巖性油氣藏長(zhǎng)水平段鉆井井眼軌跡控制與配套技術(shù)研究

段建軍

摘 要：通過(guò)理論研究和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，以國(guó)內(nèi)現(xiàn)有鉆井裝備條件為基礎(chǔ)，形成包括井眼軌跡控制技術(shù)、電磁波隨鉆測(cè)量技術(shù)、無(wú)固相鉆井液技術(shù)和欠平衡鉆井技術(shù)的長(zhǎng)水平段水平井鉆井配套技術(shù)，并在實(shí)踐中表明，充氣全過(guò)程欠平衡鉆井技術(shù)提高了區(qū)塊機(jī)械鉆速，達(dá)到在鉆井過(guò)程中保護(hù)油氣層、及時(shí)發(fā)現(xiàn)油氣層和提高單井產(chǎn)量目的。本文總結(jié)了長(zhǎng)水平段水平井井眼軌跡控制的基本方法，提出其他相關(guān)技術(shù)的發(fā)展建議，對(duì)于高效開(kāi)發(fā)低孔低滲油氣田具有重要的指導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞：致密儲(chǔ)層；低孔低滲；巖性油氣藏；井壁穩(wěn)定；井眼軌跡控制

低孔、低滲、致密儲(chǔ)層型巖性油氣藏區(qū)內(nèi)構(gòu)造、斷裂不發(fā)育，總體為東北高、西南低的平緩單斜，平均坡降為6～9 m/km，地層傾角為13—160。局部發(fā)育鼻狀隆起，未形成較大的構(gòu)造圈閉。鉆井過(guò)程中，主要存在5方面的技術(shù)難點(diǎn)：一是砂體夾泥巖，井壁穩(wěn)定問(wèn)題突出；二是地層研磨性強(qiáng)，鉆進(jìn)效率低；三是水平段長(zhǎng)，摩阻扭矩大，軌跡控制難度大；四是地層復(fù)雜、水平井段長(zhǎng)、鉆井液性能要求高；五是低孔低滲儲(chǔ)層保護(hù)難度大。鑒于上述難點(diǎn)，有必要開(kāi)展低孔低滲氣田長(zhǎng)水平段水平井鉆井技術(shù)研究工作。目前水平段延伸鉆進(jìn)的主要技術(shù)手段有2種：一是以復(fù)合鉆進(jìn)和滑動(dòng)鉆進(jìn)為基礎(chǔ)的連續(xù)導(dǎo)向鉆井技術(shù)；二是旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技術(shù)。

1長(zhǎng)水平段井眼軌跡控制技術(shù)

1.1復(fù)合鉆進(jìn)技術(shù)

根據(jù)整體技術(shù)思路，選取3口試驗(yàn)井井眼軌跡控制技術(shù)沒(méi)有本質(zhì)的不同，均使用了連續(xù)導(dǎo)向鉆井技術(shù)，只是所使用的欠尺寸扶正器和無(wú)磁鉆存在少許差別。鉆具組合為：？215.9 mm鉆頭+？172 mm 1.25。單彎螺桿鉆具+？（212、208、206）mm扶正器+單向閥+？127mm無(wú)磁鉆桿（無(wú)磁鉆鋌）l根+？165 mmEMWD無(wú)磁短節(jié)+？127 mm斜坡鉆桿×20根+？127 mm加重鉆桿×13根+？127 mm斜坡鉆桿+單向閥。上述鉆具組合在水平段旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)情況下有微增井斜的特點(diǎn)，根據(jù)扶正器尺寸的不同，增井斜幅度稍有不同。實(shí)際上，A井使用了？208 mm和？206 mm 2種扶正器。在三開(kāi)第一趟鉆使用了以？206 mm扶正器，穩(wěn)斜效果不理想。因此，在此后的水平段施工中使用了？208mm扶正器，水平段鉆進(jìn)采取旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)15～25 m后再滑動(dòng)鉆進(jìn)4—5m降井斜的井眼軌跡控制方法。其他井也使用了類似的井眼軌跡控制技術(shù)，只是使用的扶正器外徑不相同。B井水平段施工中使用了以？212mm扶正器，從井斜控制情況來(lái)看，其穩(wěn)斜效果優(yōu)于以？208mm扶正器。以？212 mm扶正器使用前期略有降斜效果，但由于地層研磨性強(qiáng)，鉆具磨損較快，導(dǎo)致扶正器外徑逐步減小，從而在扶正器外徑磨損至以？208 mm之前總體上呈現(xiàn)微降井斜一穩(wěn)斜一微增井斜的控制效果。

1.2鉆進(jìn)參數(shù)優(yōu)選技術(shù)

