伊朗北阿扎迪甘油田水平井鉆井技術(shù)參考

喬宏實(shí)，李盤(pán)寧，吳　斌，吳　豐，曹乾洪

（渤海鉆探定向井技術(shù)服務(wù)公司，天津300280）

伊朗北阿扎迪甘油田水平井鉆井技術(shù)參考

喬宏實(shí)*，李盤(pán)寧，吳斌，吳豐，曹乾洪

（渤海鉆探定向井技術(shù)服務(wù)公司，天津300280）

針對(duì)伊朗北阿扎迪甘油田地質(zhì)情況復(fù)雜，上部井段方位易漂移，定向井段需要穿過(guò)6個(gè)軟硬交替、巖性變化大的地層，井身軌跡不易控制等一系列水平井施工難點(diǎn)，結(jié)合該區(qū)塊已鉆井施工經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)優(yōu)化鉆具組合，利用專(zhuān)業(yè)軟件計(jì)算摩阻、水力，綜合分析優(yōu)化鉆井設(shè)計(jì)，充分利用地層特性來(lái)控制井身軌跡，實(shí)現(xiàn)盡可能少的滑動(dòng)鉆進(jìn)，大大提高鉆井速度，降低成本，對(duì)該區(qū)塊水平井施工具有重要的指導(dǎo)意義。

伊朗；北阿扎迪甘油田；水平井；軌跡控制

1　概述

伊朗北阿扎迪甘油田是一個(gè)平行于兩伊邊境寬20km、長(zhǎng)60km自北向南方向的長(zhǎng)軸型背斜構(gòu)造，位于伊朗胡澤斯坦省阿瓦茲市西約80km，探明儲(chǔ)量超過(guò)260億桶。目前北阿扎迪甘油田已布井場(chǎng)17個(gè)，鉆探目的為開(kāi)發(fā)Sarvak油層中的Sarvak3～Sarvak6主力油藏。開(kāi)發(fā)方案為每個(gè)井場(chǎng)布4～5口水平段長(zhǎng)度1000m左右的水平井，其中第一口為區(qū)域探井，設(shè)計(jì)為普通水平井（水平段以83°～85°井斜鉆穿Sarvak3～Sarvak6主力油層，已探明各小層垂直深度），其余幾口井以開(kāi)發(fā)各小層為目的，設(shè)計(jì)為大位移水平井。圖1為某平臺(tái)區(qū)域探井，圖2為該平臺(tái)布井示意圖。

2　工程技術(shù)難點(diǎn)

2.1地質(zhì)情況復(fù)雜

參照地質(zhì)資料，該地區(qū)上部Aghajari地層和Gachsaran地層中巖性變化較大，灰?guī)r、泥巖、石膏、鹽巖、白云巖等軟硬交錯(cuò)，鉆井過(guò)程中極易發(fā)生憋跳鉆，上部直井段容易產(chǎn)生側(cè)向位移。若直井段產(chǎn)生的側(cè)向位移過(guò)大，勢(shì)必影響后期定向施工時(shí)的軌跡控制［1］。加之該區(qū)塊的井都設(shè)計(jì)為三維繞障水平井，井眼軌跡不夠平滑對(duì)鉆進(jìn)過(guò)程中阻和水利產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，以至水平段后期不能實(shí)現(xiàn)定向滑動(dòng)鉆進(jìn)。

圖1　某區(qū)域探井軌跡投影圖

從Aghajari地層到Savark地層均易發(fā)生漏失，其中Gachsaran地層出現(xiàn)完全漏失的可能性極大，Gachsaran地層存在高壓鹽水層，Pabdeh、Ilam和Lafan地層的大段泥質(zhì)灰?guī)r和泥頁(yè)巖水敏性較強(qiáng)，井壁坍塌擴(kuò)徑嚴(yán)重。鉆遇這些地層時(shí)要求確保井下安全的情況下快速鉆過(guò)，然而由于種種條件的限制，軌跡設(shè)計(jì)中又不能設(shè)計(jì)本段為穩(wěn)斜段，這就要求定向井工程師在技術(shù)允許的范圍內(nèi)對(duì)軌跡微調(diào)，既要確保井下安全，又要確保軌跡符合設(shè)計(jì)要求。

