華北油田雁63斷塊叢式井快速鉆井技術(shù)

張炳順 譚勇志 張貴全 孫 斌 王 棟 陳立震

（中國(guó)石油渤海鉆探定向井分公司，河北任丘 062550）

華北油田雁63斷塊叢式井快速鉆井技術(shù)

張炳順 譚勇志 張貴全 孫 斌 王 棟 陳立震

（中國(guó)石油渤海鉆探定向井分公司，河北任丘 062550）

隨著定向井技術(shù)的不斷完善，叢式井鉆井技術(shù)現(xiàn)已在國(guó)內(nèi)各大油田廣泛應(yīng)用。華北油田雁63斷塊根據(jù)地質(zhì)構(gòu)造特征采用了定向叢式井開(kāi)發(fā)，井眼采用五段制井眼軌道設(shè)計(jì)剖面，該區(qū)塊布井多，井網(wǎng)密，整拖距離5 m，上直段并行井段長(zhǎng)，井間碰撞因素較多，鉆井施工過(guò)程中繞障難度大，對(duì)井眼軌跡控制和監(jiān)測(cè)技術(shù)要求高。針對(duì)華北油田雁63斷塊叢式井特點(diǎn)在實(shí)鉆過(guò)程中采用了定向剖面優(yōu)化設(shè)計(jì)，MWD無(wú)線隨鉆定向與監(jiān)測(cè)，及時(shí)調(diào)整井眼軌跡，保證了井眼軌跡的規(guī)則，減少了后期采油桿管的偏磨效應(yīng)，施工過(guò)程中通過(guò)優(yōu)化鉆井參數(shù)、簡(jiǎn)化鉆具結(jié)構(gòu)、嚴(yán)格控制軌跡、優(yōu)化鉆井液體系等技術(shù)措施實(shí)現(xiàn)了安全快速鉆井。

雁63斷塊； 叢式井； 防碰繞障； 軌跡控制； 快速鉆井

華北油田劉李莊油田區(qū)域構(gòu)造位于河北省饒陽(yáng)凹陷高陽(yáng)低凸起和蠡縣斜坡的北部?jī)A末端，是冀中坳陷與饒陽(yáng)凹陷的結(jié)合過(guò)渡帶［1］。受潛山基底形態(tài)的控制，第三系地層沿基底不整合面自西南向東北層層披覆其上。井區(qū)為一受北東向西掉斷層和近南北向西掉斷層控制的斷階構(gòu)造。地層產(chǎn)狀向東北抬起，西南傾覆，地層傾角較緩。成巖環(huán)境：Es1下儲(chǔ)層為三角洲前緣亞相沉積砂體，E3s上段儲(chǔ)層為三角洲平原分流河道沉積砂體。物性特征：據(jù)電測(cè)解釋資料統(tǒng)計(jì)雁63-95井區(qū)Es1下段平均孔隙度為12.86%，平均滲透率為12.75 mD；E3s上段平均孔隙度為13.13%，平均滲透率為18.73 mD，屬于中孔-低滲儲(chǔ)層。E1s下段儲(chǔ)層厚度為9 m左右，E3s上段儲(chǔ)層厚度為40 m左右，砂體發(fā)育穩(wěn)定。根據(jù)試油資料分析，井區(qū)壓力系數(shù)為0.85～1.02，屬正常壓力系統(tǒng)。

1 雁63斷塊叢式井快速鉆井技術(shù)

