海拉爾油田水平井鉆井技術(shù)及應(yīng)用效果

張 輝，張振華

（中國(guó)石油長(zhǎng)城鉆探工程有限公司鉆井二公司，遼寧盤(pán)錦 124109）

海拉爾油田水平井鉆井技術(shù)及應(yīng)用效果

張 輝，張振華

（中國(guó)石油長(zhǎng)城鉆探工程有限公司鉆井二公司，遼寧盤(pán)錦 124109）

海拉爾油田地質(zhì)情況復(fù)雜，水平井鉆井難度大，通過(guò)鉆井難點(diǎn)分析，在鉆井過(guò)程中充分利用無(wú)線隨鉆測(cè)量和綜合錄井技術(shù)，加強(qiáng)井眼軌跡控制和井眼凈化，優(yōu)選鉆頭鉆具及泥漿技術(shù)，保證了水平井鉆井質(zhì)量和固井質(zhì)量，為油田有效開(kāi)發(fā)打下了基礎(chǔ)。

海拉爾油田；水平井鉆井；鉆井液技術(shù)

1 海拉爾油田地層特點(diǎn)

大慶油田海拉爾油區(qū)位于內(nèi)蒙古海拉爾盆地中部，該區(qū)儲(chǔ)層是屬于低滲、低壓、低豐度、大面積分布的巖性油氣藏。希3區(qū)塊油氣藏埋藏深度為2 300～3 000 m，各層系地層特點(diǎn)如下。

（1）青元崗組：以粘土、流砂層為主，成巖性差，地層孔隙大，井壁穩(wěn)定性差。

（2）伊敏組：以灰色泥巖、細(xì)砂巖為主，巖性松軟，膠結(jié)質(zhì)量差，分選性差，易吸水膨脹，易坍塌和縮徑。

（3）大磨拐河組：上部以灰色泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖為主，易吸水膨脹；下部以泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖夾雜色細(xì)粒砂礫巖為主，成巖性較好，易坍塌，局部含油較好。

（4）南屯組：以灰色泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖、細(xì)砂巖為主，局部含有砂礫巖（內(nèi)含石英巖），成巖性較好，地層孔隙較小，井壁穩(wěn)定性強(qiáng)，不易坍塌和縮徑，巖石可鉆性較差，含油較好。

2 鉆井難點(diǎn)分析

（1）由于油層較薄、測(cè)量信息滯后，水平段施工時(shí)滑動(dòng)導(dǎo)向鉆進(jìn)的比例大于旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)比例，嚴(yán)重影響機(jī)械鉆速。而在水平段下入PDC的目的是多打進(jìn)尺、減少起下鉆時(shí)間、預(yù)防掉牙輪事故，但是使用PDC鉆頭在波浪式軌跡中滑動(dòng)鉆進(jìn)托壓嚴(yán)重、鉆壓傳輸困難，鉆壓小鉆速太慢、鉆壓大工具面難控制；下入牙輪鉆頭可以解決工具面問(wèn)題，但是機(jī)械鉆速慢并且要防止掉牙輪事故。

（2）大斜段、水平段尤其是波浪式井段，泥漿攜巖困難，易形成巖屑床；大磨拐河組、南二段黑泥巖易掉塊，易造成劃眼、卡鉆復(fù)雜情況，特別是2009年水平井設(shè)計(jì)中技套下入不足未封住易塌地層，給水平段施工造成很大的困難。

（3）靶前位移小，造斜段的造斜率高是影響鉆井質(zhì)量的一個(gè)難點(diǎn)。

（4）固井質(zhì)量方面，技套水泥要求返高至表層套管鞋處，而青元崗組與伊敏組交界處大段砂巖易漏。由于油層較薄，水平段采用套管射孔完井，固井質(zhì)量成為突出難點(diǎn)。

3 水平井鉆井技術(shù)

3.1 鉆井技術(shù)

3.1.1直井段

在直井段施工中，加強(qiáng)防斜打直技術(shù)措施，合理調(diào)配鉆進(jìn)參數(shù)，減小造斜段的工作量是施工的基礎(chǔ)。因?yàn)檎灰破?，?shí)際造斜點(diǎn)下移，造斜率提高，影響軌跡控制、施工速度和提高入靶點(diǎn)的難度，給后續(xù)施工留下隱患。甲方在后期的水平井設(shè)計(jì)中，考慮了井下安全因素，增長(zhǎng)了直井段設(shè)計(jì)，通過(guò)下技套封固大磨拐河組，為水平段的施工保證了井下安全。

