大位移井鉆井技術(shù)在樁129-1HF井的應(yīng)用

文/牛洪波，勝利石油工程有限公司鉆井工藝研究院

近20年來，大位移井技術(shù)取得了重大的進(jìn)展，最大位移已經(jīng)突破11569m，在油氣勘探開發(fā)中顯示出了巨大的經(jīng)濟(jì)價值。勝利油田擁有400多公里的海岸線，已發(fā)現(xiàn)了多個近海油田，非常適合用大位移井勘探開發(fā)。部署完成的樁129-1HF井為勝利油田大位移井技術(shù)發(fā)展積累了良好的經(jīng)驗。

1 設(shè)計概況

樁129-1HF井位于樁西潛山和埕島潛山披覆構(gòu)造的結(jié)合部，目的層沙河街組沙二段；設(shè)計井深5539.66m，垂深3314.00m，水平位移3396.67m，水平段長度883.12m。二開下入Φ244.5mm技術(shù)套管；三開懸掛Φ139.7篩管完井。

2 施工難點

樁129-1HF井而言，其難點主要體現(xiàn)在以下幾個方面：1）穩(wěn)斜段長，優(yōu)選穩(wěn)斜鉆具組合比較困難；2）PDC鉆頭鉆時快，但滑動困難；牙輪鉆頭滑動容易，但鉆時慢，如何權(quán)衡軌跡和進(jìn)尺是一個突出的矛盾；3）大尺寸井眼攜巖困難，又特別是滑動鉆進(jìn)時攜巖問題更加突出；4）摩阻扭矩監(jiān)測容易，控制困難，需要多角度分析，多方面解決；5）鉆井參數(shù)和鉆井設(shè)備的匹配與協(xié)調(diào)困難，主要是鉆壓和頂驅(qū)扭矩的矛盾、排量與設(shè)備泵壓的矛盾。

3 施工技術(shù)

3.1 井眼軌道優(yōu)化設(shè)計

根據(jù)國外大位移井鉆井經(jīng)驗及部分鄰井鉆井經(jīng)驗，為了充分利用復(fù)合鉆進(jìn)增斜能力，加快鉆進(jìn)速度，對井眼軌道進(jìn)行了優(yōu)化，適當(dāng)降低了造斜率，有利于避免鉆具屈曲，以及后期起下鉆次數(shù)過多造成套管磨損。根據(jù)優(yōu)化結(jié)果，第一增斜段主要集中于館陶組地層，25°井斜以前造斜率8°/100m，首先將方位定準(zhǔn)確，然后設(shè)計了4°/100m的造斜率，增斜至井斜55.25°，施工時有利于提高鉆壓，提高鉆速，若增斜率高于或者低于設(shè)計造斜率，中間只需進(jìn)行少量調(diào)整，有利于井眼軌跡控制。穩(wěn)斜段可通過穩(wěn)斜鉆具組合實現(xiàn)，靶前增斜段可以再次采用鉆具組合自然增斜能力進(jìn)行增斜，有利于提高效率，降低滑動鉆進(jìn)工作量。

3.2 鉆具組合優(yōu)選

鉆具組合優(yōu)化是大位移井施工的重點，樁129-1HF井對鉆具組合優(yōu)選進(jìn)行了多種組合的嘗試，在二開井段主要對螺桿鉆具度數(shù)、欠尺寸扶正器尺寸和位置、鉆鋌下入數(shù)量等進(jìn)行了優(yōu)化。通過對比得到了一些經(jīng)驗：采用高度數(shù)單彎螺桿在復(fù)合鉆進(jìn)時通常也具有較強(qiáng)的自然增斜能力；欠尺寸扶正器距離鉆頭位置越遠(yuǎn)，鉆具組合復(fù)合鉆進(jìn)越容易增斜；欠尺寸扶正器尺寸越大，鉆具組合增斜能力越弱；鉆鋌下入數(shù)量對鉆具增斜能力也有較大的影響，鉆鋌數(shù)量越多，增斜能力相應(yīng)就小。在三開井段主要采取了“鉆頭+單彎螺桿鉆具+欠尺寸扶正器+無磁鉆桿”的鉆具組合，在穩(wěn)斜段和水平段則帶欠尺寸扶正器，而在增斜段則不帶欠尺寸扶正器，三開井段穩(wěn)斜段和水平段滑動鉆進(jìn)比例分別為7.5%和1.07%，現(xiàn)場應(yīng)用取得了良好的效果。

