ101.6mm鉆桿

鉆進(jìn)參數(shù)：鉆壓40～80kN，復(fù)合鉆轉(zhuǎn)速40r/m，排量：10L/s，泵壓29MPa。鉆井液參數(shù)：密度1.88～1.90g/cm3，粘度75～85s。

主要技術(shù)措施：井眼軌跡前期由于設(shè)計(jì)狗腿度低，下入1.5°螺桿鉆具，滑動(dòng)鉆井狗腿度能達(dá)到9°/30m，采用滑動(dòng)復(fù)合相結(jié)合的方法。后期井段，下入1.75°螺桿鉆具，定向井段狗腿度能達(dá)到12°/30m，井斜由4°增至87.3°，根據(jù)地質(zhì)要求，進(jìn)入水平段鉆進(jìn)。

（2）水平段井眼軌跡控制技術(shù)

鉆具組合：Φ149.2mm鉆頭+Φ120mm1.25°/1.5°螺桿（無扶）+Φ120mm回壓凡爾+Φ120mmMWD座鍵接頭+Φ88.9mm無磁承壓鉆桿+Φ120mm無磁短節(jié)+Φ120mm轉(zhuǎn)換接頭+Φ101.6mm鉆桿

鉆進(jìn)參數(shù)：鉆壓40～60kN，復(fù)合鉆轉(zhuǎn)速，40r/m排量：12L/s，泵壓36～38MPa。鉆井液參數(shù)：密度1.88～1.95g/cm3，粘度90～150s。

主要技術(shù)措施：水平段主要以穩(wěn)斜為目標(biāo)，實(shí)鉆中，實(shí)時(shí)根據(jù)地質(zhì)導(dǎo)向隨鉆測(cè)量數(shù)據(jù)和錄井巖屑、氣測(cè)值等綜合解釋，調(diào)整井眼軌跡，保證其在油層中的最大鉆遇率。

4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果

（1）完鉆井深：6111.00m，垂深：5596.41m;水平位移：641.52m，水平段長(zhǎng)：402.13m。

（2）鉆井周期171.25d，處理復(fù)雜情況時(shí)間18小時(shí)，復(fù)雜時(shí)效0.44%，永1-平1井復(fù)雜時(shí)間1183h，比永1-平1井復(fù)雜時(shí)效縮短1165h，縮短98.5%。

5 結(jié)論與建議

（1）永3-側(cè)平1井順利實(shí)施，充分證明了利用側(cè)鉆水平井鉆井技術(shù)可動(dòng)用深層低滲透油藏難動(dòng)用儲(chǔ)量，為永進(jìn)油田后續(xù)勘探開發(fā)奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。

（2）通過綜合應(yīng)用側(cè)鉆軌道剖面優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)、優(yōu)選鉆具組合、開窗工具和隨鉆測(cè)量?jī)x器、合成基鉆井液體系、井眼軌跡控制技術(shù)等系列技術(shù)，較為成功的完成了該井的鉆探目標(biāo)。

（3）本井采用合成基鉆井液體系施工，減少了因?yàn)V液作用造成地層水敏性礦物水化膨脹產(chǎn)生掉塊;通過處理劑加量控制、流變性控制和固控設(shè)備的合理使用，實(shí)現(xiàn)了井壁穩(wěn)定和潤(rùn)滑防塌的作用，保證了該井的順利實(shí)施。

（4）本井平均機(jī)械鉆速為0.34m/h，今后應(yīng)不斷開展提高破巖效率方面的研究，配套相關(guān)高效率破巖工具和配套工藝技術(shù)，實(shí)現(xiàn)安全、高效鉆井。

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