3.1.2造斜段

從造斜點(diǎn)開(kāi)始，利用 MWD監(jiān)控井眼軌跡，及時(shí)測(cè)取并處理數(shù)據(jù)，根據(jù)軌跡控制要求采取相應(yīng)措施，保持實(shí)際井眼軌跡盡可能地按設(shè)計(jì)軌道施工。其鉆具組合為單彎增斜鉆具組合（215.9 mm井眼）：215.9 mm鉆頭＋172 mm單彎＋158.8 mm無(wú)磁鉆鋌＋127.0 mm斜坡鉆桿＋127.0 mm加重鉆桿＋127.0 mm鉆桿。

在井斜小于40°時(shí)，為減少起下鉆次數(shù)，根據(jù)區(qū)塊地層造斜和設(shè)計(jì)造斜率要求情況，下入1.25度的單彎螺桿鉆具配合PDC鉆頭增斜鉆進(jìn)，滿足造斜率要求。

井斜大于40°時(shí)，更換牙輪鉆頭帶1.25度單彎，及時(shí)調(diào)整鉆進(jìn)參數(shù)，確保工具面的穩(wěn)定性和滿足造斜率的要求；當(dāng)實(shí)鉆井眼軌跡較設(shè)計(jì)超前時(shí)，采用復(fù)合鉆進(jìn)方式，以達(dá)到穩(wěn)斜或微增斜的目的；反之，則采用定向鉆進(jìn)方式。

接近目的層時(shí)，改下LWD隨鉆測(cè)量，其鉆具組合為：215.9 mm鉆頭＋172 mm單彎＋LWD＋127 mm斜坡鉆桿＋127 mm加重鉆桿＋127 mm鉆桿。

3.1.3水平段

（1）鉆具組合：通過(guò)幾口井的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，基本確定了LWD組合為：215.9 mm牙輪鉆頭＋172 mm單彎（1度）＋LWD＋127.0 mm斜坡鉆桿＋127.0 mm加重鉆桿＋127.0 mm鉆桿。

（2）工程技術(shù)措施 ：①加密測(cè)點(diǎn)，每鉆進(jìn)3～5m測(cè)斜一次，及時(shí)處理測(cè)斜數(shù)據(jù)，并對(duì)井底及待鉆井眼軌跡位置進(jìn)行預(yù)測(cè)；②旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)時(shí)，保持參數(shù)穩(wěn)定，及時(shí)掌握造斜規(guī)律，及時(shí)短起下鉆消除巖屑床；③在發(fā)現(xiàn)地層變化且井底軌跡參數(shù)不明確的情況下，起鉆檢查L(zhǎng)WD儀器，避免盲鉆造成工作量加大以準(zhǔn)確調(diào)整井眼軌跡；④在井斜角合適的情況下，實(shí)現(xiàn)滑動(dòng)鉆進(jìn)和旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)的合理配合，避免大段滑動(dòng)鉆進(jìn)，以保證井眼軌跡的平滑性及準(zhǔn)確性，提高攜巖效果，破壞巖屑床，預(yù)防卡鉆事故。

3.2 鉆井液技術(shù)

3.2.1井壁穩(wěn)定問(wèn)題

由于大磨拐河組和南二段黑泥巖易掉塊，需防止井壁失穩(wěn)。

（1）根據(jù)起下鉆和鉆進(jìn)返出巖屑情況以及對(duì)照鄰井，適當(dāng)調(diào)整鉆井液的密度，進(jìn)入大磨拐河組時(shí)密度提至1.25 g／cm3，有效控制了井眼縮徑、掉塊、垮塌，地層壓力得到有效平衡。

（2）減少鉆井液濾液對(duì)井壁的浸泡程度，鉆井液中加入抗高溫降濾失劑。

（3）加大抑制劑的投入量，增強(qiáng)鉆井液的抑制性，抑制粘土的水化分散，每鉆進(jìn)50 m，就補(bǔ)充50 kg的FA368，使鉆井液中的抑制劑含量達(dá)到0.3%～0.5%，鉆進(jìn)過(guò)程中，及時(shí)補(bǔ)充其含量。

