長(zhǎng)慶油田油井水平井鉆井技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)探討

摘要:本文分析了長(zhǎng)慶油田油井水平井鉆井技術(shù)的現(xiàn)狀，提出了未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)，供大家參考。

隨著水平井綜合能力和工藝技術(shù)的發(fā)展，特別是水平井的軌跡設(shè)計(jì)技術(shù)，MWD、LWD和導(dǎo)向技術(shù)的發(fā)展，促生了多種水平井新技術(shù)，比如:大位移井鉆井技術(shù)、分支井鉆井技術(shù)、大位移水平井鉆井技術(shù)等，逐步成為新老油田開(kāi)發(fā)的重要技術(shù)手段。

1水平井鉆井技術(shù)現(xiàn)狀

長(zhǎng)慶油田勘探區(qū)域主要在陜甘寧盆地，勘探總面積約37萬(wàn)平方公里。油氣勘探開(kāi)發(fā)建設(shè)始于1970年，先后找到油氣田22個(gè)，其中油田19個(gè)，累計(jì)探明油氣地質(zhì)儲(chǔ)量54188.8萬(wàn)噸(含天然氣探明儲(chǔ)量2330.08億立方米，按當(dāng)量折合原油儲(chǔ)量在內(nèi))。從2003年到2007年12月，只用了短短四年時(shí)間就實(shí)現(xiàn)了從1000萬(wàn)噸到2000萬(wàn)噸的大跨越，成為國(guó)內(nèi)僅次于大慶油田、勝利油田的第三大油田。由鉆井定向井技術(shù)服務(wù)公司負(fù)責(zé)的鉆井總公司油井水平井完井23口，累計(jì)進(jìn)尺達(dá)到50538m，累計(jì)完成水平段長(zhǎng)度6868.32m，鉆井周期較去年提高17.95%，平均機(jī)械鉆速提高22.74%，提速效果明顯。

2井身剖面

(1)剖面類(lèi)型。

剖面類(lèi)型選擇的是否合理，直接影響到施工難度，人靶的精度等。塞平1、塞平2井采用“直—增—穩(wěn)—增—水平”剖面，穩(wěn)斜段的井斜很不容易穩(wěn)住，需要多次倒換鉆具才能得以實(shí)現(xiàn)其次，由于穩(wěn)斜段的造斜率為零，導(dǎo)致兩個(gè)增斜段的造斜率增加，由于工具不能達(dá)到如此高的造斜率，只有提高造斜點(diǎn)，所以增加了斜井段的長(zhǎng)度，導(dǎo)致增加鉆井周期和勞動(dòng)強(qiáng)度等。針對(duì)這種情況，在以后或所鉆的7口水平井剖面全部采用“直—增—微贈(zèng)—水平”剖面，現(xiàn)場(chǎng)證實(shí)，利于施工。

(2)造斜率選擇。

造斜率受鉆具結(jié)構(gòu)的性能、地層造斜能力等因素的影響，在選配鉆具時(shí)考慮到已鉆井眼的軌跡對(duì)下部鉆具造斜特性的改變等因素。目前，長(zhǎng)慶油田水平井造斜段的造斜率取值一般為25°～38°/100m。

(3)造斜點(diǎn)選擇。

造斜點(diǎn)的選擇:一是應(yīng)選在比較穩(wěn)定的地層，避免在巖石破碎帶，漏失地層，流砂層或容易坍塌等復(fù)雜地層定向造斜，以免出現(xiàn)井下復(fù)雜情況，影響定向施工。二是應(yīng)選在可鉆性較均勻的地層，避免在硬加層定向造斜。三是造斜點(diǎn)的深度應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)井的垂直井深，水平位移和剖面類(lèi)型決定。四是滿(mǎn)足造斜率的要求。根據(jù)安塞油田地層特點(diǎn)、油層深度和剖面類(lèi)型，水平井的造斜點(diǎn)一般選在比較穩(wěn)定的系厚層淺灰色細(xì)砂巖，夾薄層灰黑色泥巖、深灰色紛砂質(zhì)泥巖及淺灰色粉砂巖的長(zhǎng)2地層較為合適。靖安油田造斜點(diǎn)一般選在灰色油跡細(xì)砂巖，長(zhǎng)2地層相對(duì)比較穩(wěn)定，直井段長(zhǎng)，斜井段進(jìn)尺相對(duì)少，有利于提高鉆井周期，降低鉆井成本。

