D油田深層氣水平井鉆完井技術

李占明

（大慶鉆探工程公司鉆井二公司，黑龍江大慶163413）

X深1區塊位于X斷陷中部，為一個受X中斷層控制的NNW向延伸的構造帶，整體表現為南高北低、中部高東西兩側低，X中斷裂貫穿全區。斷裂西部為深凹區，地層發育較全；斷裂西側Y組地層發育Y一段和Y四段，缺失Y二段和Y三段地層。斷層延伸長度大于25km，走向為NNW向，斷距自北向南由600m減小到50m，中部斷距200m左右。

1 施工難點

（1）T組等上部地層成巖性差，膠結疏松，鉆進時應做好鉆井液維護和處理工作，防止井塌和井漏的發生。

（2）N四段、N三段地層發育硬夾層，鉆井過程中注意防斜。

（3）N一、二段和Q組發育大段泥巖，泥巖易吸水水化膨脹剝落、造漿性能強，鉆井過程中防井塌卡鉆，同時預防鉆具泥包。

（4）該區地層含CO2氣體，應預防CO2氣體腐蝕和對環境的影響。

（5）油氣層部位鉆井過程中，注意預防油氣侵和井噴。

（6）全井鉆井過程中，做好井控工作，預防井噴事故發生。

（7）深層基底巖性研磨性強，可鉆性差，限制了PDC鉆頭的應用，鉆井速度慢。

（8）目的層巖性復雜，處裂縫發育區，易井漏，特別是水平段防漏堵漏尤為重點。

（9）地質預測本井全井段地層壓力系數1.00~

1.13，地層承壓能力低，完井固井防漏問題突出。

2 工程技術優化設計

為了高效施工深層氣平井，對原有的施工技術方案進行了優化，通過優選鉆具組合、技套井段防斜打直措施、三開軌跡控制、水平段防漏等方面的優化，實現安全高效施工深層氣水平井的目的。

（1）技套井段長，為有效防斜打直，鉆具組合選裝203無磁，精準測量井斜和方位、數據。為施工參數調整提供準確數據。

（2）使用螺桿和液動旋沖工具提速。二開技套下部地層適合PDC鉆頭鉆進，使用液動旋沖工具配合PDC鉆頭提速，達到較好的提速效果。

（3）優選高效鉆頭進行造斜段、水平段施工。結合近期新鉆井施工經驗，優選復合鉆頭、進口休斯牙輪鉆頭，提高機械鉆速。

（4）優選先進鉆井液、固井水泥漿體系。嫩江組、青山口組大段脆性泥巖易導致井壁失穩，水平段較長易井漏、井塌，優選鹽水鉆井液體系，加強鉆井液抑制性、潤滑性、封堵性，降低縮徑、擴徑井段比例，防泥環和泥包，保證井眼規則，提高井身質量。

（5）強化鉆井參數。采取大排量、大鉆壓、大扭矩，高轉速、高泵壓的“三大兩高”工程措施，保證井眼清潔、提高機械鉆速。

（6）強化施工組織和設備的維護保養，做到各施工環節的無縫對接，減少非生產時間，提高鉆井時效。

3 技術方案優化

合適的鉆具組合結構對高效鉆井的實現意義重

大，尤其是對于深井施工來說，由于施工周期長，井深、地層相對復雜，減少一次起下鉆的時間，對于高效施工十分有意義。為了達到深層氣水平井高效鉆進，對直井段、造斜段、水平段施工的鉆具組合進行了優化。

3.1 一開施工技術方案

一開重點開直井眼，防止上部地層井漏、井塌，鉆至四方臺組穩定地層，保證下套管和固井作業順利進行。

3.1.1 鉆頭及鉆具組合

（1）鉆井參數如表1所示。

表1 鉆井參數

（2）鉆具組合。塔式鉆具：?445.5mm鉆頭+?227mm鉆 鋌+?203mm鉆 鋌+?179mm鉆 鋌+?138mm鉆桿。

3.1.2 鉆井液體系及維護處理要點鉆井液體系：膨潤土混漿。主要維護處理措施：

（1）按配方要求，向配漿罐中加入所需純堿，攪拌溶解20min后，使用混合漏斗或剪切泵加入膨潤土粉，持續攪拌水化16h以上，粘度達40s以上方可開鉆。

（2）表層施工要加強坐崗，勤測鉆井液密度、粘度，發現性能變化要分析原因，及時調整；振動篩篩布在不跑漿的前提下，必須使用高目數篩布，除砂器必須使用。

（3）勤觀察返砂，防止憋漏或地層薄弱處漏失，另外，表套必須坐在泥巖上。

（4）一完起鉆前要將密度提高0.02g/cm3，起鉆嚴防抽吸。

（5）要確保施工的連續性，不能打打停停。

（6）固表層套管時，嚴禁水泥及混漿進入泥漿坑。表層施工完候凝期間，清理錐形罐及循環系統沉砂。

（7）要求排量不低于60L/s，完鉆后充分循環洗井，以保證下套管和固井作業順利進行。

3.2 二開施工技術方案

3.2.1 鉆具組合

以單鐘擺鉆具組合為主：?312mm鉆頭+?229mm鉆鋌+?308.0mm穩定器+?229mm鉆鋌+?203mm鉆鋌+?178mm鉆鋌+?138mm鉆桿。

3.2.2 鉆井液體系及維護處理措施

（1）鉆井液體系：低固相鹽水鉆井液體系。

（2）主要維護處理措施：

①現場一開固井結束后，將罐清理干凈。

②二開前，配制約200m3鉆井液，配土漿50m3。嚴格按加藥配漿。土漿充分水化后，土漿與膠液利用地面循環設備混合均勻，利用加重泵充分剪切泥漿，入井鉆塞前跑直通1h，充分剪切后方可用新漿鉆塞開鉆。

