伊拉克Garraf油田三維水平井鉆井技術(shù)與應(yīng)用分析

付標

摘 要：本井是伊拉克GARRAF項目第一個三維水平井施工。針對該區(qū)塊施工經(jīng)驗匱乏、井間距小、防碰難度大、儲層上覆灰?guī)r泥質(zhì)含量高并夾大段頁巖及儲層灰?guī)r滲透率高、易垮塌和縮徑卡鉆（當?shù)貝盒哉晨ㄊ鹿事食^50%）、井眼大排量高鉆具振動劇烈易造成鉆具及井下儀器損壞等技術(shù)難題展開技術(shù)攻關(guān)，解決了該地區(qū)三維水平井工程技術(shù)服務(wù)施工難題。

關(guān)鍵詞：Garraf油田；三維；水平井

1 前言

該井是格拉芙油區(qū)的第一口三維水平井，完鉆井深3780米，實現(xiàn)水平段進尺835米，井下扭轉(zhuǎn)方位94.7°，完鉆中心距0.78米。最終該井實際完鉆周期比設(shè)計提前16.48天；實際完井周期比設(shè)計提前15.41天。該井一開26寸井段采用單點及多點測斜儀結(jié)合監(jiān)測井下軌跡位置。二開17.5寸井段采用GE-LWD儀器配合1.5°彎螺桿進行定向造斜。三開12.25寸井段和四開8.5寸井段租賃貝克休斯旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向AutoTrak系統(tǒng)及OnTrak測斜儀器進行軌跡控制直至完鉆。該井的高效安全的順利完成，在格拉芙油區(qū)具有里程碑意義。這得益于整個團隊的前期縝密策劃和相互配合，在該井施工中獲得的寶貴經(jīng)驗也為后續(xù)的作業(yè)者提供了施工參考。

2 伊拉克Garraf油田三維水平井鉆井技術(shù)集成與應(yīng)用

2.1 軌跡優(yōu)化

Ga-F27P丼在前期與甲方協(xié)商更改井下靶點以降低方位變化未果的情況下，采用3D-S軌跡模型以3°/30m狗腿度分兩段三維曲線設(shè)計軌跡。并使甲方同意我方允許最大狗腿度不超過4.5°/30m。

經(jīng)過二開造斜，中完時井斜為37.36°，由于該井三開需要增斜降方位，并且要穿過易垮塌頁巖層位，為避免卡鉆及儀器落丼風(fēng)險，我們根據(jù)中完軌跡重新進行軌跡優(yōu)化，優(yōu)化原則：a.確保與原設(shè)計中心距不超過15米（中完時已偏上10米）。b.頁巖層90米段穩(wěn)斜穩(wěn)方位穿過。c.穿頁巖層井斜不超過50度。

2.2 工具選擇

鉆頭方面：17.5寸和12.25寸井段該井首次選用鉆技服鉆頭，相比NOV鉆頭，鉆技服鉆頭切片傾角更小，侵入地層多攻擊性更強。并且均選用直刀翼設(shè)計，更有利于井底巖削清潔。兩個開次的鉆頭在保徑方面均采用合金柱取代NOV的硬質(zhì)復(fù)合晶體，保徑效果更好。另一方面，兩個開次的鉆頭都加裝倒劃眼切片設(shè)計，在倒劃眼施工中更有利于保護鉆頭。

扶正器方面：17.5寸井段由于螺桿問題，分別用了4趟鉆完成進尺。由于該井設(shè)計造斜曲率為3°/30m，甲方同意我方最大曲率不超過4.5°/30m。所以在二開第一趟鉆，我們使用立林438mm扶正器螺桿，搭配308mm扶正器進行造斜。造斜2柱螺桿失效，平均每柱滑動進尺16m，造斜率1.9°/30m。起鉆更換北石440mm扶正器螺桿，仍然搭配308mm扶正器進行造斜，由于北石螺桿扶正器為5刀翼螺旋扶正器，相比較立林螺桿的5刀翼直楞扶正器接觸井壁支點更大，因此造斜效果更好，平均每柱滑動鉆進12-16m，滑動造斜率3.9°/30m -4.3°/30m，每柱的復(fù)合鉆進增斜率在1.2°/30m。該趟鉆總進尺312m，滑動進尺139m，滑動比45%。后更換正?？坌土⒘?38mm扶正器螺桿，配合395mm扶正器下井穩(wěn)斜鉆進，后期穩(wěn)斜效果較好，復(fù)合鉆進每柱增斜0.3°/30m -0.6°/30m，滑動比5%。

3 建議和存在問題

3.1 貝克旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向儀器易托壓

本井12.25寸和8.5寸分別使用了貝克旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)。對應(yīng)的工具尺寸分別為9.5寸和6.75寸。但在現(xiàn)場實際的測量過程中發(fā)現(xiàn)，兩套不同尺寸的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具下端本體外徑分別為10.5寸和7.7寸（支撐掌部分工作時外徑為滿眼12.25寸）。在12.25寸井段鉆至頁巖段底部MD2563m附近，鉆具托壓，正常鉆壓18-24klb，托壓時增加至35klb，瞬時ROP為0m/h，且WOB繼續(xù)增長。由于該部分是地層交界部分，懷疑支撐臂以及較大的儀器本體與井下地層下壓形成臺階面，產(chǎn)生托壓。上提活動鉆具，下傳指令收起三個支撐臂，繼續(xù)鉆進鉆壓和ROP恢復(fù)正常。

3.2 修復(fù)螺桿選用及后續(xù)維修保養(yǎng)

該井螺桿發(fā)生兩次失效，一次螺桿定子本體斷裂，一次定子脫膠。兩根螺桿均為修復(fù)后使用螺桿。尤其螺桿定子母扣本體斷裂，懷疑原因為廠家工程師到現(xiàn)場修復(fù)螺桿時對螺桿連接扣部分進行烤火卸扣（高溫使螺紋膠失效），采用的氧氣乙炔焰溫度掌握不好，致使加熱螺桿本體時，溫度超過金屬調(diào)質(zhì)溫度600℃（正常<200℃），根據(jù)斷面分析判斷，螺桿金屬本體變脆突然受力斷裂。結(jié)合第二次螺桿定子脫膠失效，建議控制修復(fù)螺桿使用時間，國內(nèi)新采購螺桿充實現(xiàn)場備份數(shù)量，以防因為螺桿問題影響現(xiàn)場施工。

3.3 穿頁巖井斜不宜超過45度

本井軌跡鉆穿頁巖層控制井斜48-50°，但在頁巖底部短起時還是發(fā)生了頁巖垮塌憋泵，繼而卡鉆?？ㄣ@原因一部分是由于井斜較大，另一方面，旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)井下工具沒有彎角，僅依靠系統(tǒng)推靠井壁來控制軌跡方向，所以井眼擴大率相比使用螺桿要小，并且旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具本身尺寸就比較大更容易碰觸頁巖井壁，引起垮塌。因此，如果今后再有類似水平井使用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具施工，建議穿頁巖的井斜應(yīng)控制低于45°更為安全。

參考文獻：

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