3井眼軌跡控制技術(shù)

(1)鉆具組合。

①直井段。

根據(jù)地層的造斜能力一般選用四合一鉆具組合，在靖平2井試驗(yàn)了PDC鉆頭+1。單彎螺桿快速防斜鉆井技術(shù)，證明對(duì)易斜地層防斜非常有效。

②造斜段。

采用1025或1030單彎螺桿造斜。

⑤增斜段。

一種是單扶正器鉆具結(jié)構(gòu)，這種鉆具結(jié)構(gòu)具有輕、柔、簡(jiǎn)的特點(diǎn)，起下鉆順利;另一種是雙扶正器鉆具結(jié)構(gòu)，與前一種相比，這種鉆具結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是對(duì)鉆井參數(shù)十分敏感，能及時(shí)通過(guò)改變參數(shù)，在一定范圍內(nèi)，達(dá)到改變鉆具性能的目的。采用單扶正器鉆具結(jié)構(gòu)較多。

④水平段。

在實(shí)踐中摸索了幾種鉆具結(jié)構(gòu):一是導(dǎo)向鉆具，即DTU鉆具結(jié)構(gòu);第二種是直螺桿+PDC鉆頭;第三種是轉(zhuǎn)盤(pán)鉆進(jìn)方式。通過(guò)幾口井的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，我們認(rèn)為這幾種鉆具結(jié)構(gòu)各有優(yōu)缺點(diǎn):第一種鉆具結(jié)構(gòu)即可鉆進(jìn)，又可定向，非常靈活，有利于軌跡控制，鉆時(shí)快，但是這種鉆具結(jié)構(gòu)不經(jīng)濟(jì)，成本高;第二種鉆具結(jié)構(gòu)不能定向鉆進(jìn)，仍然存在成本問(wèn)題;第三種鉆具結(jié)構(gòu)的成本較前兩種低，但是鉆具的受力復(fù)雜，鉆時(shí)慢。在長(zhǎng)慶所鉆的水平井中，上述三種鉆具組合中的第一種應(yīng)用最多。

(2)鉆頭優(yōu)化技術(shù)。

通過(guò)9口水平井鉆頭的使用情況分析，我們認(rèn)為水平井鉆井施工中，選擇鉆頭時(shí)，應(yīng)遵循下列原則。

①表層選P2鉆頭，二開(kāi)直井段選HA系列鉆頭，爭(zhēng)取單只鉆頭單趟鉆鉆完直井段。②造斜段一般選擇保徑較好的三牙輪鉆頭，如SVT517GK等，以防在斜井段因鉆頭偏磨而導(dǎo)致掉牙輪等復(fù)雜事故的發(fā)生。③水平井段選擇TDM1925SEU PDC或保徑特別好的HJ517L鉆頭，采用螺桿和轉(zhuǎn)盤(pán)復(fù)合鉆進(jìn)的方式，輕壓快鉆，既可提高機(jī)械鉆速，也可防止使用其它牙輪鉆頭偏磨造成的掉油杯現(xiàn)象。

(3)控制方法。

油層薄，卡層難度大，地質(zhì)上無(wú)法準(zhǔn)確預(yù)告目的層的垂直深度，給軌跡控制帶來(lái)了相當(dāng)大的困難。首先，從剖面設(shè)計(jì)人手，把“直—增—穩(wěn)—增—水平”剖面改成“直—增—增—增—水平”，為軌跡控制奠定良好的基礎(chǔ)。其次，采用有線(xiàn)或MWD進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，為軌跡控制提供了可靠的保證。