（3）N組地層造漿性強，以強抑制性為主，其中N二段含油頁巖容易剝落掉塊，維護要點如下：降低失水量，保持充足的封堵材料，保證密度在設計上限，提供井壁足夠的支撐力。進入N二前進行一次長短起下作業（起鉆至表套），修整井壁，以及增加循環時間，使井底巖屑充分返出，保證井眼通暢。

（4）Q組，Q二三段中上部造漿性較強，Q二三段下部和Q一段易剝落掉塊，本井段以強抑制性和封堵性為主。

（5）Q組紫紅色泥巖造漿性比較強，同時由于砂泥巖交互出現，又存在剝落掉塊，井壁穩定性差。結合以往深井二開劃眼復雜，原因分析為：Q組為砂泥巖交替分布，紫紅色泥巖質軟，易水化膨脹；從錄井巖性描述數據分析，Q組砂巖最高含量達50%，滲透率高，鉆井液封堵性不能滿足施工要求，易形成虛厚泥餅；二開期間長時間未進行長起修整井壁，環空不暢造成阻卡。

3.3 三開施工技術方案

3.3.1 鉆具組合

根據鄰井實際施工情況，確定組合為：?215.9mm鉆頭+173.0mm鉆具止回閥+?178mm提速工具+?178mm無磁鉆鋌+?178mm鉆鋌+?213.0mm穩定器+?178mm鉆鋌+?213.0mm穩定器+?178mm鉆鋌+?167mm螺旋鉆鋌+?138mm加重鉆桿+?138mm鉆桿。

3.3.2 鉆井液體系及維護處理措施

（1）鉆井液體系：深層水平井高性能水基鉆井液體系。（2）鉆井液維護處理措施：

①現場二開固井結束后，將罐清理干凈并用清水洗罐1~2遍，配漿前取罐內清水測氯根。

②嚴格按加藥順序配土漿和膠液1。

③土漿充分水化后，通過漏斗加入土漿護膠液，然后將護膠后的土漿與膠液利用地面循環設備混合均勻，利用加重泵充分剪切泥漿，泥漿得到充分剪切后頂替井筒內二開老漿。（根據現場三開時間，如有必要，要求井隊替漿前先進行刮管作業，清除技套內壁粘附的鹽類，防止污染三開泥漿）然后大泵全井大循環調整泥漿性能，待性能調整完畢后用重晶石粉加重至設計范圍內。

④配漿時包被劑根據實際情況選擇加入，如果現場循環罐循環剪切能力不足，配漿過程中可先加入大分子0.1%~0.2%，然后在鉆塞過程中及時補充至濃度0.3%。也可利用剪切倉配制成包被劑膠液，在鉆進過程中逐漸補量至0.5%。

4 現場應用

現場實鉆應用嚴格按照技術方案執行，并制定了相關技術措施，保證鉆井施工的順利進行，消除了復雜隱患，提高了鉆井效益。具體技術措施如下。

4.1 直井段技術措施

（1）嚴把入井鉆具、工具質量關，使用中做好工具、鉆具、儀器的使用時間統計，加強探傷和按時更換，以防事故發生，鉆具、接頭使用上限時間后必須倒換、錯扣，鉆頭使用時間視現場情況及時更換。

（2）起鉆前投入多點測斜儀，測量直井段井斜、方位。

（3）根據測量數據計算井底位移及方位走向，作為修正造斜段井眼軌道的依據。

（4）做好降磨減阻，鉆井液提高攜砂能力加足潤滑劑，工程上輔以正、倒劃眼及短起下措施，防止出現復雜事故。

4.2 造斜段鉆進技術措施

（1）造斜段用?175.0mm（1.25°）螺桿造斜，采用MWD隨鉆測試儀進行隨鉆測井，在進入Y組地層前垂深50m（預計垂深3266m）開始采用LWD隨鉆近鉆頭測試儀進行隨鉆測井，根據實際鉆進情況選擇合適的測試項目，確保在設計目的層內鉆進。

（2）采用LWD（或MWD）隨鉆隨測監控井眼軌跡，根據實際情況采用滑動鉆進和復合鉆進兩種方式施工，隨時調整井斜和方位。

（3）下井前認真檢測彎螺桿度數，地面試動力鉆具，檢查LWD（或MWD）儀器的組裝。

（4）每鉆完一個單根要測斜一次，鉆具靜止3min取數據，并預測井底數據，計算實際造斜率和井眼軌跡。

（5）造斜率不符合設計要求時，及時采取措施，調整鉆具組合和鉆進參數。

4.3 水平段鉆進技術措施

（1）該井段用?174.0mm（0.75°）螺桿造斜，用LWD隨鉆監測。

（2）采用LWD隨鉆隨測監控井眼軌跡，根據測量數據采用滑動鉆進或復合鉆進兩種方式施工，隨時調整井斜和方位。

（3）為確保井眼在目的層氣層內穿過，根據隨鉆監測結果，及時調整井眼軌跡，達到地質要求。

（4）發生拖壓無進尺時，及時活動鉆具、劃眼，消除巖屑床，然后重新恢復鉆進。

同時目的層裂縫發育，存在井漏風險，鉆井過程中注意防漏。油氣層部位鉆井過程中，注意預防油氣侵和井噴。

5 結論

（1）技套段選裝無磁可以精確測量井斜和方位，為施工參數的優化提供準確數據，為長井段技套防斜打直提供保障。

（2）施工技術措施可以有效降低井下施工風險，避免施工復雜的發生。

（3）深層氣水平井鉆完井技術有效提升了D油田該類型水平井的鉆井時效。