伊朗雅達油田首口水平井S15鉆井技術

龐元平，李 蕾，李 楠

(1.中國石化勝利鉆井工程技術公司，山東 東營257064;2.中國石油勘探開發(fā)研究院，北京100083)

伊朗雅達地區(qū)含有豐富的石油資源，其特點是物性好、埋藏深度高、地質儲層厚等［1，2］，布置水平井可以貫穿油層段長，提高原油產量。S15是該地區(qū)的第一口水平井，沒有前期的地質資料可以借鑒，需要先打一個直導眼，獲取實際鉆進數據以及隨鉆地層特征數據，進一步完善地質模型，電測確定目的層垂深以后回填，側鉆施工的水平井。該井側鉆點深2482 m，完鉆井深4074 m，垂深2892.68 m，水平位移1354 m。水平段長900 m。施工周期為45天2.5 h，進尺1592 m，純鉆時間532.16 h，平均機械鉆速2.99 m/h，滑動比為27.7%，確保軌跡平滑。同時控制整個水平段在油藏最佳位置穿行，圓滿完成各項鉆探任務。

1 設計情況

1.1 地質情況

S15井是為開發(fā)地層Sarvak4中部油藏鉆探的新區(qū)產能建設井，具體的地質分層見表1。

1.2 井身結構設計

表1 S15井地質分層

由于上部有松散的砂巖以及硬質石膏在吸水后出現縮徑等情況，采用了表套及時封住上部松軟的地層，以及技術套管封住復雜地層，為后續(xù)的施工解除了隱患。井身結構見表2。

1.3 井身軌跡設計

S15井采用單鏈弧的設計剖面，在施工過程中易掌握動力鉆具的造斜率，現場施工容易實現。具體設計見表3。

表2 S15井身結構

2 鉆井施工中遇到的難點和采取的措施

2.1 遇到的難點

(1)該井側鉆點比較深，定向造斜難度大，而側鉆時鉆具需要長時間的靜止，不利于井底的安全，側鉆后直接下入PDC鉆頭定向鉆進，由于井斜小，工具面很難控制，影響增斜效果。

表3 S15井身軌跡設計

(2)該井為中深水平井，受套管層次限制，需裸眼鉆穿全部增斜段和水平段，造成后期施工摩阻大和循環(huán)系統(tǒng)壓耗大、排量小，這樣攜帶巖屑效果差，容易造成卡鉆。

(3)該井的水平段長度比較長，中靶精度要求比較高，在施工的過程中，由于摩阻和扭矩比較大，在水平段中很難調整軌跡，而一旦軌跡調整不好，出現嚴重的“狗腿”彎，會給后續(xù)的施工帶來很大的困難。

(4)該井的施工周期長，長期的鉆進和頻繁的更換鉆具結構，易導致增斜段產生鍵槽，造成卡鉆事故。

2.2 采取的措施

(1)由于造斜點較深，循環(huán)系統(tǒng)功率有限，使得鉆井夜排量不足，普通172 mm動力鉆具的性能不能正常發(fā)揮，而地層可鉆性差及回填效果的不理想加劇了側鉆的難度。為此重新填井，采用2.5°彎接頭配合直動力鉆具，采用MWD650隨鉆測斜儀器監(jiān)測工具面進行側鉆，解決了側鉆難的問題。

(2)通過泵壓的壓差來控制工具面，特別是對于PDC定向，控制難度更大。造斜段初期，泵壓升高150～200 psi(1.03～1.38 MPa)，反扭角大致穩(wěn)定在150°～180°。

(3)采用優(yōu)質鉆井液，增加潤滑性，提高井壁穩(wěn)定性及攜巖效果，起下鉆時注意預防鍵槽卡鉆［3～5］。及時短起下。鉆進過程中，根據井下摩阻情況每鉆進150～200 m短起下，保證井眼暢通，及時破壞巖屑床，降低施工時摩阻扭矩。

(4)隨著水平位移的不斷延伸，摩阻扭矩增大，托壓現象日益嚴重，水平段后期滑動鉆進很困難，嘗試通過控制鉆壓，達到較好的穩(wěn)斜效果，減少了滑動調整井段，提高了鉆井時效。

