扎哈泉地區(qū)水平井鉆井提速技術(shù)探討

楊啟恩，姜雙奎，鐘原，牛剛強(qiáng)，張闖，楊云書，張順世，王波

中國(guó)石油青海油田分公司鉆采工藝研究院（甘肅敦煌736202）

扎哈泉地區(qū)水平井鉆井提速技術(shù)探討

楊啟恩，姜雙奎，鐘原，牛剛強(qiáng)，張闖，楊云書，張順世，王波

中國(guó)石油青海油田分公司鉆采工藝研究院（甘肅敦煌736202）

青海油田扎哈泉地區(qū)的第一口致密油水平井扎平X1井，在N1地層鉆井過程中機(jī)械鉆速慢，由此造成該井鉆井周期長(zhǎng)達(dá)194.63d、完井周期210.85d，N1地層機(jī)械鉆速僅為0.94m/h。2015年部署在扎哈泉地區(qū)的扎平X2井、扎平X3井、扎平X4井3口水平井，通過工廠化鉆井模式及井區(qū)管理模式的改變和技術(shù)創(chuàng)新，使機(jī)械鉆速大幅提高，為今后在扎哈泉地區(qū)的水平井施工積累了豐富經(jīng)驗(yàn)。

致密油；工廠化鉆井；青海油田

扎哈泉斜坡區(qū)位于青海省柴達(dá)木盆地西部南區(qū)，包括躍東斷鼻、扎哈泉構(gòu)造及烏南-綠草灘斜坡3個(gè)三級(jí)構(gòu)造［1］。為了進(jìn)一步落實(shí)扎哈泉含油氣性，2011年鉆探了扎2井，完鉆井深3 500m，完鉆層位上干柴溝組（N1）下部。在N1地層解釋出油層21.2m/7層，對(duì)3 292.5～3 303.5m井段壓裂后用4mm油嘴油管控制放噴，日產(chǎn)油17.35m3，從而發(fā)現(xiàn)了扎哈泉地區(qū)某區(qū)塊N1油藏。截至目前，扎哈泉構(gòu)造某區(qū)塊共鉆井15口，均鉆遇N1地層，均見到良好油氣顯示，試油的12口井中有9口獲得工業(yè)油流。

1 扎哈泉某井區(qū)三壓力剖面及巖石可鉆性分析

扎哈泉構(gòu)造縱向上共揭露了7套地層。其中上干柴溝組（N1）：巖性以棕灰色、棕褐色、灰色泥巖、砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖為主，夾棕灰色、灰白色細(xì)砂巖、粉砂巖和少量的灰白色灰質(zhì)泥巖、棕灰色含礫不等粒砂巖［2-3］。

扎哈泉地區(qū)上干柴溝組（N1）地層強(qiáng)度高，機(jī)械鉆速低；據(jù)扎哈泉地區(qū)完鉆井統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)得出，N1地層鉆井進(jìn)尺占總進(jìn)尺20%左右，所用的鉆井時(shí)間占鉆井周期的55%左右。

研究區(qū)下部地層巖性差異大，硬夾層及互層較多，地層強(qiáng)度高，可鉆性差，影響了機(jī)械鉆速。

2 扎平X1井實(shí)鉆分析

2.1 扎平X1井基本情況

扎平X1井設(shè)計(jì)完鉆井深4 209.83m，垂直井深3 285.07m，A靶點(diǎn)水平位移249.79m，B靶點(diǎn)水平位移1 051.14m。

扎平X1井于2013年8月26日-12月10日，一開、二開、三開下PDCΦ215.9mm導(dǎo)眼鉆至3 520m，在井段2 850～3 520m打水泥塞回填。2014年2月23日-6月9日鉆開環(huán)空塞，側(cè)鉆，鉆至井深4 220m下套管完井。

2.2 扎平X1井造斜段（3 000～3 400m）鉆井情況

在施工過程中，由于地層硬，脫壓嚴(yán)重，導(dǎo)致造斜率低，而且方位漂移嚴(yán)重，復(fù)合鉆進(jìn)增方位［4］。為控制井眼軌跡確保中靶，導(dǎo)致定向井段較多。控制軌跡時(shí)及時(shí)調(diào)整方位，將方位控制的小于2°～3°，復(fù)合鉆進(jìn)增方位，就自動(dòng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

2.3 扎平X1井水平段（3 400～4 220m）鉆井情況

在水平段，復(fù)合鉆進(jìn)增斜趨勢(shì)很大，一個(gè)單根增斜0.3°～0.7°，為控制井斜每根單根定向1.5～2.5m，以控制井斜。由于該井目的層薄，物性差，各方協(xié)調(diào)配方，實(shí)時(shí)調(diào)整井眼軌跡，鉆頭位置控制在含油顯示最好的細(xì)砂巖部位。