雁63斷塊位于河北省安新縣劉李莊鎮(zhèn)，屬村鎮(zhèn)人口密集地區(qū)，由于地面條件限制，為加快勘探開(kāi)發(fā)速度，節(jié)約鉆井成本，完善采油工藝，便于集中開(kāi)采和管理，雁63斷塊井網(wǎng)布叢式井以一拖二、一拖三、一拖四為主。雁63斷塊常規(guī)定向井井身結(jié)構(gòu)均采用一開(kāi)374.6 mm井眼，一完鉆井深為120～200 m；二開(kāi)采用215.9 mm井眼，完鉆垂深為2 970～3 000 m。由于館陶組地層巖石膠結(jié)疏松不穩(wěn)定，并底有雜色細(xì)礫巖，故造斜點(diǎn)一般均避開(kāi)館陶組。最大井斜為 8～30°。由于 E1s下段有較大段油頁(yè)巖，自然降斜趨勢(shì)明顯，故剖面類型以直—增—穩(wěn)—微降4段式和直—增—穩(wěn)—降—直5段式居多。優(yōu)化后的剖面類型利用了特殊層位的固有屬性，減少了鉆井過(guò)程中的軌跡調(diào)整，降低了鉆井風(fēng)險(xiǎn)，可大幅度地提升鉆井速度。叢式井施工過(guò)程中，優(yōu)化各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)也是提升鉆井速度、節(jié)約鉆井成本的重中之重。

1.1 簡(jiǎn)化鉆具結(jié)構(gòu)、優(yōu)化鉆井參數(shù)

一開(kāi)鉆具組合均采用塔式鉆具組合，且同一井組采用相同的鉆井參數(shù)。一開(kāi)防斜打直是叢式井施工中的關(guān)鍵。

?374.6 mm3A+?203 mm雙母接頭（托盤）+?165 mm無(wú)磁鉆鋌×2根+?165 mm螺旋鉆鋌×1根+?127 mm18°鉆桿若干。

鉆井參數(shù)：鉆壓：10 ～30 kN；轉(zhuǎn)速：55 r/min、152 r/min ；排量 34 L/S；泵壓 7～10 MPa；鉆頭噴嘴組合：12 mm×12 mm×12 mm。

二開(kāi)鉆具采用1.25°單彎螺桿+MWD組合，簡(jiǎn)化鉆具中不必要的剛性結(jié)構(gòu)，用加重鉆桿代替部分螺旋鉆鋌，精選鉆具，減少配合接頭的使用數(shù)量，下井前對(duì)無(wú)磁、接頭等探傷，鉆桿下井前仔細(xì)檢查臺(tái)階、絲螺紋、本體，防止鉆具因疲勞破壞、應(yīng)力破壞后下井給施工帶來(lái)巨大安全風(fēng)險(xiǎn)。

?215.9 mmPDC+?172 mm1.25°雙扶單彎螺桿+?165 mm浮閥+?165 mm無(wú)磁鉆鋌×1根+?165 mmMWD懸掛短節(jié)+?165 mm無(wú)磁鉆鋌×1根+?165 mm螺旋鉆鋌×1根+?165 mm配合接頭+?127 mm加重鉆桿×15根+?127 mm18°鉆桿若干。

鉆井參數(shù)：鉆壓20～60 kN；轉(zhuǎn)速55 r/min；排量34 L/s；泵壓：13～18 MPa；鉆頭噴嘴組合：14 mm×14 mm×12 mm×12 mm/16 mm×16mm×14 mm×14 mm。

該套鉆具組合定向造斜率5.5～6 （°）/30 m，完全滿足叢式定向井設(shè)計(jì)造斜率2.7～3 （°）/30m的要求，定向造斜井段采用定向加復(fù)合結(jié)合方式，較大程度地提升了斜井段機(jī)械鉆速。由于雁63斷塊地層硬質(zhì)不均，軟硬夾層較多，鉆具復(fù)合自然降斜率0.5～1.1 （°）/30 m，尤其是鉆穿沙一下段油頁(yè)巖井段復(fù)合降斜率高；在東營(yíng)組底至沙一上段方位小漂，漂移率為0.2～0.5 （°）/30 m，在沙一下段至沙二三段方位大漂，漂移率為0.2～0.7 （°）/30 m。