3 井眼軌跡控制技術

3.1 直井段

為了確保直井段打直，一開以及二開直井段采用了光鉆鋌鉆具組合控壓吊打。

直井段最大井斜0.97°，直井段井底的水平位移－1.2 m，從而為造斜段和穩(wěn)斜段的施工創(chuàng)造了良好的條件。

3.2 側鉆井段

3.3 增斜段

該段的難度在于采用PDC鉆頭定向施工，工具面控制難度大，不穩(wěn)定，造成造斜率失常和方位在設計方位左右擺動幅度大，這樣就需要更多的滑動鉆進和經常調整方位，不利于提高機械鉆速，也影響了井眼軌跡。該井段施工過程中穿過幾個泥巖夾層，最厚的一層是垂深2624～2632 m，斜深2626～2635 m，在不影響軌跡的前提下，穿泥巖層時盡量采用旋轉鉆進以提高機械鉆速，鉆進時效1 m;泥巖層滑動鉆進鉆進時效更慢，為0.5 m，托壓現象明顯，穿過泥巖層后鉆時立刻恢復正常。井斜超過50°以后，開始出現滑動托壓現象，但并不嚴重，偶爾會有鉆壓不回、工具面不動的現象，有時鉆壓會突降，突降超過20 kN容易造成憋泵，提起活動鉆具后情況會好轉。工具面有時不容易一次壓到位，建議初始工具面擺在右偏60°左右，逐漸壓到20°～30°后將鉆具在井底正轉90°，根據情況可以適當增加，通過這種方式能夠將工具面盡量控制在合理的區(qū)間內，保證滑動效果。井斜超過80°以后滑動鉆進變得異常困難，每次下放都會托壓，鉆壓不停上漲，超過100 kN就會憋泵，已經無法再繼續(xù)滑動鉆進，通過短起下倒滑眼措施充分清潔井眼后也依然得不到改善，分析原因可能是由于加重鉆桿的位置太靠下以及動力鉆具下端的扶正塊托壓造成，決定起鉆更換鉆具組合，把加重鉆桿換到井斜較小的位置，并把動力鉆具下端的扶正塊尺寸由原來的210 mm改為206 mm。拖壓憋泵現象有了明顯改善。

3.4 水平段

本井段的鉆具結構和井斜在50°～90°時的結構大致一樣，只是調整了加重鉆桿的位置，這樣能減小滑動鉆進時的摩阻和扭矩。鉆具結構為:215.9 mm PDC+172 mm動力鉆具(扶正塊尺寸206 mm)+172 mm浮閥(431×410)+172 mm LWD短節(jié)+172 mm懸掛(MWD)+127 mm無磁承壓鉆桿+127 mm加重鉆桿+165 mm柔性短節(jié)+165 mm震擊器 +127 mm加重鉆桿 +135根127 mm鉆桿+30根127 mm加重鉆桿+127 mm鉆桿。由于地質資料不詳細，根據實測的油層伽瑪和電阻率多次更改了靶點，水平段出現了“反階梯”井眼，又加上井眼清潔效果有限，后期的滑動鉆進異常困難，我們嘗試利用鉆壓控制井斜的穩(wěn)斜效果。此鉆具結構在轉動鉆進時自然增斜率1°～2°/100 m，每個立柱定向3～4 m即可控制井斜變化，大大減少了滑動鉆進的比例，提高了機械鉆速。

4 優(yōu)質的鉆井液體系

(1)一開直井段采用配漿開鉆，配制150 m3膨潤土鉆井液，預水化24 h以上，FV控制在80 s左右。

(2)二開直井段采用KCl聚合物泥漿體系，將一開原漿用水稀釋至粘度40 s左右，控制粘土含量在30 g/L左右;加入5%KCl，并補充足夠抑制劑，保證其含量不低于0.2%，使泥漿具有良好的抑制能力，以便更好地抑制粘土分散;為有效控制固相，用抑制包被劑抑制鉆屑水化分散。

(3)斜井段的鉆井液是本井的重中之中，采用的基本配方:2% ～3%膨潤土漿+0.3% ～0.5%聚合物絮凝劑+2% ～3%抗溫抗鹽降失水劑+2% ～3%封堵防塌劑+3%超細碳酸鈣+1% ～2%聚合醇(納米乳液)+3%～6%潤滑劑+0.5% ～1%非滲透油層保護劑。開始測鉆后首先改善泥餅質量，使其形成薄而致密的泥餅，減小鉆具和泥餅的接觸面，達到降低摩阻的作用。同時加入2% ～3%潤滑劑，隨著井斜的增加，逐漸增加其加量，并混入原油，并一直保持含油量在8%左右，以后根據磨阻情況，及時補充。在維護鉆井液中含油量同時補充固體潤滑劑降低鉆具與井壁硬摩擦，控制泥餅摩擦系數控制在0.06以下。井斜達到40°時，增加液體潤滑劑含量達到3%以上，可根據摩阻情況，加入一定量的固體潤滑劑，進一步降低摩阻和扭矩。井斜達到80°時，將潤滑劑含量提高至6%以上，改善滑動鉆井過程中鉆壓的傳遞。在維護鉆井液中含油量同時補充固體潤滑劑降低鉆具與井壁硬摩擦，泥餅摩擦系數應盡可能低于0.07。鉆井液中加入了非滲透處理劑進行油層保護，以控制鉆井液和水泥漿液進入油層。

5 結論與認識

通過對S15水平井的鉆井實踐，形成了一套伊朗雅達地區(qū)水平井鉆井工藝技術，為以后該地區(qū)的水平井施工提供了經驗。

(1)在充分考慮問題和困難的情況下，通過優(yōu)選套管層次和各層的下深可最大限度地減少膏泥巖地層縮徑的影響;通過優(yōu)化井眼軌跡可減少施工難度，并能保證實鉆井眼軌跡的圓滑性，減少摩阻及扭矩。

(3)在井眼長特別是裸眼井段長，粘度大、泥漿潤滑不好等不利條件下，粘卡、加壓困難、動力鉆具功率得不到發(fā)揮等問題會隨之出現，這時采用滑動鉆進比較困難，可以通過泵壓表的壓差來控制工具面。為避免在大井斜條件下鉆進，出現鉆柱吸附卡鉆，采用加重鉆桿替代鉆鋌，滿足鉆機負荷提升;用斜坡鉆桿可減少鉆具摩阻;增加鉆井液排量及鉆井液環(huán)空返速，輔之倒劃眼和短起下鉆可有效清潔井眼。同時根據井下情況，及時搞好短起下鉆。

(4)優(yōu)良的鉆井液體系和凈化設備是水平段較長的水平井鉆井成功的重要保證。

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