水平井鉆井提速配套技術(shù)在蘇里格氣田的應(yīng)用

李明波 （中石油長(zhǎng)城鉆探工程公司，遼寧 盤錦 124010）

蘇里格氣田位于長(zhǎng)慶靖邊氣田西北側(cè)的蘇里格廟地區(qū)，地層條件比較復(fù)雜，井斜、跳鉆嚴(yán)重，掉鉆具、牙輪，井塌，易發(fā)電測(cè)遇阻及卡儀器等事故，嚴(yán)重影響了該地區(qū)水平井鉆井速度的提高。導(dǎo)向鉆井技術(shù)可以有效控制水平井井眼軌跡；個(gè)性化PDC鉆頭針對(duì)地層巖性、硬度和粒徑，可提高鉆頭的單只進(jìn)尺和平均機(jī)械鉆速；優(yōu)化井身結(jié)構(gòu)和完井方案，可以減少井下復(fù)雜情況或故障，提高進(jìn)尺及工作時(shí)效，加快鉆井進(jìn)度。蘇里格氣田現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐表明，鉆井提速是項(xiàng)系統(tǒng)工程，綜合利用導(dǎo)向鉆井等鉆井提速配套技術(shù)，可以大大提高水平井機(jī)械鉆速，縮短建井周期，提高致密砂巖氣藏勘探開(kāi)發(fā)效益。

1 蘇里格氣田工程地質(zhì)特征及鉆井難點(diǎn)

蘇里格氣田位于長(zhǎng)慶靖邊氣田西側(cè)的蘇里格廟地區(qū)，區(qū)域構(gòu)造屬于鄂爾多斯盆地陜北斜坡北部中帶，地層條件比較復(fù)雜，易發(fā)生各種事故[1－2]（見(jiàn)表1）。蘇里格區(qū)塊屬于低壓、低滲、低豐度大面積分布的巖性氣藏，儲(chǔ)層條件復(fù)雜、物性差、非均質(zhì)性強(qiáng)、水鎖傷害嚴(yán)重，且單井改造后產(chǎn)量低、遞減速度快，鉆水平井是開(kāi)發(fā)該氣田天然氣的主要途徑[3]。

通過(guò)對(duì)蘇里格區(qū)塊地層巖性特點(diǎn)進(jìn)行分析研究，認(rèn)為該區(qū)水平井鉆井完井存在以下主要難點(diǎn)：①直羅組地層易掉塊、石盒子地層泥巖易坍塌，井壁穩(wěn)定問(wèn)題比較突出；②劉家溝、石千峰地層可能出現(xiàn)較大漏失現(xiàn)象，防漏任務(wù)較艱巨；③目的層為氣層，而水平段長(zhǎng)且平穿目的層，防噴工作極為重要；④該區(qū)塊安定及直羅組地層傾角大，防斜打直與提速的矛盾較突出；⑤水平井段長(zhǎng)，施工中存在巖屑床，巖屑攜帶困難；⑥水平段長(zhǎng)，施工后期鉆具拉力、扭矩大，易發(fā)生鉆具斷落事故。

2 提速配套措施和技術(shù)

針對(duì)蘇里格氣田工程地質(zhì)特征及鉆井完井難點(diǎn)，開(kāi)展了全井導(dǎo)向鉆井、井身結(jié)構(gòu)及鉆具組合優(yōu)化、個(gè)性化鉆頭設(shè)計(jì)、安全鉆進(jìn)等配套措施及技術(shù)研究。

2.1 導(dǎo)向鉆井技術(shù)

水平井井眼軌跡控制技術(shù)是水平井施工的核心技術(shù)，根據(jù)地質(zhì)特點(diǎn)、地質(zhì)設(shè)計(jì)要求、剖面設(shè)計(jì)、井身結(jié)構(gòu)和完鉆井的鉆井情況，開(kāi)展導(dǎo)向鉆井技術(shù) （PDC鉆頭＋螺桿＋MWD儀器），可精確控制井眼軌跡，為準(zhǔn)確入靶提供了有效的技術(shù)保障。

