鄂爾多斯盆地東部低淺層滲透油藏大位移水平井鉆井實(shí)踐

陶紅勝，楊全枝，于小龍，馬振鋒

(陜西延長(zhǎng)石油〈集團(tuán)〉有限責(zé)任公司研究院，陜西西安710075)

0 引言

鄂爾多斯盆地東部油田區(qū)塊部分儲(chǔ)層埋深淺、物性差、自然產(chǎn)能低，為較難動(dòng)用的致密砂巖油藏，采用常規(guī)直井壓后效果差，往往達(dá)不到經(jīng)濟(jì)有效開(kāi)發(fā)的要求［1－2］。近年來(lái)，隨著勘探開(kāi)發(fā)工作的不斷深入，各大油田水平井開(kāi)發(fā)技術(shù)不斷進(jìn)步［3－6］，期間延長(zhǎng)石油常規(guī)水平井技術(shù)發(fā)展迅速，大大提高油井單井產(chǎn)量和油藏采收率，成為解決常規(guī)井開(kāi)發(fā)“多井、低產(chǎn)、低效”的有效手段。為了經(jīng)濟(jì)有效開(kāi)發(fā)淺層(300～600 m)低滲透、低豐度油藏，延長(zhǎng)石油在鄂爾多斯盆地東部油區(qū)進(jìn)行了第一口淺層大位移水平井——X平1井的開(kāi)發(fā)先導(dǎo)試驗(yàn)。X平1井完鉆井深1366 m，垂深499.16 m，水平位移1003.58 m，位垂比高達(dá)2.01∶1，創(chuàng)下該地區(qū)水平井位垂比最大記錄，該井的順利實(shí)施，為后續(xù)淺層難動(dòng)用油藏的有效開(kāi)發(fā)提供了一條新的途徑，具有較高技術(shù)參考價(jià)值。

1 施工技術(shù)難點(diǎn)

(1)一開(kāi)表層為第四系黃土層，地層疏松，易漏，易垮塌;下部延長(zhǎng)組有大量厚煤層及泥巖，易縮徑、坍塌、卡鉆;

(2)直井段短，鉆具質(zhì)量輕，鉆具組合調(diào)整余量小，水平段(尤其是水平段后期)施工時(shí)，摩阻大，鉆頭加壓難度大，滑動(dòng)鉆進(jìn)困難;

(3)與相鄰四口定向井井間距離較近，且每口井都經(jīng)壓裂施工，防碰風(fēng)險(xiǎn)高;

(4)目標(biāo)層砂體河道沉積，沉積旋回發(fā)育差異較大，砂體變化速度快，實(shí)鉆主力油層垂深與設(shè)計(jì)垂深可能會(huì)存在誤差，要求井身剖面能夠?qū)Υ股钫`差進(jìn)行一定的調(diào)整，井眼軌跡控制難度大。

2地質(zhì)設(shè)計(jì)

水平井開(kāi)發(fā)對(duì)目標(biāo)層地質(zhì)特征認(rèn)識(shí)、特別是目標(biāo)層砂體展布方向要求嚴(yán)格，X平1井設(shè)計(jì)區(qū)主力油層為長(zhǎng)62，主要為淺灰、灰色細(xì)粒長(zhǎng)石砂巖及灰色、灰綠色細(xì)砂巖、粉砂巖與灰綠色、黑色泥巖、砂質(zhì)泥巖、凝灰?guī)r不等厚互層，由2～3個(gè)沉積旋回組成，沉積旋回發(fā)育差異較大。油層發(fā)育情況主要受砂體分布影響。選取河口或河道交匯區(qū)砂體厚度大、物性好的砂體，并確保水平段方向與河道砂體走向一致，防止砂巖尖滅鉆遇泥巖，導(dǎo)致后續(xù)施工困難。地質(zhì)設(shè)計(jì)靶點(diǎn)見(jiàn)表1，水平井部署位置如圖1所示。

表1 X平1井靶點(diǎn)數(shù)據(jù)

圖1 X平1井水平段方位示意圖

3 鉆井工程設(shè)計(jì)

3．1 井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化

X平1井設(shè)計(jì)垂深淺，第四系黃土層松散、易漏失、易垮塌，但其它地層相對(duì)較穩(wěn)定，壓力系統(tǒng)相對(duì)簡(jiǎn)單，選用二開(kāi)井身結(jié)構(gòu)在滿足安全鉆井的同時(shí)最大限度地降低了鉆井成本。

