優快鉆井技術在D油田淺層水平井中的應用

張佳音

（大慶鉆探工程公司鉆井二公司，黑龍江大慶163413）

D油田淺層水平井由于目的層埋深和井深均較淺，開發周期相對較短，為了節約成本技術套管下深淺，甚至取消了技術套管，導致裸眼井段較長，造成新問題的同時，也導致施工中本來存在的問題被不同程度的“放大”，增加了鉆井施工的難度。

1 施工難點及存在問題

1.1 施工難點

（1）淺部地層成巖性差，膠結疏松，鉆井過程中易漏、易塌和堵鉆頭水眼。

（2）鉆井區塊部分探井黑帝廟油層見氣顯示，施工中易氣侵、易發生淺氣層井噴。

（3）N二段地層發育大段泥巖，泥巖吸水水化膨脹易剝落，造漿性能強，鉆井過程中易發生井塌、鉆具泥包及卡鉆事故。

（4）位于斷層附近的設計井，鉆井過程中易井漏。

（5）部分設計井P油層已投入注水開發，鉆井過程中易發徨油水侵。

（6）部分井地層傾角較大，最大地層傾角7.7°，鉆井過程中直井易斜，定向井直井段軌跡控制難度大。

（7）油層部位鉆進時易油氣水侵、易井噴。

（8）井眼大，地層軟，造斜率不容易控制。大斜度穩斜段，摩阻扭矩大。

1.2 存在問題

（1）D油田淺層水平井技術套管被取消后，裸眼段鉆遇大段泥巖，鉆井施工中鉆具泥包問題十分嚴重，2018年共施工30口水平井，發生泥包鉆具復雜15口井，占比高達50%。

（2）由于三維軌跡設計、裸眼井段增長、水平段頻繁找層等原因，導致井眼軌跡不規則，造成鉆進摩阻大、起下鉆遇阻、電測遇阻、下套管不暢等問題。

（3）受斷層影響，目的層構造深度會發生變化，著陸垂深與設計有偏差，導致角度調整幅度較大，造成著陸時鉆進速度極慢，嚴重制約了鉆井速度。

（4）由于油層薄、豐度低以及斷層發育等影響，在水平段鉆進時頻繁找層，致鉆出的井眼不規則，鉆進時摩阻扭矩大。

（5）技術套管取消后，水平井裸眼井段增長，對鉆井液抑制性、潤滑性要求大幅提高。

2 軌跡剖面設計優化

井身剖面設計的原則：一是保證鉆井施工安全、快速、高效；二是盡量減小鉆機負荷；三是有利于采油工程。

從力學分析的角度和現場施工的具體情況來，在彎曲井段，隨著鉆柱所受張力的增加，鉆柱加在井壁上的力也增大，從而增大了鉆柱與井壁之間的摩擦阻力。因此，造斜點應盡可能選的深一些，盡可能縮短造斜點到目標點的長度。在滿足鉆井目的的前提下，應可能選擇比較簡單的剖面類型，力求彎曲軌道段最短，以減小井眼軌跡控制的難度和鉆井工作量，有利于安全、優質、高效鉆井，從而降低成本。

以往D油田淺層水平井多采用“直—增—穩”三段制，三段制軌跡控制的特點是剖面簡單、操作復雜，需要頻繁的測量井斜和方位數據，及時調整軌跡。但是,由于隨著淺層水平井的靶半徑的縮小、進入目的層井斜的要求及滿足防碰要求。我們通過對比分析，得出結論在造斜段采用五段制“直—增—穩—降—穩”的軌跡，更能滿足設計對井眼軌跡控制的要求，這樣設計，井眼軌跡更加平滑，調整頻次降低，操作更加簡單，同時在保證井身質量的情況下，下移造斜點，減少了調整控制井段的長度，井眼控制更加方便，大大提高了鉆井時效。

3 鉆具組合優化設計

鉆具組合是我們有效控制井眼軌跡的手段之一，它的作用是讓井眼軌跡按照我們設計的方向進行。隨著科技的不斷發展，水平井鉆具組合也在不斷地優化，尤其是在隨鉆控制儀器及動力鉆具不斷進步后，增斜鉆具、穩斜鉆具及井斜方位控制軟件均得到了不同程度的發展。我們針對淺層水平井井眼軌跡控制技術的特點、難點，結合鉆具組合的受力特點，通過分析五段制軌跡對鉆具組合的特殊要求，得出了五段制鉆具組合的受力特點，根據特點優選了鉆具組合，保證了淺層水平井的順利中靶和安全、高效施工。結合現場施工特點優選了3套鉆具組合如下所示：