2.2 PDC鉆頭個(gè)性化設(shè)計(jì)

鉆頭是破碎巖石的主要工具，鉆頭質(zhì)量的優(yōu)劣，它與巖性及其他鉆井工藝條件是否適應(yīng)將直接影響鉆井速度、鉆井質(zhì)量和鉆井成本。針對(duì)地層巖性、硬度和粒徑，個(gè)性化設(shè)計(jì)PDC鉆頭，聯(lián)合鉆頭廠家共同研制高效PDC鉆頭、造斜專用短刀翼、螺旋刀翼PDC鉆頭。通過(guò)技術(shù)攻關(guān)，優(yōu)選了PDC鉆頭的復(fù)合片，改進(jìn)了PDC鉆頭的設(shè)計(jì)和制造工藝，擴(kuò)大了PDC鉆頭的適應(yīng)性，增加了PDC鉆頭的可鉆進(jìn)井段，明顯提高了PDC鉆頭的單只進(jìn)尺和平均機(jī)械鉆速。

2.3 優(yōu)化井身結(jié)構(gòu)和鉆具組合

針對(duì)以往井身結(jié)構(gòu)螺桿造斜率低，鉆井成本高，鉆井速度慢的缺點(diǎn)，重新對(duì)井身結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化。優(yōu)化后的井身結(jié)構(gòu)降低了鉆井成本，加快了鉆井速度。

不同井段所采取的鉆具組合也不同，對(duì)于水平井而言，主要分為直井段、造斜段和穩(wěn)斜段。直井段要保證井斜不超過(guò)3°，所采用的鉆具組合通常為塔式鉆具組合。造斜段要保證足夠的造斜率以及井眼曲率的光滑。穩(wěn)斜段要保證大段轉(zhuǎn)盤鉆進(jìn)時(shí)井斜能穩(wěn)定在1°范圍之內(nèi)。水平段施工時(shí)根據(jù)井下具體情況，優(yōu)化鉆具組合倒裝鉆具，減小下部鉆具的摩阻，有效傳遞鉆壓和扭矩。

2.4 摩阻扭矩控制技術(shù)

依據(jù)前期施工情況，采取如下措施對(duì)摩阻扭矩進(jìn)行了控制：①加大鉆井液的投入力度，增加固、液潤(rùn)滑劑含量；②在鉆井液中加入瀝青、柴油、柱狀石墨、聚合醇和降阻劑；③定期稠塞清掃，提高清巖效果，保證井眼凈化；④提高凈化設(shè)備使用效率，保證鉆井液性能穩(wěn)定，有效降低摩阻與扭矩；⑤采取“定向鉆進(jìn)與復(fù)合鉆進(jìn)”相結(jié)合的方法，根據(jù)井下實(shí)際情況隨時(shí)改變短起下鉆的頻率和幅度，保證井眼暢通，減少托壓現(xiàn)象，有效減小摩阻和扭矩；⑥根據(jù)不同的施工井段優(yōu)選鉆井參數(shù)，對(duì)鉆井參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，采用符合井況的排量、鉆壓、轉(zhuǎn)速；⑦優(yōu)化鉆具組合，精確控制井眼軌跡，使曲率平滑，使用球形扶正器，減小鉆具與井壁之間的接觸面積，降低摩阻與扭矩。

2.5 安全鉆進(jìn)技術(shù)