根據(jù)雁63斷塊地層明化鎮(zhèn)和館陶組泥砂巖互層較多、東營(yíng)組大段泥巖、沙一上部泥巖含量重、沙二三段泥巖質(zhì)純、性硬等特點(diǎn)，及時(shí)調(diào)整改變鉆井參數(shù)和技術(shù)措施，防止鉆頭泥包、軌跡失控等復(fù)雜情況發(fā)生。

1.2 叢式井防碰技術(shù)

雁63斷塊叢式井施工整托距離一般均4～5 m左右，二開(kāi)即采用單彎螺桿加MWD嚴(yán)格監(jiān)控，且同一平臺(tái)施工井均采用同一根MWD探管或同批次校核探管，盡可能地減少了2種或以上儀器之間的誤差，單井完井用多點(diǎn)校核。防碰掃描采用MWD與防碰井MWD數(shù)據(jù)，MWD與防碰井完鉆多點(diǎn)數(shù)據(jù)2套儀器進(jìn)行對(duì)比掃描，極大程度地減小儀器誤差范圍。由于雁63斷塊叢式井防碰施工中上直段并行井段較長(zhǎng)，為使防碰距離始終處在可控范圍，一般在二開(kāi)后小定向，將井斜調(diào)至1～2°，使正施工井眼與防碰井眼分離，分離方位避開(kāi)老井眼和其他待鉆井。在防碰井段每30 m測(cè)斜1次，特殊井段加密測(cè)斜，嚴(yán)格監(jiān)控MWD數(shù)據(jù)磁場(chǎng)強(qiáng)度、地磁傾角，并根據(jù)測(cè)斜數(shù)據(jù)繪制防碰圖，嚴(yán)格監(jiān)控井眼走向，計(jì)算防碰距離，預(yù)測(cè)待鉆100 m防碰間距，若發(fā)現(xiàn)井距有靠近的趨勢(shì)及時(shí)采取措施。在兩井并行井段鉆進(jìn)時(shí)，由副司鉆以上人員操作剎把，控制鉆壓，均勻送鉆，如果發(fā)現(xiàn)有鉆速突然加快、放空、蹩跳等現(xiàn)象立即停止鉆進(jìn)，將鉆頭提離井底，分析情況后再?zèng)Q定下步措施。震動(dòng)篩有專人負(fù)責(zé)觀察、撈取砂樣，如有垮塌掉快、鐵屑、水泥塊等異?，F(xiàn)象，立即停鉆分析原因。

下面就雁63斷塊一平臺(tái)雁63-151、雁63-152X、雁63-158X、雁63-157X一托三井組情況做簡(jiǎn)單描述。雁63-151、雁63-152X、雁63-158X、雁63-157X井組是由渤海鉆探鉆井四公司40689隊(duì)承鉆，渤海鉆探定向井公司負(fù)責(zé)叢式井技術(shù)施工的平臺(tái)井。雁63-151是井組中的第1口井，也是一口直井，二開(kāi)采用單彎馬達(dá)加MWD監(jiān)控井身軌跡，防斜打直，為下幾口待鉆井做了較好的鋪墊。雁63-152X、雁63-158X、雁63-157X依次整托4.98 m、5.07 m、5.02 m，井組內(nèi)各井設(shè)計(jì)及實(shí)鉆最近距離見(jiàn)表1、表2。

表1 井組內(nèi)各井設(shè)計(jì)最近距離 m

該井組施工過(guò)程中雁63-152X、雁63-158X、雁63-157X分別在井深220 m、400 m、340 m處小定向?qū)⒕闭{(diào)整為1～2°，使正鉆井眼與防碰井眼分離，下部并行井段長(zhǎng)度，實(shí)現(xiàn)上直段并行井段高效地復(fù)合快速鉆進(jìn)，同時(shí)嚴(yán)控直井段位移，必要時(shí)調(diào)整井身參數(shù)，防止位移超標(biāo)、軌跡失控，為下步造斜打下良好的基礎(chǔ)。

