伊拉克鉆井技術的研究與應用

付標(中國石油集團長城鉆探工程有限公司工程技術研究院，遼寧 盤錦 124010)

0 引言

伊拉克油田項目是長城鉆探在海外高端石油市場上中標的第一個鉆井總承包項目。該地區地質情況復雜，Weatherford等國際知名公司在此施工過程中惡性卡鉆等事故頻發；也未達到甲方期望。針對上述難題，長城鉆探組織鉆、錄、測等專業開展協同技術攻關，研究并集成公司特色優勢技術，從根本上解決了該地區工程技術服務施工難題。為長城鉆探公司進軍國際高端市場提供了可借鑒的經驗。

1 前期作業現狀

該區塊主要是定向井，之前威德福在該區塊定向井鉆井平均周期為73天。

(1)卡鉆風險高

長城鉆探伊拉克項目部先后在E平臺和F平臺進行了前兩輪井鉆探作業，E30P井和F22P井均發生卡鉆事故，卡鉆風險極高。

(2)定向儀器LWD

LWD成為二開定向鉆進以來影響鉆進速度的最主要因素，共發生4次故障，均導致起鉆、維修或更換儀器。共影響工時91小時，其中LWD故障3次，影響工時62小時，貝克休斯LWD故障1次，影響工時29小時。影響施工隊20小時，影響GW52隊71小時。提高LWD 性能已經迫在眉睫。

鉆井風險高，施工周期長，設備受限等多種因素下，長城施工的第一口井E30P，設計周期僅60天，實際鉆井周期78.15天，落后設計周期18.15天。如何解決鉆井技術攻關問題，通過鉆井設計方案優化和關鍵技術突破，縮短鉆井周期，成為了項目的首要任務。

2 區塊大包井作業施工方案

鉆井施工方案在積極消化吸收國外先進鉆井經驗的基礎上，將井場設計、鉆機運行方式、完井等納入流水線式組織運作。方案設計整體考慮軌跡走向和防碰問題，做好施工順序安排，實現井組軌跡的優化，降低施工難度和風險。

根據區塊井位部署，分析認為存在的施工難點主要包括以下五點：(1)平臺共28口井，每排14口井，井口間距一般為10 m，每完成一口井后，鉆機隨即平移到下一井位施工，密集式布井使得防碰問題成為了我們的首要難題。(2)水平井偏靶距較大，最大偏移距1 000 m，造成井眼三維空間旋轉，增斜與大幅度扭方位并存，井眼軌跡控制難度加大，有軌跡失控、卡鉆等風險。水平井偏靶距較大，使造斜點上移，增加復合井眼井段，易形成鍵槽，中完技術套管下入難度增大。(3)一開為長段松軟泥巖，極易水化膨脹，造漿嚴重，采用礦化度高的鹽水配制泥漿，否則會大幅降低機械鉆速，同時容易造成鉆頭和扶正器泥包。二開為定向井段，44.45 cm的PDC鉆頭為了便于定向，設計的保徑帶較短，長井段定向鉆進，容易造成鉆頭縮徑。三開，垂深2 150～2 250 m井段存在含量超過80%的頁巖段，頁巖段較純且厚，易剝落掉塊，井徑極不規則(井眼平均擴大率超過30%)，井斜大于40°的井，為長段穩斜段，容易在該井段堆積巖屑形成巖屑床，導致起鉆困難、易憋泵、易卡鉆。灰巖泥質含量較高，壓實程度低，孔隙較發育，易吸水膨脹，鉆屑易分散，造成鉆井液固相含量快速升高，導致起鉆困難。(4)油層滲透性較強，使用密度過高，正壓差高，壓差可達6.3 MPa，極易發生壓差卡鉆。(5)定向井儀器仍然出現沒有信號的問題，增加起下鉆次數，不僅對井下安全造成危險，而且浪費了大量的時間維修儀器。

根據這些施工難點，結合鉆井施工特點，制定鉆井工程施工方案。

3 鉆頭和鉆井參數設計

油田目的層普遍在2 400～2 500 m之間、地層老、牙輪鉆頭可鉆性差，鉆頭應根據巖石可鉆性并參考鉆頭使用情況進行選擇。試驗表明，PDC鉆頭可鉆性級別最高達到10.0～15.0 m，機械鉆速很快。 推薦采用PDC鉆頭，定向段選擇保徑PDC鉆頭，以提高鉆頭壽命，縮短鉆井周期。

為提高機械鉆速，縮短鉆井周期，二開全部使用PDC鉆頭鉆進。鉆頭方面44.45 cm和31.115 cm 井段該井首次選用鉆技服鉆頭，相比NOV鉆頭，鉆技服鉆頭切片傾角更小，侵入地層多攻擊性更強。并且均選用直刀翼設計，更有利于井底巖削清潔。兩個開次的鉆頭在保徑方面均采用合金柱取代NOV的硬質復合晶體，保徑效果更好。

