大港油田復雜斷塊油藏水平井鉆井技術應用研究

陳雪松

摘要：目前薄油層、斷塊油藏逐步成為大港油田開發的主要攻堅目標之一，為了提高該類型油藏的開發效率和采收率，在小斷塊的薄油層開發中普遍應用水平井鉆井技術，提高油層的鉆遇率，增大油層的有效泄油面積，從而達到高效開發的目的。然而由于該類油層水平井在施工過程中存在有效目的層薄、有邊底水必須靠層頂施工、目的層水平段短、地層傾角變化及設計垂深偏差等，這些問題增加了水平段探層入窗的難度，降低油層鉆遇率，解決不好會直接影響鉆成油井的產量和壽命，甚至達不到工程目的。基于此，在明確大港復雜斷塊油藏應用水平井面臨的鉆井技術難題基礎上，開展了水平井鉆井綜合配套技術的研究與應用，取得了良好的效果。

關鍵詞：復雜斷塊油藏;水平井鉆井;大港油田

1水平井面臨的鉆井技術難題

1.1水平井井身剖面優化設計

水平井井身剖面設計是水平井鉆井施工的首要環節，其剖面優化能有效地降低鉆進過程中的摩阻扭矩、降低施工難度和提高中靶精度。

1.2水平井防碰繞障問題突出

受地面條件限制，部分區塊防碰繞障問題非常嚴重，水平井又需要一定的靶前位移，許多井往往從一個平臺打到另一個平臺下面，即要考慮與本平臺鄰井的防碰，又要考慮與鄰平臺井的防碰;既有直井段的防碰問題，又有造斜段和水平段的防碰問題。

1.3水平井軌跡控制和地質導向技術的應用

復雜斷塊油藏水平井實鉆地質情況復雜多變，油層厚度不等，油層位置與厚度橫向上變化大，井眼軌跡控制與地質導向難度大。不同區塊地層對工具造斜能力和對井眼軌跡的影響不同。測量數據的相對滯后也對地質導向和井眼軌跡的預測和調整帶來困難。

1.4 水平井的鉆井液和油氣層保護技術

合理選擇水平井鉆井液體系是水平井鉆井的關鍵技術之一，由于水平井造斜率高、井斜大，尤其水平段是沿儲層橫向鉆進，因而要求鉆井液體系具有良好的洗井攜巖能力、更強的潤滑效果、更高的抑制護壁性能，確保井眼暢通，防止井下復雜事故;對油層井段，要有良好的保護油層能力。

2水平井鉆井綜合配套技術研究與應用

2.1 水平井優化設計技術

2.1.1 井身結構優化技術

合理的井身結構設計要求既能保證各項鉆井作業安全順利進行，又能最大幅度地減少鉆井費用，降低鉆井成本。

為了優化井身結構設計，保證水平井安全順利施工，開展了孔隙壓力、破裂壓力、坍塌壓力三個壓力剖面預測技術研究，給出了壓力剖面在這些地區縱向和橫向的分布規律。并根據各區塊鉆井施工經驗，優化水平井井身結構。

2.1.2 井身剖面優化設計技術

井身剖面設計的基本原則：滿足地質要求，實現地質目的;保證鉆進和起下鉆摩阻扭矩盡可能小;其形狀有利于地質導向工作和現場實際井眼軌跡控制;能克服油層深度預測和工具（含地層）造斜率的不確定問題等等。

水平井井身剖面根據地質目標、油層情況、地質要求、靶前位移的不同，分別選擇具有兩個穩斜井段的直-增-穩-增-穩（探油頂）-增（著陸段）-水平段三增剖面、直-增-穩（探油頂）-增（著陸段）-水平段雙增剖面、直-增-水平段單增剖面等不同的剖面類型。實際應用多采用三增剖面。其優點有：第一穩斜段可解決上直段和第一次造斜后實際井眼軌跡與設計軌跡及井斜的偏差，提高井眼軌跡控制精度;第二穩斜井段，即探油頂段可克服地層不確定因素，準確探知油頂位置和按現場實際地質要求順利著陸;為實鉆井眼軌跡根據實際鉆探情況進行修正和控制留有余地，保證了水平井按地質要求精確著陸和沿油層最佳位置鉆進。

2.2 水平井井眼軌跡控制和地質導向技術

2.2.1 水平井井眼軌跡控制原則與井眼軌跡控制方案優化

水平井井眼軌跡控制原則：根據設計，結合地層情況，優化水平井井眼軌跡控制方案;以地質導向為先導，根據地層變化，及時調整，控制好水平井著陸段和水平段的井眼軌跡，實現地質目的。