圖2　某平臺(tái)布井示意圖

2.2定向段地層巖性不穩(wěn)定，軌跡控制難度大

定向段需要穿越U.Gurpi（厚度90m）、Tarbur（厚度30m）、L.Gurpi（厚度30m）、Ilam（厚度80m）、Laffan（厚度10m）、Sarvak（入窗目的層）等6個(gè)地層，其中包含無(wú)水石膏、灰?guī)r、泥巖、泥灰?guī)r、頁(yè)巖、砂巖等多種巖性，且?guī)r性交錯(cuò)。為了降低鉆井風(fēng)險(xiǎn)，甲方要求全井段使用高效PDC鉆頭施工，這就導(dǎo)致了滑動(dòng)鉆進(jìn)過(guò)程中工具面不易控制，不同地層段造斜能力差異顯著的問(wèn)題，因此增加了定向段軌跡控制的難度。

2.4水平段長(zhǎng)，井下事故風(fēng)險(xiǎn)高

本區(qū)塊的井均設(shè)計(jì)為6″井眼的水平段，水平段長(zhǎng)度平均超過(guò)1000m，靶區(qū)僅為10m×2m+15m×2m的一個(gè)狹長(zhǎng)梯形靶盒，對(duì)軌跡控制要求很高，稍有不慎即會(huì)出靶。尤其水平段后期，受到井眼尺寸（6″）、井深（4000多米）、位移（1200m左右）和排量、泵壓、轉(zhuǎn)速等多方面的影響，井眼清潔度不夠，很難實(shí)現(xiàn)滑動(dòng)鉆進(jìn)，且容易發(fā)生卡鉆事故。例如：XX井施工至水平段700m后多次在接鉆柱時(shí)發(fā)生卡鉆，解卡過(guò)程中導(dǎo)致數(shù)十根鉆具疲勞破壞，并因此耽誤了鉆井時(shí)效。

3　技術(shù)措施

3.1直井段防斜打直

根據(jù)本地區(qū)地層實(shí)際情況，無(wú)淺層防碰井的直井段選用常規(guī)大鐘擺鉆具組合鉆進(jìn)，鉆進(jìn)過(guò)程中嚴(yán)格控制鉆壓，特別在紅泥巖地層和鹽層段小鉆壓鉆進(jìn)，有很好的糾斜能力。鉆進(jìn)過(guò)程中利用多點(diǎn)測(cè)量跟蹤軌跡，在必要時(shí)下入馬達(dá)儀器對(duì)軌跡進(jìn)行微調(diào)；有淺層防碰井段采用馬達(dá)+MWD控制井身軌跡，跟蹤控制完防碰井段后，在條件允許的情況下盡量多鉆穿復(fù)雜地層，為三開(kāi)定向施工打好基礎(chǔ)。

3.2根據(jù)實(shí)際情況優(yōu)化軌跡設(shè)計(jì)

由于該地區(qū)的井直井段較長(zhǎng)，在造斜點(diǎn)前難免產(chǎn)生側(cè)向位移，因此在測(cè)完直井段軌跡數(shù)據(jù)后需要做隨鉆剖面設(shè)計(jì)。通常在保證中靶條件的前提下，采用懸鏈?zhǔn)杰壽E設(shè)計(jì)，適當(dāng)加入穩(wěn)斜段以規(guī)避地層變化造成的造斜率損失；合理調(diào)整軌跡數(shù)據(jù)，控制靶好前位移，降低入窗難度；同時(shí)利用專(zhuān)業(yè)軟件中摩阻、水利模塊分析校核鉆井參數(shù)和水利參數(shù)，確保設(shè)計(jì)軌跡能實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)快速鉆進(jìn)［2］。例如：某井在造斜點(diǎn)處已產(chǎn)生了17m的正向位移，因此調(diào)整增斜段為懸鏈?zhǔn)狡拭驺@進(jìn)，即先以低于設(shè)計(jì)造斜率［（3.5°～4.5°）/30m］的造斜方式控制軌跡靠近設(shè)計(jì)線，當(dāng)實(shí)鉆井斜低于設(shè)計(jì)井斜3°左右時(shí)再以略高于設(shè)計(jì)造斜率［（5°～6°）/30m］的造斜方式補(bǔ)償井斜，最后在實(shí)鉆井斜和設(shè)計(jì)井斜接近時(shí)微調(diào)造斜能力逐漸貼緊設(shè)計(jì)線。進(jìn)而實(shí)現(xiàn)在入窗前同垂深位置處井斜追上設(shè)計(jì)井斜，位移略少于設(shè)計(jì)位移，為下步水平井精確入窗做好了準(zhǔn)備。