3．2 井眼軌跡優(yōu)選

井眼軌跡設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)水平井鉆井的重要環(huán)節(jié)，在充分考慮鉆遇地層特征、最大關(guān)井壓力、電測(cè)濕接頭對(duì)接工藝以及鄰井防碰等多種因素影響，選擇“直—增—穩(wěn)—增—平”4段制井身剖面，為實(shí)現(xiàn)同時(shí)動(dòng)用兩個(gè)目的層，X平1井水平段設(shè)計(jì)為U形軌道。4段制剖面彎曲井段相對(duì)較短，利于降低管柱下入摩阻。在入靶前一段采用造斜率小的鉆具組合，以減小調(diào)整幅度，保證中靶和井眼平滑。X平1井設(shè)計(jì)井眼軌跡數(shù)據(jù)見(jiàn)表2和圖2。

4 現(xiàn)場(chǎng)施工

4．1 增斜段鉆進(jìn)

表2 X平1井身剖面設(shè)計(jì)參數(shù)

圖2 X平1井井眼軌跡圖

鉆井參數(shù):鉆壓60～100 kN，排量25 L/s，鉆速50 r/min。

由于造斜點(diǎn)淺，井深只有210 m，地層不穩(wěn)定，開(kāi)始第一段造斜時(shí)適當(dāng)控制排量，確保鉆壓及工具面的穩(wěn)定，有利于造斜率的控制。第二段造斜入靶過(guò)程中，因地質(zhì)條件復(fù)雜，目標(biāo)層垂深增加對(duì)A靶點(diǎn)做了適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，比原設(shè)計(jì)垂深增加了7.5 m左右，通過(guò)剖面的優(yōu)化，將實(shí)鉆靶前位移的增量控制在40 m以內(nèi)。

造斜段鉆進(jìn)過(guò)程中，在確保井下安全的前提下，使用低粘度、低切力、低固相含量，低摩阻的優(yōu)質(zhì)鉆井液快速鉆進(jìn)，使泥漿流型達(dá)到紊流，防止虛泥餅和巖屑床的形成。采用磺化瀝青起到防塌和潤(rùn)滑，并改善泥餅質(zhì)量，采用無(wú)固相降失水劑降低失水量，抑制泥頁(yè)巖水化膨脹導(dǎo)致井壁不穩(wěn)，利用鈉膨潤(rùn)土和CMC－HV調(diào)節(jié)泥漿流變性以實(shí)現(xiàn)成功攜砂，從而提高造斜段機(jī)械鉆速。X平1井在造斜段的機(jī)械鉆速達(dá)到7 m/h。

4．2 水平段鉆進(jìn)

水平段鉆具組合設(shè)計(jì)的基本形式是“倒裝鉆具”，加重鉆桿應(yīng)放在靠近井眼垂直部分以提供鉆壓，而大斜度井段與水平段則采用普通鉆桿。鉆具組合:215.9 mm鉆頭+172 mm單彎螺桿鉆具+165 mm回壓閥 +212 mm扶正器 +165 mm MWD接頭+172 mm無(wú)磁鉆鋌+127 mm無(wú)磁承壓鉆桿+127 mm斜臺(tái)階鉆桿+127 mm斜臺(tái)階加重鉆桿+158.8 mm鉆鋌+127 mm斜臺(tái)階加重鉆桿+127 mm鉆桿。

鉆井參數(shù):鉆壓60～220 kN，排量25 L/s，鉆速50 r/min。

該井水平靶窗高±1 m，采用單彎螺桿+三牙輪或PDC鉆頭，優(yōu)選配套非標(biāo)型號(hào)穩(wěn)定器并優(yōu)化扶正器間距，在滿足一定的增降斜功能情況下，實(shí)現(xiàn)了平穩(wěn)、快速鉆進(jìn)。鉆進(jìn)過(guò)程中每2柱鉆柱進(jìn)行一次短程起下鉆并導(dǎo)入斜坡鉆桿，保證加重鉆桿始終在上部，當(dāng)鉆具重力不足以克服摩阻時(shí)，采用倒裝鉆具，上部逐漸替入鉆鋌，以增加鉆具重力來(lái)施加足夠的鉆壓，X平1井水平段鉆進(jìn)大鉤載荷、摩阻分析如圖3、圖4所示。從圖3大鉤載荷分析可以看出，隨著鉆深增加，起下鉆、滑動(dòng)鉆進(jìn)、復(fù)合鉆進(jìn)，螺旋屈曲呈增大趨勢(shì);隨水平段進(jìn)尺增加，下鉆過(guò)程螺旋屈曲呈降低趨勢(shì)，當(dāng)下鉆至950 m后，屈曲不再增加。從圖4根據(jù)扭矩分析可以看出，隨鉆深增加，井底扭矩總體呈上升趨勢(shì)，特別是隨著井斜增加，鉆頭扭矩減小，鉆進(jìn)速度受井底加壓及摩阻影響，不斷降低。井底最大扭矩為16510 N·m。通過(guò)與其他不同的剖面設(shè)計(jì)分析對(duì)比，該剖面摩阻與井底扭矩均較小，設(shè)計(jì)優(yōu)化合理。