水平井井眼軌跡控制方案優化：水平井井眼軌跡控制優化原則：能夠克服油層深度誤差，能夠及時發現油層，能夠順利著陸。

水平井井眼軌跡控制方式：造斜點以下定向井段使用 MWD+導向鉆具進行井眼軌跡監測與控制，探油頂段以下井段使用 LWD+導向鉆具進行井眼軌跡監測控制和地質導向。

對于油層為上傾方向，水平段設計井斜大于 90°的，應控制井眼軌跡在A點前20—30m，垂深達到設計油頂位置，井斜達到85°-88°，進入油層后能及時在A點前調整到最大井斜，達到井眼軌跡控制在距油頂1.5m 范圍內。避免位移提前過多，進入油層時位置偏下，而井斜角較小，找到油層后上不去或偏離油頂下 1.5m 范圍，不能達到地質要求。

對于油層為下傾方向，水平段井斜角小于 90°，靶前位移可適當多提前，探油頂井斜角可略小，可控制井眼軌跡在A點前 40—50m，垂深達到設計油頂位置，井斜達到 82°-84°，進入油層后地層下傾，井眼軌跡能在A點前追上地層，達到在距油頂 1.5m 范圍內的地質要求。

2.2.2 水平井造斜率的預測與控制

對于雙穩定器單彎殼體動力鉆具，造斜能力的預測一般采用“三點定圓法”，認為鉆頭和兩個穩定器這三點確定的圓弧即可為可鉆出的井眼軌跡，可得出工具造斜率。采用滑動鉆進與轉動鉆進交替進行的方式，造斜率達到設計要求，并保持井眼軌跡圓滑，保證井下安全。

針對地層因素對造斜率的影響及不同區塊的造斜率差異，在軌跡控制方案優化時綜合考慮，減少造斜率異常對軌跡控制的影響。在實鉆過程中，鉆井和地質密切配合，根據錄井和 LWD 資料，及時分析地層情況，根據實鉆地層情況，調整軌跡控制方案，達到軌跡控制跟著地層走，達到地質目的。

2.2.3 水平井地質導向系統的應用

按照著陸方案，采用 LWD+導向鉆具，利用LWD的伽瑪和電阻率曲線，結合巖屑、氣測和熒光定量分析錄井資料，及時發現地層變化，及時調整井眼軌跡，及時發現油層，準確順利著陸。應用LWD對井眼軌跡進行隨鉆監測，利用伽瑪、電阻率測井的探測半徑，根據伽瑪和電阻率值的變化，跟蹤砂巖和及時準確判斷鉆頭位置，并根據需要及時對井眼軌跡進行調整，使水平段始終沿著油層最佳位置鉆進。

2.2.4 水平井防碰繞障技術

通過現場水平井鉆井實踐，形成了冀東油田特有的水平井防碰繞障技術，順利完成了水 平井鉆井施工，未發生一起井眼相撞事故。形成的水平井防碰繞障主要技術：水平井防碰繞 障軟件的開發與推廣應用;井身剖面的優化設計和防碰掃描技術;現場水平井鉆井的防碰 繞障施工工藝技術;軌跡預測及安全距離的預測和控制技術;地質導向技術在防碰繞障中的 應用技術。

2.3 水平井鉆井液和油層保護技術

2.3.1 鉆井液體系的優選

優選出了具有較強抑制性、潤滑性、攜巖能力和保護油層的聚硅氟和有機正電膠水基鉆 井液體系，較好地滿足了水平井安全施工和保護油層的要求。

2.3.2 主要技術措施

合理調整鉆井液流變性，在可能的情況下盡可能提高動塑比，加強和堅持短起下鉆措施。在滿足井眼軌跡控制要求前提下，盡量使用旋轉鉆進方式鉆進，有效地破壞和清除了巖屑床。嚴格控制失水，改善泥餅質量，增強泥餅的強度和韌性，保證井壁穩定。進入目的層前，調整好鉆井液性能，嚴格控制鉆井液失水和密度。應用屏蔽暫堵技術，材料粒徑選擇上由常規定向井的超廣譜屏蔽暫堵技術選擇發展為理想充填理論選擇，大大提高了油層保護的效果，使滲透率恢復值均在 85%以上。選用高效 PDC 鉆頭，提高鉆井速度，縮短油層浸泡時間，較好地保護儲層。