3.3優(yōu)選鉆具組合實(shí)現(xiàn)對(duì)軌跡的控制

定向井段需要穿越6個(gè)軟硬不均的地層，施工難度較大。針對(duì)本地區(qū)定向前期造斜率偏低這一事實(shí)，需要選擇1.75°馬達(dá)已滿足造斜率要求；當(dāng)井斜角超過(guò)15°后，選用1.5°馬達(dá)降即可滿足造斜要求，且降低了鉆具疲勞損壞的風(fēng)險(xiǎn)；入窗進(jìn)入水平段后，則選用1.25°以下彎外殼馬達(dá)配合欠尺寸扶正器，通過(guò)控制鉆進(jìn)參數(shù)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)斜鉆進(jìn)。例如：某井施工時(shí)選用帶直棱扶正器的螺桿鉆具，配合144mm欠尺寸扶正器實(shí)現(xiàn)了600m以上水平段的施工。采用此鉆具組合在水平段鉆進(jìn)時(shí)保持5～6t鉆壓和60r/min的轉(zhuǎn)速鉆進(jìn)，井斜略有增加、方位基本穩(wěn)定；當(dāng)井斜增量超過(guò)設(shè)計(jì)后采用2～3t鉆壓即可實(shí)現(xiàn)導(dǎo)向降斜，從而實(shí)現(xiàn)了整個(gè)水平段的軌跡控制。

3.4通過(guò)漂移規(guī)律優(yōu)化入窗位置

根據(jù)本地區(qū)地層傾角和傾向變化，結(jié)合已完成井的施工經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出6″井眼水平段復(fù)合鉆進(jìn)時(shí)井斜、方位的變化規(guī)律：馬達(dá)扶正器與140mm欠尺寸扶正器距離5m時(shí)為穩(wěn)斜效果，距離6m則為增斜效果［（0.01°～

0.015°）/m］；144mm扶正器與馬達(dá)扶正器距離5m時(shí)為降斜效果（［0.01°～0.015°）/m］，方位有東飄趨勢(shì)；方位為0°時(shí)，復(fù)合鉆進(jìn)方位大飄（［0.02°～0.04°）/m］；方位為180°時(shí)，復(fù)合鉆進(jìn)方位小飄（［0.02°～0.04°）/m］。定向井工程師要利用復(fù)合鉆進(jìn)時(shí)井斜、方位的變化情況選擇合適的入窗點(diǎn)，最大程度實(shí)現(xiàn)復(fù)合鉆進(jìn)［3］。例如：設(shè)計(jì)方位為0°，目前鉆具組合中使用140mm扶正器，入窗點(diǎn)選擇在靶區(qū)右上方（井斜、方位均略小于設(shè)計(jì)）入窗，而后導(dǎo)向鉆進(jìn)直到實(shí)鉆軌跡飄到靶盒邊緣，逐次定向（確保軌跡平滑）將方位調(diào)整合適，后調(diào)整欠尺寸扶正器的大小及位置來(lái)控制井斜，努力實(shí)現(xiàn)水平段多復(fù)合鉆進(jìn)。

4　經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

（1）利用軟件水利、摩阻的計(jì)算對(duì)軌跡設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，確保高效攜砂，實(shí)現(xiàn)井眼清潔。

（2）通過(guò)對(duì)周邊井以及地質(zhì)資料的研究，確定合理的施工計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化鉆進(jìn)。

（3）施工過(guò)程中需要優(yōu)化鉆具組，避免造斜率超標(biāo)，盡量提高轉(zhuǎn)動(dòng)鉆進(jìn)方式的比例。

（4）在大斜度井段施工中以加重鉆桿替代鉆鋌，并采用了倒裝鉆具組合，使鉆具與井壁的接觸面積減少，避免了粘附卡鉆和鍵槽卡鉆。

［1］王宇.遼河古潛山欠平衡鉆井技術(shù)的應(yīng)用［J］.特種油氣藏，2004，11（6）.

［2］ 狄福春，等.提高薄油層水平井油層鉆遇率的技術(shù)研究［J］.石油鉆探技術(shù)，2008，36（2）.

［3］ 胡渤，等.水平井鉆井過(guò)程中常見(jiàn)的鉆井損害問(wèn)題解析［J］.特種油氣藏，2004，11（6）.

TE243

A

1004-5716（2016）02-0064-03

2015-03-05

2015-03-12

喬宏實(shí)（1983-），男（滿族），河北唐山人，工程師，現(xiàn)從事鉆探技術(shù)工作。