3.2.2三開(kāi)井眼凈化問(wèn)題

在鉆進(jìn)到大斜度井段和水平段時(shí)，水平位移長(zhǎng)也增大了巖屑床的形成。通過(guò)改善鉆井液的流變性、增大鉆井液排量，以較高的鉆井液懸浮力，降低鉆屑沉降速度；通過(guò)采用定時(shí)間、定井段短程起下鉆、分段循環(huán)、增加導(dǎo)向轉(zhuǎn)盤(pán)鉆進(jìn)等機(jī)械的方法，清除大斜度井段和水平井段巖屑床，保證井眼清潔。

3.2.3鉆井液潤(rùn)滑問(wèn)題

使用極壓潤(rùn)滑劑、固體潤(rùn)滑劑、混入柴油等方法增加鉆井液的潤(rùn)滑性，另外，固液潤(rùn)滑劑的復(fù)配使用，起到了很好的潤(rùn)滑效果。

3.2.4油氣層保護(hù)問(wèn)題

由于裸露的油層段長(zhǎng)，鉆井液與油層的接觸面積增大，鉆井時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，儲(chǔ)層被污染的機(jī)會(huì)增大。為了將儲(chǔ)層污染降到最低，實(shí)現(xiàn)對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行最大限度的保護(hù)，采取以下技術(shù)措施：

（1）嚴(yán)格控制鉆井液中的有害固相，做到振動(dòng)篩布不低于60目，使用高目數(shù)篩布，振動(dòng)篩、除砂器使用率100%和離心機(jī)使用率達(dá)到50%，及時(shí)除去鉆井液中的有害固相，使固相顆粒對(duì)油氣層損害減少到最低程度。

（2）控制鉆井液的濾失量。鉆開(kāi)油氣層前應(yīng)調(diào)整好鉆井液性能，使用 HA樹(shù)脂、KH-931、SMP等降濾失劑，配合瀝青聚合醇，保證API濾失量小于3 m L，高溫高壓濾失量小于8 ml，以減少濾液侵入地層深度。

（3）增強(qiáng)鉆井液的抑制能力。使用0.5%～1.0%粘土穩(wěn)定劑，以增強(qiáng)鉆井液的抑制能力，防止油氣層中粘土顆粒水化膨脹，避免因此造成油氣層滲透率下降。

（4）應(yīng)用屏蔽暫堵和超低滲透保護(hù)油氣層技術(shù)，形成的泥餅在近井壁附近侵入地層淺，可以將鉆井液及其濾液與地層完全隔離，不會(huì)滲透到地層中，起到保護(hù)油層作用。

3.3 水平井完成情況

截止到2010年6月底，長(zhǎng)城鉆探公司鉆井二公司海塔項(xiàng)目部已經(jīng)在海拉爾油區(qū)累計(jì)水平井完成井9口，希3區(qū)塊7口（2009年施工5口，2010年2口），貝301區(qū)塊2口（2010年），累計(jì)鉆井總進(jìn)尺244 220 m，水平段進(jìn)尺4 388 m。希3區(qū)塊平均鉆井周期40.36 d，平均建井周期47.20 d，平均機(jī)械鉆速為7.21 m／h；貝301區(qū)塊平均鉆井周期15.31 d，平均建井周期18.76 d。

4 結(jié)論和認(rèn)識(shí)

（1）井斜小于40°時(shí)，PDC鉆頭和 MWD的配合使用，可提高機(jī)械鉆速；工具面難控制時(shí)，下入牙輪鉆頭和LWD的配合使用；綜合錄井技術(shù)的應(yīng)用，確保了油層的鉆遇率。

（2）硅氟泥漿體系的優(yōu)選保證了井壁的穩(wěn)定和攜砂能力，短起下鉆可及時(shí)破壞巖屑床，消除了井下隱患。

（3）水平段固井之前要做地層承壓實(shí)驗(yàn)，防止地層漏失；剛性旋流扶正器在水平段的使用，有利于套管居中；固井水泥漿的穩(wěn)定性，保證了固井質(zhì)量合格，以滿足壓裂作業(yè)要求。

TE243

A

1673-8217（2011）06-0107-02

2011-07-20

張輝，工程師，1976年生，2000年畢業(yè)于江漢石油學(xué)院石油工程專(zhuān)業(yè)，主要從事鉆井技術(shù)研究。

李金華