齊平3井鉆井實踐與認識

何茂偉

（大慶鉆探工程公司鉆井一公司，黑龍江大慶163411）

齊平3井鉆井實踐與認識

何茂偉*

（大慶鉆探工程公司鉆井一公司，黑龍江大慶163411）

齊平3井是部署在松遼盆地中央坳陷區(qū)齊家凹陷的一口水平探井，完鉆斜深3574.03m，垂深2201.1m，水平段長1195.35m。在施工前對井身結(jié)構(gòu)和井眼軌跡剖面進行了優(yōu)化設(shè)計，施工中應用井眼軌跡控制技術(shù)、地質(zhì)導向技術(shù)，并配以鉆井安全施工工藝，保證了該井的順利完鉆，實現(xiàn)了設(shè)計要求的各項技術(shù)指標，取得了良好的施工效果。

優(yōu)化技術(shù)；軌跡控制；地質(zhì)導向；安全鉆井；齊平3井

齊家凹陷位于松遼盆地中央坳陷區(qū)，北鄰黑魚泡凹陷，南接古龍凹陷，該區(qū)構(gòu)造主體包括齊家北、齊家南2個向斜和喇西、薩西、杏西3個鼻狀構(gòu)造，向西經(jīng)龍虎泡構(gòu)造逐漸抬升為一向東南傾斜的單斜，向東抬升過渡為大慶長垣，勘探面積約1500km2。為了探索解決制約齊家凹陷高臺子油層致密砂巖油藏儲量豐度低、直井單井產(chǎn)量低的勘探開發(fā)技術(shù)瓶頸，實現(xiàn)致密油資源的有效動用，為該區(qū)大面積儲量的整體評價與儲量升級提供有效的技術(shù)支撐，在齊家凹陷部署了齊平3井探井水平井，該井設(shè)計斜深3574.03m，垂深2201.1m，水平位移1546.46m，水平段長1195.35m。

1　優(yōu)化設(shè)計技術(shù)

1.1井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計

根據(jù)齊平3井所在區(qū)域的地質(zhì)特點，在綜合考慮井眼軌跡控制技術(shù)和鉆井施工要求的前提下，以降低鉆井施工中的摩阻與扭矩，水平井段能夠最大化延伸為目的，對齊平3井進行井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，優(yōu)化設(shè)計后的井身結(jié)構(gòu)擬采用2層套管結(jié)構(gòu)，一開采用?311.2mm鉆頭鉆進至井深500m，下入與之相適應的?244.5mm套管封固明二段以上易塌、易漏等不穩(wěn)定地層；二開采用?215.9mm鉆頭鉆進到井深3574.03m，留足口袋完鉆，下入?139.7mm套管，采用雙密度固井水泥漿體系進行全封固井。井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計如表1所示。

1.2井眼軌跡優(yōu)化設(shè)計

表1　井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計數(shù)據(jù)表

目前對于井眼軌跡剖面優(yōu)化設(shè)計主要有直—增—穩(wěn)—增—平”的雙增剖面和“直—增—穩(wěn)—增—增—平”的三增剖面，這2種井眼軌跡剖面的共同設(shè)計特點是在2個增斜井段之間設(shè)計一段穩(wěn)斜井段，用來防止工具造斜率達不到設(shè)計要求時來進行彌補井斜角或者調(diào)整方位角，這樣就降低了井眼軌跡控制的難度，提高了井眼軌跡控制的現(xiàn)場可操作性和控制精度。對于后一種“直—增—穩(wěn)—增—增—平”的三增剖面來說，在進入水平段之前設(shè)計了一段造斜率很小的井段來穩(wěn)斜探油頂，這樣就更利于井眼軌跡的現(xiàn)場控制，由于齊平3井是一口探井水平井，目的層與設(shè)計可能還存在一定的誤差，因此采用“直—增—穩(wěn)—增—增—平”的三增剖面進行井眼軌跡優(yōu)化設(shè)計，最大造斜率為5.5°/30m，井眼軌跡剖面優(yōu)化設(shè)計數(shù)據(jù)如表2所示。

表2　井眼軌跡設(shè)計剖面數(shù)據(jù)表

2　施工工藝技術(shù)

2.1井眼軌跡控制技術(shù)

（1）直井段井眼軌跡控制技術(shù)。直井段井眼軌跡控制技術(shù)的重點就是防斜打直，按照鉆井施工設(shè)計要求，在造斜點1830.49m處的井斜角要控制在0.5°以內(nèi)，因此在施工中采用防斜效果比較好的鐘擺鉆具組合，組合為：鉆頭+?178mm無磁鉆鋌1根+?178mm鉆鋌1根+?214mm扶正器+?178mm鉆鋌1根+?214mm扶正器+?159mm鉆鋌6根+?127mm加重鉆桿30 根+?127mm鉆桿。施工中嚴格按照鉆井工程設(shè)計要求進行定點測斜，發(fā)現(xiàn)井斜角有增大的趨勢時采取加密測斜，必要的時候可以輕壓吊打，或者應用螺桿鉆具進行降斜施工，至造斜點井深處井斜角為0.4°，水平位移8m，很好地滿足了鉆井設(shè)計要求。