（1）造斜段穩斜鉆具組合：?215mmPDC+?199mm SST+?158mm NMDC+?199mm SST+?158mmDC+?199mmSST+?158mmDC+?127mm DP。該鉆具組合適用于造斜段，為穩中偏“調”的鉆具組合，在穩斜的同時可以通過動力鉆具進行快速井斜調整，保證造斜段的造斜率，提高中靶概率。

（2）水平段穩斜鉆具組合：?215mmPDC+?199mm SST+?158mmNMDC+?158mmDC+?199mmST+?158mmDC+?199mmSST+?159mmDC+?127mm DP。該鉆具組合適用于水平段，為穩中偏“控”的鉆具組合，水平段井斜變化較小，井斜控制以穩為主。

（3）水平段調整鉆具組合：?215mmPDC+?158mm NMDC+?199mmSST+?158mmDC+?199mmS?ST+?158mmDC+?127mmDP。該鉆具組合主要是為水平段大幅度調整井斜所設計的，針對多靶點、井斜和方位調整頻次較高的地層，使用該鉆具組合可以快速實現對井斜和方位的調整。

4 淺層水平井軌跡控制技術

（1）D油田淺層水平井開發目的層以薄差、邊際油層為主，因此鉆井施工的特點是防碰繞障、井斜方位測量頻繁，因此工作之中是井眼防碰。實際工作中我們通過加強對臨井老井數據的分析，制定多種設計方案并進行優化；軌跡控制過程中，通過加密測量井斜和方位，及時分析數據，認真計算和實時監控，及時調整井眼軌跡，優化鉆進施工參數，滿足了井眼軌跡連續平滑的設計要求，降低了狗腿度，同時有效避免了井眼相碰復雜事故的發生。

（2）在實鉆軌跡控制過程中，在滿足地質開發要求的前提下，我們一般采取軌跡落后控制的方法，效果很好。經過多年的研究及現場試驗，實鉆軌跡落后控制，是一種對淺層水平井軌跡控制十分有益的方法，具有以下幾個特點：一是較大幅度地增加了復合鉆進井段的長度，有效提高了機械鉆速；二是避免了因目的層上移，井斜超前造成的中靶失敗；三是減少了因井斜控制不利引起的更換鉆具組合，減少了起下鉆次數，提高了鉆井時效。

5 鉆井液設計優化

5.1 鉆井液體系優選

針對淺層水平井施工技術難點，要求鉆井液具有很強的抑制性，抑制大段泥頁巖造漿；良好的封堵能力，有效封堵地層大孔隙和微裂縫；優質的潤滑性能，保證長裸眼段安全高效施工。為滿足以上施工要求優選使用具有強抑制高潤滑性的鉀鹽聚合物鉆井液體系。

維護要點：

（1）膨潤土含量控制在3%左右，防止后期粘切過大，不好控制。

（2）膠液按進尺補充，鉆井液藥品濃度大陽離子聚合物0.4%，小陽離子穩定劑0.6%，保證鉆井液的抑制能力。

（3）鉆進過程中用銨鹽、降粘劑及防塌降濾失劑水溶液調整好粘度、切力，維護好鉆井液性能。

（4）鉆進過程根據施工摩阻情況加入適量的潤滑劑以保證鉆井液潤滑性能。

（5）鉆進過程中按補充2%的隨鉆封堵材料，保證鉆井液的封堵性。

（6）強化固控設備的使用，振動篩、除泥器使用率達到100%，離心機視現場情況使用。

6 現場應用

在鉆進過程中每打完一個單根要進行充分循環劃眼后再鉆進下一個單根，保證巖屑及時返出。2019年優快鉆井技術在D油田淺層水平井施工中應用6口井，鉆井時效達到了明顯的提高，相關數據如表1所示。

表1 6口井施工情況

應用的6口淺層水平井，平均井深2310m，平均鉆井周期20.33d，平均機械鉆速23.97m/h，施工順利無復雜情況發生。較紙上鉆井方案平均減少3.7d，鉆井時效較以往施工大大提高。

7 結論

（1）優快鉆井技術可以有效提升D油田淺層水平井的鉆井時效。

（2）軌跡剖面設計和鉆具優化為軌跡的實控提供了很大方便，提高了鉆井速度。

（3）淺層優快鉆井技術為以后高效施工淺層水平井提供了技術保障。