大慶徐深氣田深層水平井鉆井技術研究

劉 銘

（大慶鉆探工程公司鉆井工程技術研究院，黑龍江 大慶 163413）

大慶油田徐家圍子區塊具有豐富的天然氣儲量，是大慶油田增儲上產的重要開發區塊之一。但該區塊的天然氣埋藏較深，存在待鉆目的層位溫度高、巖石可鉆性差等不利因素[1]。水平井鉆井技術有利于高效開發該區塊的儲層資源。因此有必要對徐深氣田的深層水平井鉆井技術進行進一步研究，通過井身結構優化、井眼軌跡設計、鉆具組合優化和鉆頭結構優選等技術手段為徐深氣田的優質高效開發提供技術支持。

1 井身結構設計

該類地層可以設計四層套管結構，也可設計為三層套管結構，兩種設計的優缺點對比見表1。

表1 不同套管結構優缺點對比

根據該區塊前期的施工經驗，綜合考慮施工風險，認為該區塊可以采用三層套管結構，可以通過地層壓力剖面分析和鉆井液密度平衡等手段來解決井控問題，通過優化井眼軌跡設計來解決造斜難度大問題，從而縮短鉆井周期節約鉆井成本。

2 井眼軌跡優化

井眼軌跡優化的目的一方面是為了確定最佳的靶點和入靶點方位，另一方面是為了確定合適的井眼幾何形狀從而降低鉆井過程中的摩阻和造斜難度，從而提高機械鉆速并減少井下復雜情況的出現。表2 為三種設計模型對應的鉆進參數對比，從表2中可以看出，采用五段制剖面設計最有利于降低摩阻和提高施工效率最終降低鉆井成本。

表2 不同設計方案摩阻對比

3 地層巖性分析及鉆頭選型優化

大慶徐深氣田的巖石可鉆性較差，不同層位均有不同的特點，在鉆井施工中需要根據具體層位的特點進行鉆頭選型優化，表3為根據以往鉆井數據及底層情況分析總結出來的徐家圍子地層巖性及鉆頭選型方案。

表3 徐深氣田地層情況及鉆頭選型

4 鉆井液體系優化

鉆井液體系性能的好壞也是保障深井安全鉆進的關鍵技術之一。徐家圍子深層水平井鉆井過程中二開井段主要存在的鉆井液技術問題為二開含泥頁巖地層易出現鉆具泥包和井眼縮徑問題，主要的解決辦法是提高固控設備的運轉效率，通過增加抑制劑和包被劑用量來減少地層巖屑在鉆井液中的分散，降低失水減少井壁失穩問題的發生[2-3]。

徐家圍子深層水平井鉆井過程中三開井段主要存在的鉆井液技術問題是：三開地層溫度高、易發生漏失、水平段長摩阻大。對應的解決辦法是：①通過添加納米封堵劑、超細碳酸鈣等封堵材料，使鉆井液體系具有更好的顆粒級配性能，從而提高鉆井液體系的封堵能力；②使用抗高溫處理劑，并加強現場數據監控，根據現場情況及時補充潤滑劑和瀝青類降濾失劑，從而提高體系潤滑性并改善泥餅質量；③及時調控流態，提高體系的巖屑攜帶能力，盡可能地減少有害固相的存在。針對徐家圍子深層水平井研發的深層鉆井液體系的應用情況見表4，從表4的數據統計可以看出，該套體系的性能良好，失水較低、潤滑性好，有效保證了施工安全。

表4 深層水平井鉆井液應用情況統計

5 提速工具使用

為了更好地滿足深層水平井的鉆井提速需要，在該地區應用了液動旋沖工具，有效提高深部地層機械鉆速，節約了起下鉆時間應用后，同比臨井機械鉆速提高100%以上。為了降低水平井的井下摩阻，還使用了水力振蕩器，使用后摩阻降低4～5t，平均機械鉆速與鄰井相比提速35%以上。使用了漂浮下套管工具，解決了下套管過程中套管居中問題，套管下入摩阻平均降低40%左右。

6 總體施工情況對比

通過上述的井身結構設計優化、井眼軌跡優化、鉆頭選型優化、鉆井液體系優化和提速工具使用，有效解決了大慶徐深氣田深層水平井鉆井的技術難題，大幅度降低了井下復雜，提高了機械鉆速，取得了良好的應用效果[4-5]。應用前后的井徑擴大率和鉆井周期對比見表5。

7 結論及建議

（1）徐深氣田可以采用三層套管結構，可以通過地層壓力剖面分析和鉆井液密度平衡等手段來解決井控問題，通過優化井眼軌跡設計來解決造斜難度大問題，從而縮短鉆井周期節約鉆井成本。

（2）鉆頭選型優化、鉆井液體系優化和提速工具使用，有效解決了大慶徐深氣田深層水平井鉆井的技術難題，大幅度降低了井下復雜，提高了機械鉆速，取得了良好的應用效果。

表5 施工技術優化后對比情況統計表

（3）應進一步加大國產旋轉導向技術的研究及推廣應用，從而為該區塊的優質高效開發提供技術支持。