2.4 扎平X1井機(jī)械鉆速分析

1）一開井段398m，純鉆進(jìn)時(shí)間為36h，機(jī)械鉆速為11.05m/h。使用型號(hào)是SKG124的三牙輪鉆頭，鉆速較高。

2）二開井段398～2 600m，純鉆進(jìn)時(shí)間為168h56min，機(jī)械鉆速為13.03m/h。使用1只三牙輪鉆頭和2只PDC鉆頭，鉆速較高。

3）三開打?qū)а劬? 600～3 520m，常規(guī)純鉆進(jìn)時(shí)間為331h29min，機(jī)械鉆速為2.33m/h，機(jī)械鉆速較快。取心純鉆進(jìn)時(shí)間為133h30min，機(jī)械鉆速1.11m/h，機(jī)械鉆速較慢。該井段使用了4只PDC鉆頭、2只三牙輪鉆頭、5只取心鉆頭。

4）三開定向井段3 000～4 220m，純鉆時(shí)間為1 431h32min，機(jī)械鉆速為0.85m/h，機(jī)械鉆速慢。該井段使用了5只PDC鉆頭、3只三牙輪鉆頭。

5）扎平X1井機(jī)械鉆速低的井段主要集中在3 000～4 220m，鉆井液密度為1.42～1.48g/cm3。該地層有以下特點(diǎn)：地層硬，造斜率低，方位漂移嚴(yán)重，造斜率不易控制，地層泥質(zhì)含量高，水敏性強(qiáng)；水平段長(zhǎng)，井斜不易控制、泥漿比重高等技術(shù)難點(diǎn)。

3 工廠化水平井鉆井技術(shù)

油氣開發(fā)中的“工廠化”作業(yè)，是應(yīng)用系統(tǒng)工程的思想和方法，集中配制人力、物力、投資、組織等要素，以現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)、信息技術(shù)和管理手段，改進(jìn)傳統(tǒng)石油開發(fā)施工和生產(chǎn)作業(yè)方式，達(dá)到增效降本目標(biāo)。

3.1 工廠化水平井基本情況

2015年5月某井區(qū)工廠化水平井按時(shí)開鉆，目前扎平X3井、扎平X4井都已完井。扎平X3井完鉆井深4 500m，水平井井段3 500～4 500m，段長(zhǎng)1 000m。鉆井周期89.88d，完井周期105.88d，機(jī)械鉆速5.70m/h。扎平X4井完鉆井深4 630m，水平井井段3 400～4 630m，段長(zhǎng)1 230m，鉆井周期112.06d，完井周期135.06d，機(jī)械鉆速4.63m/h。

3.2 工廠化水平井布井方式

某井區(qū)工廠化水平井采用三維水平井與二維水平井相結(jié)合的方式，其中扎平X4井是二維水平井。扎平X3井和扎平X2井是三維水平井［5］。

與常規(guī)水平井相比，三維水平井軌跡控制參數(shù)由2個(gè)提高到4個(gè)，軌跡精確控制難度大，如圖1所示。

工廠化平臺(tái)共布3口水平井同時(shí)鉆井作業(yè)。地質(zhì)目標(biāo)要求扎平X2井鉆達(dá)入靶點(diǎn)后沿121.99°方向完成1 000m水平段，扎平X3井鉆達(dá)入靶點(diǎn)后沿121.67°方向完成1 000m水平段，扎平X4井鉆達(dá)入靶點(diǎn)后沿304.63°方向完成1 205m水平段。

圖1 三口水平井井口位置關(guān)系示意圖

3.3 工廠化水平井軌跡設(shè)計(jì)

3.3.1 扎平X2軌跡

采用“直-增-穩(wěn)-降-增-平”井眼軌跡剖面。設(shè)計(jì)在1 100m井深朝222°方向預(yù)增斜至14°左右井斜后穩(wěn)斜鉆進(jìn)（根據(jù)靶區(qū)調(diào)整穩(wěn)斜段長(zhǎng)），后吊直鉆進(jìn)至井深2 978m朝靶體要求方位（121.99°）增斜、水平段鉆進(jìn)。

3.3.2 扎平X3井軌跡

采用“直-增-穩(wěn)-降-增-平”井眼軌跡剖面。設(shè)計(jì)在1 200m井深朝21°方向預(yù)增斜至14°左右井斜后穩(wěn)斜鉆進(jìn)（根據(jù)靶區(qū)調(diào)整穩(wěn)斜段長(zhǎng)），后吊直鉆進(jìn)至井深2 991m朝靶體要求方位（121.67°）增斜、水平段鉆進(jìn)。

3.3.3 扎平X4井軌跡

采用“直-增-穩(wěn)-增（扭）-平”井眼軌跡剖面。設(shè)計(jì)從造斜點(diǎn)2 820m開始朝220°方向預(yù)增斜至8°左右井斜后穩(wěn)斜鉆進(jìn)（根據(jù)靶區(qū)調(diào)整穩(wěn)斜段長(zhǎng)），后朝靶體要求方位（304.63°）增斜扭方位、水平段鉆進(jìn)。

