樊151—平1井鉆井工程優(yōu)化設計技術(shù)

劉偉莉

針對水平井斜度大、位移大、多目標的特點，從樊151-平1井鉆井工程設計入手，對井眼軌道、鉆具結(jié)構(gòu)、鉆井液體系和固井工藝進行優(yōu)化，提出了合理的措施，為現(xiàn)場施工提供可靠的理論依據(jù)，從而降低現(xiàn)場鉆井施工的難度及風險。

一、地質(zhì)概況

樊151-平1井是樊151-21區(qū)塊的一口新區(qū)產(chǎn)能建設井，位于濟陽坳陷東營凹陷博興洼陷金家-樊家鼻狀構(gòu)造東部樊151斷塊，鉆探目的是滾動開發(fā)樊151-21井區(qū)沙四段油藏。該井設計井深3525.07m，A靶垂深2667m，水平位移393.05m，B靶垂深2724m，水平位移1004.22m，井底閉合距1039.07m，井底閉合方位355.92°。AB靶點間的方位角：354.84°，水平位移： 611.48m，穩(wěn)斜角： 84.67°。

二、井眼軌道優(yōu)化設計

本井軌道設計采用的是“直-增-穩(wěn)-增-穩(wěn)-增-平”的七段制軌道類型（軌道參數(shù)如表1所示），提高鉆井速度。

三、鉆具組合優(yōu)化設計

A：首先是直井段的控制，一般311.2mm井眼采用常規(guī)大尺寸塔式鉆具組合，215.9mm井眼采用常規(guī)雙扶剛性鐘擺鉆具組合或177.8mm鉆鋌的大鐘擺鉆具組合。

考慮到該井造斜點較深2249.90m，在沙三下地層，直井段較長。為了保證直井段井身質(zhì)量，設計使用177.8mm鉆鋌的大鐘擺鉆具組合：Φ215.9鉆頭+Φ177.8mm無磁×1 根+Φ177.8mm鉆鋌×8根+Φ127mm加重鉆桿×21根+Φ127mm 鉆桿。

B：2249.90～2874.39m的造斜井段鉆具組合：Φ215.9mm鉆頭+Φ171.5mm 1°15′ 單彎動力鉆具×1根+Φ158.8mm無磁×1根+LWD+Φ158.8mm無磁×1根+Φ127mm 斜坡鉆桿×36根+Φ127mm 加重鉆桿×9根+Φ158.8mm隨鉆震擊器×1 套+Φ127mm加重鉆桿×21根+Φ127mm鉆桿的鉆具組合。

C：水平段設計的鉆具組合為：Φ215.9mm鉆頭+Φ171.5mm 1°單彎動力鉆具×1根+Φ127mm無磁承壓鉆桿×1根+LWD+Φ127mm無磁承壓鉆桿×1根+Φ127斜坡鉆桿×108根+Φ127mm 加重鉆桿×9根+Φ158.8mm隨鉆震擊器×1套+Φ127mm加重鉆桿×21根+Φ127mm 鉆桿

使用該鉆具組合，套管內(nèi)摩擦系數(shù)取0.25、裸眼摩擦系數(shù)取0.35，對井深3525.07m處的鉆柱受力進行了模擬，結(jié)果如表2所示：

表2的模擬結(jié)果可以看出，水平井段采用加重鉆桿代替鉆鋌，鉆具摩阻明顯降低，而且鉆進加壓容易，滑動鉆進時的軸向力為768.0kN。

水平段鉆具組合設計使用1°單彎動力鉆具，可以防止地層因素影響造成井斜角降低，確保鉆頭在油層內(nèi)穿行，提高油層鉆遇率。

四、鉆井液體系優(yōu)化設計

二開直井段館陶及以上地層成巖性差，泥巖性較軟且砂層發(fā)育，防坍塌卡鉆。利用PAM調(diào)節(jié)流變性，抑制頁巖、巖屑分散，控制濾失、防塌，確保井眼穩(wěn)定。

斜井段及油層段主要是改善鉆井液的攜巖能力和潤滑性能，設計聚合物潤滑防塌鉆井液體系；加入抗鹽抗高溫降失水劑，提高潤滑性。

該井工程施工時，要嚴格控制鉆進排量，返速在1.10～1.20m/s比較合理（排量28～30L/s）以減少對井壁的沖刷。起鉆保證持續(xù)灌滿鉆井液，以及MWD測斜時要緩慢開泵。

五、固井工藝優(yōu)化設計

為保證套管順利下入，對起鉆遇阻、卡井段、縮徑段和井眼曲率變化大的井段反復劃眼或進行短起下；下入套管前應在井眼底部打入潤滑鉆井液，減少下套管摩阻。

要保證固井質(zhì)量，除了良好的井眼和井身質(zhì)量，再就是在套管柱上加扶正器。該井扶正器的安放位置及數(shù)量如表3所示。

水平井扶正器的安放有別于直井和常規(guī)定向井，必須考慮套管在井斜0～90°各段不同的受力和下放摩阻，對剛性扶正器與彈性扶正器進行科學組合，提高濾餅和滯留鉆井液的清除效果。

參考文獻：

[1]李夢剛.水平井井眼軌跡控制關鍵技術(shù)探討.西部探礦技術(shù)，2009（2）

[2]蘇義腦著. 水平井井眼軌道控制[M] . 北京：石油工業(yè)出版社，2000

[3]唐洪林，唐志軍，閆振來等.金平1 井淺層長水平段水平井鉆井技術(shù).石油鉆采工藝，2008，30（6）