4 鉆井液設計

根據井眼鉆井特點，對以往鉆井液體系進行了優化。

(1)一開為長段松軟泥巖，極易水化膨脹，造漿嚴重，采用礦化度高的鹽水配制泥漿，否則會大幅降低機械鉆速，同時容易造成鉆頭和扶正器泥包。

(2)二開為定向井段，使用淡水配新漿80～100 m3；淡水+0.2%燒堿+2%SPF-1+1.5%PAC-LV；加入1%～1.2%包被劑K-inhib，并持續加入，保持泥漿中的有效含量；鉆進時，膠液采用PAC-LV、 SPF-1、燒堿、純堿維護；粘度保持在34～40s。

(3)三開、四開泥漿轉化，盡量降低地面泥漿的固相含量，補充水到需要量，加入NaCl使氯離子含量達到80 000 mg/L以上，加入2%SPF-1+1.5%PAC-LV，調整粘度到35左右，失水不高于4 mL/30 min左右；鉆進時加入1%～1.2%包被劑K-inhib，從三開開始到四開完鉆，持續加入，保持泥漿中的有效含量。

(4)低壓地層防漏堵漏措施

①下鉆時，嚴格控制下放速度，分段打通水眼、循環鉆井液，避免產生壓力激動，導致井漏；下鉆到底或接單根開泵時，排量由小到大，嚴禁開泵過猛憋漏地層；堅持短程起下鉆，配合稠塞清掃，保持井眼清潔和暢通；②Dammam易發生井漏，鉆遇該層以防漏為主，提前加入隨鉆堵漏劑及部分堵漏材料，適當提高鉆井液粘度，保持足量的鉆井液，進Dammam前盡可能將密度控制在1.15 g/cm3以內，以防Dammam發生壓力誘導性井漏；

(5)易垮塌地層井壁穩定措施

①嚴格控制鉆井液濾失量，防止因泥巖井段水化縮徑起鉆抽吸引起井壁坍塌；②優化處理劑配方，采用強封堵、強抑制等技術，最大程度地減緩了頁巖垮塌程度，保證了井壁穩定，避免了塌卡事故的發生。

(6)潤滑防卡、摩阻扭矩控制措施

①優選潤滑材料品種，固體潤滑劑和液體潤滑劑復配使用，增強了潤滑防卡能力，極大地降低了粘附卡鉆的風險。進入頁巖層前，加入2%～3%瀝青，盡量降低失水(小于4.0 mL/30 min)；水平段鉆進時，適當提高泥漿粘度(40 S)，加入1%～2%塑料小球進一步增加體系的潤滑效果。②采用固、液潤滑劑相結合，通過對各種潤滑劑的優選和復配，特別是進入頁巖地層和水平段前，加入6%～10%潤滑劑(頁巖地層和水平段到10%)和3%～4%石墨，保持摩阻系數不大于0.069 9，增強鉆井液潤滑能力，有效緩解托壓問題，降低摩阻與扭矩。在F27P水平井使用效果較明顯，該井偏靶距1 318 m，3 059 m定向，定進后期托壓問題得到了有效緩解。

5 結語

大包井技術攻關研究與現場試驗，從井位部署、搬家安裝、快速鉆井等全面的開展攻關技術研究，通過一體化管理，整合資源流水作業；生產協調深度融合，實現無縫隙配合；優化結構，精細分工，使生產要素優化配置，通過大包井集成化鉆井技術，降低開發成本，提高開發效果。在項目運行過程中形成了一系列配套技術、企業標準、操作規程、大包鉆井技術模板等成果。創新形成如下技術：

(1)單平臺、多井數、大偏移距[1]水平井三維井眼軌跡優化設計及控制技術。該技術很好地解決了區塊工廠試驗平臺20口井、19口常規井的多井防碰問題、井眼大，軌跡控制難的問題，水平井最大位偏移距達1 000 m，該技術達國內先進水平；

(2)通過標準化操作和精細化組織管理，集成應用井場優化布局、鉆機整體平移、精細化作業施工程序、即時壓裂施工，油井投產等技術，實現鉆井、完井、壓裂、投產，無縫銜接，提高了生產時效，有效地降低了成本，該技術達國內先進水平；

(3)大包井集成應用快速鉆井技術，集成應用了井眼軌跡優化、鉆柱力學分析、鉆具優化組合、自主研發高性能抗研磨鉆頭、科學鉆井液及完井設計等技術，最終形成了定向井、裸眼井和水平井鉆井設計模板，該技術達國內先進水平。提前完成20口井全部鉆井和壓裂投產任務，取得了伊拉克區塊三個鉆井記錄的突出業績，即大井斜定向井的最快鉆井記錄，并獲得最佳承包商的光榮稱號，該項目的成功也為開發區塊油田摸索出一種新的高效、降本的大包開發模式。