3.4 工廠化水平井效果分析

3.4.1 直井段提速效果明顯

扎平X3、X4井直井段鉆井周期30d，相比扎平X1井41d縮短了26.8%，扎平X4井直井段使用鉆頭4只，鉆速14.8m/h，相比扎平X1井鉆頭減少了4只，機(jī)械鉆速提高了69.1%。扎平X3井直井段使用鉆頭4只，鉆速13.4m/h，相比扎平X1井鉆頭減少了4只，提速52.5%。

3.4.2 造斜井段機(jī)械鉆速成倍提高

扎平X3井造斜段周期17d，扎平X4井13d，平均15d，相比扎平X1井33d縮短了54.5%。

扎平X4井造斜段使用鉆頭3只，鉆速1.99m/h，相比扎平X1井鉆頭6只減少了3只，機(jī)械鉆速提高了1.6倍；扎平X3井造斜段使用鉆頭4只，鉆速2.6m/h，相比扎平X1井鉆頭減少了2只，提速2.6倍。

3.5 工廠化水平井鉆井技術(shù)與扎平X1井對(duì)比

工廠化水平井已完鉆水平井3口，與扎平X1井相比，平均鉆井周期由201.99d下降至96.10d，縮短了49%，提速效果明顯。

4 結(jié)論

1）致密油是指夾在或緊鄰優(yōu)質(zhì)生油層系的致密儲(chǔ)層中，未經(jīng)過大規(guī)模長(zhǎng)距離運(yùn)移而形成的石油聚集。青海油田所在柴達(dá)木盆地致密油資源豐富，具有很大的勘探開發(fā)潛力，但與以往開發(fā)的常規(guī)油藏相比，其成藏機(jī)理更復(fù)雜、勘探難度更大。

2）扎平X1井機(jī)械鉆速低的井段主要集中在3 000～4 220m，鉆井液密度為1.42～1.48g/cm3。該地層有以下特點(diǎn)：地層硬，造斜率低，方位漂移嚴(yán)重，造斜率不易控制，地層泥質(zhì)含量高，水敏性強(qiáng)；水平段長(zhǎng)，井斜不易控制、泥漿比重高等技術(shù)難點(diǎn)。

3）油氣開發(fā)中的“工廠化”作業(yè)，是應(yīng)用系統(tǒng)工程的思想和方法，集中配制人力、物力、投資、組織等要素，以現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)、信息技術(shù)和管理手段，改進(jìn)傳統(tǒng)石油開發(fā)施工和生產(chǎn)作業(yè)方式，達(dá)到增效降本目標(biāo)。2015年扎哈泉地區(qū)實(shí)施的3口水平井的鉆井工廠化作業(yè)與扎平X1井相比，平均鉆周期由201.99d下降至96.10d，縮短了49%，提速效果明顯。

［1］賈承造，鄒才能，李建忠，等.中國(guó)致密油評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、主要類型、基本特征及資源前景［J］.石油學(xué)報(bào)，2012，33（3）：343-349.

［2］張茂林，萬云祥，謝飛龍，等.吉木薩爾致密油鉆井提速技術(shù)與實(shí)踐［J］.石油鉆采工藝，2014，36（5）：18-21.

［3］張偉，耿清雷，屈剛.昌吉致密油水平井井組工廠化鉆井認(rèn)識(shí)及實(shí)踐［J］.新疆石油科技，2014，24（1）：1-4.

［4］錢峰，楊立軍.三塘湖致密油長(zhǎng)水平段水平井鉆井技術(shù)［J］.石油鉆采工藝，2014，36（6）：20-23.

［5］王勇茗，余世福，周文軍，等.長(zhǎng)慶致密油三維水平井鉆井技術(shù)研究與應(yīng)用［J］.西南石油大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2015，37（6）：79-84.

In the drilling process of the first horizontal well（Zaping X1 well）in the tight oil reservoir of Zahaquan area of Qinghai Oil?field，the mechanical drilling speed of N1 layer is low，and it is only 0.94 m/h，which leads to the long drilling cycle of 194.63 d and the long completion cycle of 210.85 d.In 2015，factory drilling mode and wellblock management mode were applied in the drilling of three horizontal wells of Zaping X2 well，Zaping X3 well，Zaping X4 well in the area，which makes the mechanical drilling speed is greatly in?creased and accumulates rich experience for the future construction of horizontal wells in Zahaquan area.

tight oil reservoir；factory drilling；Qinghai Oilfield

左學(xué)敏

2016-06-30

楊啟恩（1966-），男，高級(jí)工程師，主要從事鉆井工藝研究工作。