3.3 摩阻扭矩監(jiān)測

摩阻扭矩是大位移井施工的重點，因此需要特殊對待，樁129-1HF井對摩阻扭矩進(jìn)行了監(jiān)測和分析，主要通過現(xiàn)場數(shù)據(jù)與模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，從而確認(rèn)摩阻系數(shù)所處區(qū)間，從現(xiàn)場情況來看，摩阻扭矩監(jiān)測技術(shù)能夠?qū)κ┕て陂g井筒摩阻扭矩水平進(jìn)行一個科學(xué)的評估，為摩阻扭矩變化趨勢作出一個客觀的判斷，為現(xiàn)場技術(shù)措施的制定提供良好的依據(jù)。

3.4 井眼清潔技術(shù)

大位移井井眼清潔是一個非常重要的問題，井眼清潔涉及到的問題很多，主要包括鉆井參數(shù)、鉆井液性能、工程措施等，而鉆井液性能需要更多地考慮井壁穩(wěn)定、井筒壓力控制等，因此僅僅通過鉆井液性能來調(diào)整井眼清潔顯然是不全面的。目前大位移井井眼清潔首先要確定的就是最小攜巖排量。樁129-1HF對井眼清潔進(jìn)行了認(rèn)真的評價和分析，現(xiàn)場分析認(rèn)為Φ311.1mm井眼存在排量不足，清潔效果不佳的問題，而Φ215.9mm井眼清潔效果較好。針對Φ311.1mm井眼的問題，現(xiàn)場通過調(diào)整鉆井液動切力和動塑比，增加短起下鉆頻率、稠漿攜巖等一系列措施，確保了施工順利進(jìn)行。

3.5 鉆頭選型

鉆頭優(yōu)選需要充分考慮對地層的適應(yīng)性，同時還需要考慮優(yōu)快鉆井的因素，滑動鉆進(jìn)的能力等等。樁129-HF井上部井段館陶組含有礫石，不適合于采用PDC鉆進(jìn)，因此采用了牙輪鉆頭進(jìn)行鉆進(jìn)。穿過館陶組底部礫石層后隨即更換為PDC鉆頭鉆進(jìn)，部分井段因PDC滑動鉆進(jìn)難以有效傳遞鉆壓，則再次選用牙輪鉆頭。通過統(tǒng)計：館陶組牙輪鉆時約5.6-11.03m/h，平均鉆時7.16m/h；東營組牙輪鉆頭鉆時約2.27-3.87m/h，平均鉆時2.89m/h；東營組PDC鉆頭鉆時約7.2-14m/h，平均鉆時6.42m/h。

三開井段鉆頭優(yōu)選原則與二開比較接近，穩(wěn)斜段和水平段采用PDC鉆頭鉆進(jìn)，增斜段采用牙輪鉆頭鉆進(jìn)。牙輪鉆頭機(jī)械鉆速3.39-4.81m/h，平均4.6m/h；PDC鉆頭機(jī)械鉆速6.32-7.5m/h，平均6.83m/h；僅用5趟鉆完成了1539m進(jìn)尺任務(wù)；其中兩趟PDC鉆頭進(jìn)尺達(dá)到971m。

4 結(jié)論和建議

4.1 樁129-1HF井完鉆井深5341m，垂深3341.94m，水平位移3168.78m，創(chuàng)勝利淺海水平位移最大記錄，該井順利完鉆為勝利油田灘海油田開發(fā)和實施更大位移的大位移井積累了寶貴的經(jīng)驗。

4.2 通過該井施工，在鉆具組合優(yōu)選、摩阻扭矩監(jiān)測與控制、井眼清潔技術(shù)、鉆頭優(yōu)選等多個方面取得了寶貴的經(jīng)驗和認(rèn)識。

4.3 建議引入更多的新工藝、新技術(shù)、新工具；以解決大位移井在井眼軌跡控制、巖屑床清除、摩阻扭矩控制方面的難題，從而獲得更大的位移延伸能力。