表2 井組內(nèi)各井實(shí)鉆最近距離 m

叢式井的防碰工作除了要有先進(jìn)準(zhǔn)確的MWD監(jiān)測(cè)和井下可以隨時(shí)調(diào)控軌跡的單彎螺桿之外，更離不開(kāi)定向井施工方和鉆井方制定完備的技術(shù)措施和各相關(guān)工作人員的緊密協(xié)作，才能實(shí)現(xiàn)快速安全鉆井。

2 鉆井液技術(shù)措施

雁63斷塊鉆井液施工針對(duì)斷塊地層特點(diǎn)，東營(yíng)組造漿、館陶底礫巖及沙河街組油頁(yè)巖易漏、易垮塌、掉塊等特點(diǎn)，明化鎮(zhèn)館陶組等上部地層鉆井液的密度保持低密度低黏切，用FA-368控制上中部的地層造漿和膨潤(rùn)土含量，密度控制在1.12～1.16 g/cm3，黏度維持在40 s左右，失水維持在5 mL附近。館陶底礫巖及沙河街組油頁(yè)巖井段，施工中逐步增加FT-103、細(xì)目鈣、DCL-1等至1.5%左右，加入足夠的防塌劑、降失水劑，改善濾餅質(zhì)量，降低高溫高壓失水，屏蔽井壁、減少鉆井液對(duì)儲(chǔ)層的損害，穩(wěn)定井壁。東營(yíng)組大段以泥巖為主的紫紅色泥巖、灰綠色泥巖和細(xì)砂巖互層井段易發(fā)生鉆頭泥包，在1 900 m左右添加液體潤(rùn)滑劑，防止泥包現(xiàn)象發(fā)生，并改善鉆具和濾餅之間的潤(rùn)滑性，確保鉆井液摩阻因數(shù)在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，井下動(dòng)載正常。造斜及降斜前加入1%～2%抑制劑控制地層水化分散、1%～2%液體潤(rùn)滑劑降摩阻，濾餅?zāi)Σ烈驍?shù)控制小于0.15，其后根據(jù)摩阻及井下情況及時(shí)補(bǔ)充維護(hù)，保證定向或穩(wěn)斜調(diào)整井身參數(shù)時(shí)不托壓，確保井下安全。由于雁63斷塊機(jī)械鉆速高，各井施工過(guò)程中鉆井液固相含量的控制都要有效使用離心機(jī)、除砂器等固控設(shè)備，及時(shí)清除有害固相保持鉆井液清潔。鉆完進(jìn)尺后通井，充分循環(huán)鉆井液確保攜砂干凈，根據(jù)井下情況適量加入FT-103、細(xì)目鈣、DCL-1封閉下部井段，確保電測(cè)、下套管的順利進(jìn)行。

自2011年12月31日至2012年7月29日，渤海鉆探鉆井四公司40689隊(duì)在雁63斷塊共交井17口，完成總進(jìn)尺51 395 m，單井平均進(jìn)尺3 024.24 m，單井平均純鉆時(shí)間77.16 h，平均單井機(jī)械鉆速達(dá)到40.36 m/h，平均月速9 068.12 m/臺(tái)·月，單井平均鉆井周期、建井周期分別6 d和11.96 d，比單井設(shè)計(jì)平均建井周期32.55 d縮短了20.59 d。其中最短鉆井周期4.65 d（雁63-149X），最高機(jī)械鉆速達(dá) 53.32 m/h（雁 63-149X），最短建井周期10.08 d（雁63-173、雁63-157X）。

3 結(jié)論

（1）雁63斷塊叢式井防碰工作制定技術(shù)措施，采取小定向，及早與防碰井分離，減少并行井段，嚴(yán)格監(jiān)控MWD數(shù)據(jù)中磁場(chǎng)強(qiáng)度、地磁傾角，實(shí)時(shí)繪制防碰掃描圖、監(jiān)控井眼走向，相關(guān)人員密切協(xié)作，取得了較好的效果。