（2）造斜段軌跡控制技術(shù)。進行造斜井段施工時，如何降低摩阻扭矩是需要充分考慮的問題，所以在鉆具組合選擇方面盡量進行簡化，同時根據(jù)井眼軌跡剖面設(shè)計的最大造斜率為5.5°/30m的實際，選擇1.5°單彎螺桿鉆具可以達到設(shè)計要求的造斜率，應用了倒裝鉆具組合，可以使鉆壓有效傳遞，達到提高機械鉆速的目的，鉆具組合為：鉆頭+?172mm螺桿（1.5°單彎）+ LWD隨鉆儀器+?159mm螺旋鉆鋌3根+?127mm鉆桿（18°斜坡）40根+?127mm加重鉆桿30根+?127mm鉆桿。施工中首先摸清楚該套鉆具組合在該地區(qū)的實際造斜率，合理確定定向鉆進和復合鉆進的比例，嚴格按照設(shè)計井眼軌跡剖面進行施工，實現(xiàn)井眼軌跡精確的控制。

（3）水平段軌跡控制技術(shù)。由于該井水平段長度達1195.35m，采用常規(guī)鉆具組合摩阻大，軌跡不易控制，因此在水平段應用旋轉(zhuǎn)導向鉆井工具，該工具是雙向閉環(huán)通信的鉆井系統(tǒng)，通過地面改變鉆井排量給井下工具發(fā)送指令，實現(xiàn)在旋轉(zhuǎn)鉆井的情況下對井斜、方位的準確控制，同時由于鉆具的高速旋轉(zhuǎn)，可以使巖屑在離心力的作用下及時隨鉆井液返出地面，避免了巖屑床的形成，保證了井下的安全，直至鉆進至完鉆井深3574.03m。

2.2地質(zhì)導向技術(shù)

為了準確的探得油頂和提高油層鉆遇率，在造斜段應用了LWD隨鉆地質(zhì)導向技術(shù)，水平段應用旋轉(zhuǎn)地質(zhì)導向技術(shù)。在造斜井段施工中，根據(jù)LWD隨鉆地質(zhì)導向測量獲得伽馬、電阻率數(shù)值與臨井的測井曲線相對比，同時結(jié)合綜合錄井的巖屑、全烴值等參數(shù)，綜合判斷目的層的深度是上移還是下移，然后指導定向施工，有效地保障了準確中靶。在進入水平段施工后，通過應用旋轉(zhuǎn)地質(zhì)導向工具的近鉆頭伽馬、電阻率等參數(shù)，準確判斷了鉆頭是否按著油層發(fā)育方向前進，使油層砂巖的鉆遇率達到90%以上。

2.3安全鉆井施工技術(shù)

齊平3井屬于長水平段水平井，在井斜角達到40°以后的造斜段和水平井段，由于井斜角的存在，使鉆具受力情況發(fā)生了變化，鉆具總是貼向井眼的低邊，造成偏心環(huán)空。在井眼低邊鉆井液流速低，攜巖性差，極易使巖屑沉積形成巖屑床，造成起下鉆阻卡等復雜，因此必須采用相應技術(shù)措施，避免巖屑床形成。

（1）增大鉆井排量，提高環(huán)空返速。鉆該井的施工中，始終保證鉆井排量在34L/s以上，使鉆頭破壞的巖屑，及時的隨鉆井液返出。

（2）改善鉆井液性能，提高攜帶巖屑能力。為了降低施工摩阻，該井采用油基鉆井液體系，同時保證破乳電壓在1000V以上，動切力與塑性粘度比值在0.5以上，提高攜巖能力。

（3）合理確定短起下鉆，破壞巖屑床。在定向鉆進中，每鉆進120m，短起下200m，下鉆到底后充分循環(huán)鉆井液；水平段施工中每鉆進150m，短起下300m，并采取分段循環(huán)的方式，有效地清除了巖屑床。

3　施工效果分析

齊平3井完鉆斜深3574.03m，垂深2201.1m，水平位移1546.46m，水平段長1195.35m。各項技術(shù)指標均達到了地質(zhì)設(shè)計和鉆井工程設(shè)計要求，井眼軌跡A靶點與E靶點設(shè)計與實鉆數(shù)據(jù)指標如表3所示。

表3　設(shè)計與實鉆技術(shù)指標對比表

4　結(jié)論

（1）采用二開的井身結(jié)構(gòu)和“直—增—穩(wěn)—增—增—平”的三增剖面，是齊平5井順利施工的基礎(chǔ)。

（2）在直井段應用鐘擺鉆具實現(xiàn)了對井斜角的有效控制，造斜段選用1.5°單彎螺桿、倒轉(zhuǎn)鉆具組合實現(xiàn)了齊平3井的準確入靶。

（3）水平段應用旋轉(zhuǎn)導向鉆井工具和地質(zhì)導向技術(shù)，延長了水平段位移，提高了砂巖鉆遇率。

（4）施工中采用合理的安全技術(shù)措施，保證了齊平3井的鉆井施工安全。

［1］孟祥波，陳春雷，孫長青.徐深21-平1井軌跡控制技術(shù)［J］.探礦工程（巖土鉆掘工程），2014，41（1）：30-32.

［2］牛洪波.大牛地氣田長水平段井眼軌跡控制方法［J］.天然氣工業(yè)，2011，31（10）：64-67.

TE241

A

1004-5716（2016）02-0066-03

2015-02-27

何茂偉（1971-），男（漢族），黑龍江齊齊哈爾人，工程師，現(xiàn)從事定向井、水平井鉆井施工與管理工作。