針對(duì)蘇里格區(qū)塊過(guò)去施工中常出現(xiàn)的刺掉鉆具、下鉆阻卡嚴(yán)重、井塌劃眼、井漏及卡鉆等事故和復(fù)雜情況，制定如下安全鉆進(jìn)技術(shù)：①為了延長(zhǎng)鉆具的使用壽命，防止刺掉鉆具事故的發(fā)生，每鉆完2口井，對(duì)所有鉆桿的母接箍加焊一次耐磨帶；每只鉆頭倒換一次鉆具；所有下井工具的絲扣油全部采用C5-A抗咬合潤(rùn)滑密封脂 （美國(guó)）；②一開(kāi)加強(qiáng)測(cè)斜，確保一開(kāi)打直井眼光滑。完鉆后，進(jìn)行短起下一次，并用60～70s的泥漿封井眼，保證表層套管順利下入；③二開(kāi)采用MWD無(wú)線測(cè)斜儀及時(shí)跟蹤井斜方位，保證井身質(zhì)量，并防止在測(cè)斜過(guò)程中發(fā)生井下事故；④井斜角超過(guò)30°以后，注意預(yù)防巖屑床的形成；⑤在定向前100m進(jìn)行鉆井液改型，采用硅聚物穩(wěn)定劑鉆井液 ，鉆井液綜合性能達(dá)到設(shè)計(jì)要求；⑥堅(jiān)持短起下鉆作業(yè)。從定向開(kāi)始短起下時(shí)間間隔不超過(guò)24h或進(jìn)尺不超過(guò)80m，嚴(yán)格控制起下鉆速度；⑦自二開(kāi)開(kāi)始全程使用好所有泥漿凈化設(shè)備，振動(dòng)篩 （采用120目篩布）、除砂器、離心機(jī)使用時(shí)間分別達(dá)到100%、80%、60%以上，及時(shí)清除鉆井液中的有害固相。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果

以上配套措施和技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了應(yīng)用，目前共應(yīng)用水平井18口，累計(jì)完成井總進(jìn)尺81225m，平均機(jī)械鉆速9.86m／h，平均鉆井周期48.68d，平均建井周期54.89d，水平段總長(zhǎng)18012m，平均水平段長(zhǎng)1000.7m。三大質(zhì)量全部合格，累計(jì)節(jié)約成本6300多萬(wàn)元，創(chuàng)造出了可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，配套技術(shù)應(yīng)用前后提速情況如表2所示。

表2 配套技術(shù)應(yīng)用前后提速情況對(duì)比表

另外，蘇53-78-55H井完鉆井深4456m，水平段長(zhǎng)1001m，鉆井周期35.0d，建井周期40.04d，平均機(jī)械鉆速11.62m／h，打破了2010年蘇53-78-35H井鉆井周期42.96d的水平井最快鉆井記錄。

4 結(jié)論與建議

（1）蘇里格氣田屬于低壓、低滲、低豐度大面積分布的巖性氣藏，儲(chǔ)層條件復(fù)雜、物性差、非均質(zhì)性強(qiáng)、水鎖傷害嚴(yán)重，且單井改造后產(chǎn)量低、遞減速度快，鉆水平井是開(kāi)發(fā)該氣田天然氣的主要途徑。

（2）蘇里格氣田水平井鉆井完井易發(fā)生漏失，跳鉆嚴(yán)重，易掉鉆具、牙輪，井塌，電測(cè)遇阻及卡儀器等事故及復(fù)雜情況。

（3）導(dǎo)向鉆井、井身結(jié)構(gòu)及鉆具組合優(yōu)化、個(gè)性化鉆頭設(shè)計(jì)、安全鉆進(jìn)等配套技術(shù)的應(yīng)用，提高了水平井鉆井速度，節(jié)約了鉆井成本，取得了較好的應(yīng)用效果。

[1]楊勝軍，陳榮，朱禮平，等 .鐘擺鉆具在蘇里格區(qū)塊鉆井中的應(yīng)用 [J].天然氣技術(shù)，2010，4（4）：38-40.

[2]甘升平，趙茂，吳先忠，等 .優(yōu)化鉆井技術(shù)在蘇里格氣田的應(yīng)用 [J].天然氣工業(yè)，2007，27（12）：71-73.

[3]李建奇，楊志倫，陳啟文，等 .蘇里格氣田水平井開(kāi)發(fā)技術(shù) [J].天然氣工業(yè)，2011，31（8）：60-64.