（2）根據(jù)雁63斷塊地層特點(diǎn)優(yōu)化井身結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)化鉆具組合，優(yōu)化鉆井參數(shù)。根據(jù)地層硬質(zhì)不均、鉆具組合自然降斜和漂移等特點(diǎn)調(diào)整最大井斜和初始閉合方位，減小穩(wěn)斜段或下部地層調(diào)整次數(shù)，為快速鉆井贏得寶貴時(shí)間。

（3）鉆井液在明化鎮(zhèn)、館陶組采用低黏切，東營(yíng)組控制造漿和膨潤(rùn)土含量；館陶底礫巖及沙河街組油頁(yè)巖井段，加入足夠的防塌劑、降失水劑，改善濾餅質(zhì)量，降低高溫高壓失水；定向段穩(wěn)斜段及時(shí)補(bǔ)充液體潤(rùn)滑劑，降低摩阻，防定向托壓，為快速鉆井提供良好的環(huán)境。

（4）隨著石油鉆井工藝的不斷創(chuàng)新與發(fā)展、先進(jìn)的測(cè)量?jī)x器、復(fù)合導(dǎo)向鉆井技術(shù)的不斷完善和對(duì)區(qū)塊地層的不斷探索和嘗試。叢式井快速鉆井技術(shù)可以大幅度地縮短對(duì)地層的浸泡時(shí)間，減少對(duì)油氣層的污染，降低鉆井風(fēng)險(xiǎn)，從而達(dá)到節(jié)約鉆井成本的目的。

［1］ 趙書(shū)懷，呂翠艷，毛瓊.雁107礫巖油藏儲(chǔ)集類型及對(duì)注水開(kāi)發(fā)的影響［J］.西南石油學(xué)院學(xué)報(bào)，2007，29（3）：71-74.

［2］ 楊春和，王樹(shù)彬，申子臣，等.多目標(biāo)垂直靶區(qū)定叢井井眼軌跡控制技術(shù)［J］.油氣田地面工程，2010，29（9）：80-81.

［3］ 王興武.薄油層水平井軌跡控制技術(shù)［J］.鉆采工藝，2011，33（6）：127-129，36.

（修改稿收到日期 2013-08-11）

Fast drilling technique of cluster wells in Yan63 Block of Huabei Oilfield

ZHANG Bingshun, TAN Yongzhi, ZHANG Guiquan, SUN Bin, WANG Dong, CHEN Lizhen
（Directional Well Technology Services Branch,Bohai Drilling and Exploration Engineering Company,Renqiu062550,China）

With the improvement of directional well drilling teachnique, cluster well drilling technique has been widely accepted in domestic oil fields. It is also conducted in Yan63 Block of Huabei Oilfield based on the geological characteristics. Five-section wellbore track was designed. The area is featured with big amount of wells, large well pattern density, long vertical well section, many well collision factors, and large difficulty of obstacle avoiding during drilling, so it need more requirement for wellbore trajectory control and monitoring. In view of the features above, in the real drilling process, directional profile optimization design and wireless MWD direction and monitoring are used to adjust well trajectory timely, which guarantees the wellbore shape, leading to less eccentric wear in later production. During the drilling process, quick drilling with safety is achieved through optimizing drilling parameters, simplifying drilling tool structure, strictly control trajectory, and optimizing drilling fluid.

Yan63 Block; cluster well; anti-collision running; trajectory control; fast drilling

張炳順，譚勇志，張貴全，等.華北油田雁63斷塊叢式井快速鉆井技術(shù)［J］. 石油鉆采工藝，2013，35（5）：13-15.

TE242

：A

1000–7393（2013） 05–0013–03

張炳順，1964年生。1984年畢業(yè)于江漢石油學(xué)院鉆井工程專業(yè)，長(zhǎng)期從事鉆井、定向井、水平井技術(shù)研究和管理工作，公司一級(jí)專家，高工。電話：0317-2750809。E-mail: gcjs_zbs@cnpc.com.cn。

〔編輯 薛改珍〕