圖3 X平1井二開(kāi)大鉤載荷分析

圖4 X平1井二開(kāi)扭矩分析

為保障水平段的安全鉆進(jìn)，解決水平段鉆井液攜帶巖屑和潤(rùn)滑問(wèn)題，要適當(dāng)提高鉆井液的動(dòng)切力及靜切力以及潤(rùn)滑性能。為有效保護(hù)油層，減少污染，水平段采用低傷害屏蔽暫堵鉆井液體系，在造斜部井段使用的鉆井液的基礎(chǔ)上，加入有關(guān)處理劑與酸溶暫堵劑G302－SZD，嚴(yán)格控制泥漿密度和中壓失水量，改造為鉆井完井液，可以在進(jìn)入水平段之前，在上部鉆井液的基礎(chǔ)上快速轉(zhuǎn)化為新的泥漿體系，既保障井下安全又節(jié)約成本。

X平1井水平段單趟進(jìn)尺達(dá)到403.00 m，水平段平均機(jī)械鉆速達(dá)到5 m/h，順利鉆至井深1366 m完鉆，電測(cè)后順利下入套管完井。

5 結(jié)論

X平1井是延長(zhǎng)石油為了經(jīng)濟(jì)有效開(kāi)發(fā)鄂爾多斯盆地東部油區(qū)淺層低滲透、低豐度油藏而進(jìn)行的一次工程實(shí)踐，取得以下認(rèn)識(shí)。

(1)X平1井完鉆垂深499.16 m，水平位移1003.58 m，位垂比高達(dá)2.01∶1，證明鄂爾多斯盆地東部低滲透油藏淺層大位移水平井鉆井開(kāi)發(fā)是可行的。

(2)根據(jù)鄂爾多斯盆地東部油區(qū)地質(zhì)特征，優(yōu)化了井身結(jié)構(gòu)，二開(kāi)不下技術(shù)套管，在滿足安全鉆井的同時(shí)最大限度地降低了鉆井成本。

(3)通過(guò)優(yōu)化鉆具組合與鉆井參數(shù)，保證了井眼軌跡平滑，降低了井眼摩阻，采用短起下鉆、分段循環(huán)等手段解決了長(zhǎng)水平段巖屑攜帶的問(wèn)題，保障了井眼暢通和井下安全。

(4)優(yōu)化低粘度、低切力、低固相含量，低摩阻鉆井液體系，做到二開(kāi)全井段鉆井液體系快速轉(zhuǎn)換，在保證井下安全的同時(shí)節(jié)約成本。

［1］ 王華軍，胡濤，李明，等．低滲透油氣田水平井開(kāi)發(fā)特點(diǎn)及影響分析［J］．石油化工應(yīng)用，2011，30(1):66 －68，79．

［2］ 陳曉華．富縣區(qū)塊中淺層水平井優(yōu)快鉆井技術(shù)探討［J］．長(zhǎng)江大學(xué)學(xué)報(bào)(自科版)，2013，(26):89 －91．

［3］ 薛建國(guó)，吳應(yīng)戰(zhàn)，王冰暉，等．超淺層大位移水平井樓平2井鉆井技術(shù)［J］．石油鉆采工藝，2008，(3):11 －14．

［4］ 牛洪波，陳建隆，隋小兵．淺層大位移水平井鉆井關(guān)鍵技術(shù)分析［J］．天然氣工業(yè)，2012，(2):71 －74，119．

［5］ 裴建忠，劉天科，周飛，等．金平1淺層大位移水平井鉆井技術(shù)［J］．石油鉆探技術(shù)，2009(1):87 －90．

［6］ 張華衛(wèi)，李夢(mèng)剛，吳為，等．伊朗Y油田水平井鉆井技術(shù)［J］．探礦工程(巖土鉆掘工程)，2014，41(7):28 －32．

［7］ 田平，薛建國(guó)，蔣建寧，等．河南油田泌頁(yè)HF1水平井鉆井技術(shù)［J］．石油地質(zhì)與工程，2012(3):88 －90，93，1．

［8］ 柯學(xué)，王吉文，朱楊，等．熱德拜油田水平井優(yōu)快鉆井配套技術(shù)［J］．探礦工程(巖土鉆掘工程)，2014，41(10):26 －31．

［9］ 羅朝東，李國(guó)嘉，石鎖政，等．川西淺層水平井軌跡控制技術(shù)［J］．價(jià)值工程，2012，(8):23 －24．

［10］ 周延軍，曾強(qiáng)滲，竇玉玲，等．金平1淺層大位移水平井鉆井工程設(shè)計(jì)技術(shù)及應(yīng)用［J］．鉆采工藝，2008，(S1):24－27，114．

［11］ 徐云龍．勝利油田第一口繞錐水平井鉆井技術(shù)［J］．探礦工程(巖土鉆掘工程)，2013，40(2):22 －24．