滑動(dòng)鉆進(jìn)時(shí)，需要根據(jù)巖性變化合理調(diào)整定向工具面、機(jī)械鉆速、螺桿鉆具工況和鉆進(jìn)井段，而且隨著水平井段不斷延伸，鉆壓傳遞困難的問(wèn)題逐漸隨之減小，故鉆進(jìn)參數(shù)優(yōu)選的空間相對(duì)較小。因此，在水平井段較長(zhǎng)之后，滑動(dòng)鉆進(jìn)參數(shù)的調(diào)整主要依據(jù)立管壓力變化酌情調(diào)整。如斯倫貝謝公司為司鉆配備了精確的數(shù)字化立壓顯示器，以幫助司鉆準(zhǔn)確判斷井底鉆壓變化情況。復(fù)合鉆進(jìn)時(shí)，根據(jù)巖性變化調(diào)整鉆進(jìn)參數(shù)對(duì)井眼軌跡控制效果的影響將十分顯著。如A井在鉆遇灰黑色泥巖、鉆頭工況良好、鉆壓20—40kN的情況下，機(jī)械鉆速小于2 m/h，而鉆壓40—50 kN時(shí)，機(jī)械鉆速可保持為3.5～4。5 m/h，同時(shí)井斜略增；如每個(gè)單根劃眼3遍以上則可以保持穩(wěn)斜。一旦鉆壓達(dá)到60 kN以上，井斜變化率可達(dá)到4～70/100m，機(jī)械鉆速亦可達(dá)到6～10 m/h。鉆遇粗砂巖時(shí)，使用以12 mm扶正器、40～60 kN鉆壓鉆進(jìn)，也可達(dá)到穩(wěn)斜效果。

2電磁波隨鉆測(cè)量技術(shù)

充氣欠平衡條件下鉆井液當(dāng)量密度約為O.8—0.9 g/cm3，常規(guī)的泥漿脈沖無(wú)線隨鉆測(cè)量MWD信號(hào)衰減嚴(yán)重，無(wú)法提供實(shí)時(shí)井下測(cè)量參數(shù)，因此，A、B井均使用了電磁波無(wú)線隨鉆測(cè)量?jī)x器（EMWD）。電磁波通道的信息傳輸速度比水力通道更快，對(duì)鉆井液的質(zhì)量和鉆井泵的不均勻性要求更低，發(fā)送信息與鉆井液的充氣程度無(wú)關(guān)，不受井斜角大小、鉆井液（介質(zhì)）、鉆井方式（旋轉(zhuǎn)鉆或滑行鉆）等條件的限制?；谏鲜鎏攸c(diǎn)，電磁波MWD已經(jīng)成為有效解決充氣欠平衡條件下井下數(shù)據(jù)傳輸問(wèn)題的關(guān)鍵技術(shù)。電磁波MWD主要由井下儀器和地面儀器組成。井下儀器由井下發(fā)射短節(jié)、流量開(kāi)關(guān)及井下測(cè)量部分組成。地面儀器主要由信號(hào)接收天線、地面接口箱、安裝了專用軟件的電腦和司鉆顯示器組成。A、B井井均實(shí)現(xiàn)了使用電磁波MWD配合地質(zhì)導(dǎo)向測(cè)量工具實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)地層物性參數(shù)、適時(shí)調(diào)整井眼軌跡的目標(biāo)，具有相當(dāng)好的發(fā)展前景。

3無(wú)固相鉆井液技術(shù)

水平段設(shè)計(jì)長(zhǎng)度均超過(guò)1200m，對(duì)鉆井液技術(shù)而言，存在3方面的技術(shù)難點(diǎn)：①水平段長(zhǎng)，易形成大段巖屑床；②欠平衡狀態(tài)下不能形成有效濾餅，存在如何降低摩阻問(wèn)題；③采取欠平衡鉆井工藝，井壁穩(wěn)定困難。

3.1充氣鉆井液技術(shù)

根據(jù)無(wú)固相鉆井液特點(diǎn)、充氣要求及鉆進(jìn)技術(shù)難點(diǎn)，采取了以下維護(hù)措施。（1）鉆井液黏切指標(biāo)控制。在鉆進(jìn)過(guò)程中，根據(jù)欠平衡鉆進(jìn)特點(diǎn)及攜巖要求，鉆井液黏度控制為40～50 S，動(dòng)塑比為0.35～0.60，靜切力為2～3 Pa或3—6 Pa，既滿足欠平衡脫氣要求，又滿足攜帶鉆屑要求。（2）鉆井液API失水指標(biāo)控制。補(bǔ)充抗氧劑，消耗部分氧含量減少對(duì)處理劑的降解，同時(shí)加大降失水劑的投入（降失水劑的加量為全井鉆井液量的7%～8%），控制API失水。（3）鉆井液密度指標(biāo)控制。采取部分置換的方法得以控制鉆井液基液密度，達(dá)到欠平衡鉆進(jìn)要求。

3.2無(wú)固相鉆井液技術(shù)

（1）側(cè)鉆后沒(méi)有進(jìn)行充氣欠平衡作業(yè)，相對(duì)于充氣情況下鉆井液的相對(duì)攜巖能力有所降低，因此，提高鉆井液的漏斗黏度大于45s，保證鉆井液的攜巖能力和攜巖效率。（2）側(cè)鉆后仍可能鉆遇泥巖，通過(guò)以下手段提高鉆井液的防塌性能：①提高鉆井液的黏度，控制鉆井液的流變性，鉆遇泥巖后鉆井液的黏度盡量控制在50 s以上，動(dòng)切力大于10 mPa·s，動(dòng)速比控制在0.6左右，減少鉆井液對(duì)井壁的沖刷，保證井壁穩(wěn)定；②提高鉆井液的抑制性，鉆遇泥巖后增大KPAM的用量，保證含量大于5%，同時(shí)加入甲酸鉀，盡量提高鉆井液的抑制性，增強(qiáng)防塌能力；③進(jìn)一步降低鉆井液的失水，控制API失水為4.2—4.6 mL，減少自由水的侵入，提高防塌能力；④通過(guò)上述措施，提高了鉆井液的防塌抑制性能，保證了B井側(cè)鉆后近200m的泥巖段未出現(xiàn)坍塌。

參考文獻(xiàn)：

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