4水平井鉆井技術(shù)研究方向

(1)馬嶺油田簡(jiǎn)化井身結(jié)構(gòu)的水平井鉆井技術(shù)。

在安塞、靖安油田簡(jiǎn)化井身結(jié)構(gòu)的水平井鉆井技術(shù)基本成熟，但是馬嶺油田存在著出水、漏失、裸眼段較長(zhǎng)等井壁穩(wěn)定性問(wèn)題，簡(jiǎn)化井身結(jié)構(gòu)鉆井液的成本很高。因此必須先期進(jìn)行適合馬嶺油田的低成本水平井鉆井液體系研究。

(2)大直徑管柱昕能通過(guò)的井眼曲率研究。

韓志勇老師編寫(xiě)的水平井軌道設(shè)計(jì)的理論與實(shí)踐論文中提到，根據(jù)甲方手冊(cè)的公式計(jì)算，N80鋼級(jí)的95/8套管所能通過(guò)的最大井眼曲率為6.970/30m。根據(jù)我國(guó)水平井鉆井的實(shí)踐，勝利、大港在局部曲率達(dá)到160/30m的井眼內(nèi)均順利下入，且未發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，說(shuō)明甲方手冊(cè)關(guān)于套管可通過(guò)曲率的公式需要修正，并且給出了新的修正系數(shù)。但是在一些資料中提到244．5mm套管所能通過(guò)的最大井眼曲率為8.20/30m，90/30m時(shí)出現(xiàn)過(guò)斷套管事故。由于我局承擔(dān)的對(duì)外水平井技術(shù)服務(wù)項(xiàng)目中，在斜井段均有95/8技術(shù)套管，為了保證井下的安全，必須認(rèn)真進(jìn)行大直徑管柱所能通過(guò)的井眼曲率及受力分析的研究。

(3)老井側(cè)鉆水平井。

用費(fèi)用低的老井側(cè)鉆井代替部分調(diào)整井，是老油田穩(wěn)產(chǎn)的措施之一。其與長(zhǎng)、中半徑水平井差別是增加了套管段銑或用斜向器開(kāi)窗工藝，高造斜率的小井眼工藝。此項(xiàng)技術(shù)在大港、華北等油田都比較成熟 而且我局通過(guò)技術(shù)研究，實(shí)施了兩口開(kāi)窗側(cè)鉆定向井，但是在實(shí)際施工中暴露了許多問(wèn)題，并且從完成開(kāi)窗側(cè)鉆水平井寧探1井的方案論證來(lái)看，我們?cè)诶暇畟?cè)鉆水平井方面仍有許多需要研究的地方。

(4)多底井、分枝水平井。

在我局基本掌握了一井一層的水平井鉆井技術(shù)。但是隨著國(guó)內(nèi)外鉆井技術(shù)的發(fā)展，多分支水平井已在國(guó)外幾大公司得到開(kāi)發(fā)，并取得較大進(jìn)展。其主要技術(shù)難點(diǎn)有:鉆井工藝和裝備研究技術(shù)、已鉆分枝井的保護(hù)和重入，各分析井完井管柱的連接、密封及固井質(zhì)量，以及相應(yīng)的測(cè)井、壓裂改造以及采油、修井技術(shù)。

5結(jié)語(yǔ)

水平井鉆井技術(shù)的應(yīng)用向綜合應(yīng)用方向發(fā)展:小井眼水平井鉆井、橫向多分支水平井鉆井、大位移水平井鉆井等技術(shù)都已投入實(shí)際應(yīng)用，采用的技術(shù)包括導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)、隨鉆測(cè)量系統(tǒng)、串接泥漿馬達(dá)、PDC鉆頭和欠平衡鉆井。水平井鉆井技術(shù)在這一背景下進(jìn)入一個(gè)新的發(fā)展時(shí)期，鉆井技術(shù)的成熟和應(yīng)用更豐富了這一變化，預(yù)計(jì)在本世紀(jì)初水平井鉆井技術(shù)將完全進(jìn)入科學(xué)鉆井時(shí)代。