大位移井鉆井技術在樁129-1HF井的應用

文/牛洪波，勝利石油工程有限公司鉆井工藝研究院

近20年來，大位移井技術取得了重大的進展，最大位移已經突破11569m，在油氣勘探開發(fā)中顯示出了巨大的經濟價值。勝利油田擁有400多公里的海岸線，已發(fā)現(xiàn)了多個近海油田，非常適合用大位移井勘探開發(fā)。部署完成的樁129-1HF井為勝利油田大位移井技術發(fā)展積累了良好的經驗。

1 設計概況

樁129-1HF井位于樁西潛山和埕島潛山披覆構造的結合部，目的層沙河街組沙二段；設計井深5539.66m，垂深3314.00m，水平位移3396.67m，水平段長度883.12m。二開下入Φ244.5mm技術套管；三開懸掛Φ139.7篩管完井。

2 施工難點

樁129-1HF井而言，其難點主要體現(xiàn)在以下幾個方面：1）穩(wěn)斜段長，優(yōu)選穩(wěn)斜鉆具組合比較困難；2）PDC鉆頭鉆時快，但滑動困難；牙輪鉆頭滑動容易，但鉆時慢，如何權衡軌跡和進尺是一個突出的矛盾；3）大尺寸井眼攜巖困難，又特別是滑動鉆進時攜巖問題更加突出；4）摩阻扭矩監(jiān)測容易，控制困難，需要多角度分析，多方面解決；5）鉆井參數(shù)和鉆井設備的匹配與協(xié)調困難，主要是鉆壓和頂驅扭矩的矛盾、排量與設備泵壓的矛盾。

3 施工技術

3.1 井眼軌道優(yōu)化設計

根據國外大位移井鉆井經驗及部分鄰井鉆井經驗，為了充分利用復合鉆進增斜能力，加快鉆進速度，對井眼軌道進行了優(yōu)化，適當降低了造斜率，有利于避免鉆具屈曲，以及后期起下鉆次數(shù)過多造成套管磨損。根據優(yōu)化結果，第一增斜段主要集中于館陶組地層，25°井斜以前造斜率8°/100m，首先將方位定準確，然后設計了4°/100m的造斜率，增斜至井斜55.25°，施工時有利于提高鉆壓，提高鉆速，若增斜率高于或者低于設計造斜率，中間只需進行少量調整，有利于井眼軌跡控制。穩(wěn)斜段可通過穩(wěn)斜鉆具組合實現(xiàn)，靶前增斜段可以再次采用鉆具組合自然增斜能力進行增斜，有利于提高效率，降低滑動鉆進工作量。

3.2 鉆具組合優(yōu)選

鉆具組合優(yōu)化是大位移井施工的重點，樁129-1HF井對鉆具組合優(yōu)選進行了多種組合的嘗試，在二開井段主要對螺桿鉆具度數(shù)、欠尺寸扶正器尺寸和位置、鉆鋌下入數(shù)量等進行了優(yōu)化。通過對比得到了一些經驗：采用高度數(shù)單彎螺桿在復合鉆進時通常也具有較強的自然增斜能力；欠尺寸扶正器距離鉆頭位置越遠，鉆具組合復合鉆進越容易增斜；欠尺寸扶正器尺寸越大，鉆具組合增斜能力越弱；鉆鋌下入數(shù)量對鉆具增斜能力也有較大的影響，鉆鋌數(shù)量越多，增斜能力相應就小。在三開井段主要采取了“鉆頭+單彎螺桿鉆具+欠尺寸扶正器+無磁鉆桿”的鉆具組合，在穩(wěn)斜段和水平段則帶欠尺寸扶正器，而在增斜段則不帶欠尺寸扶正器，三開井段穩(wěn)斜段和水平段滑動鉆進比例分別為7.5%和1.07%，現(xiàn)場應用取得了良好的效果。

3.3 摩阻扭矩監(jiān)測

摩阻扭矩是大位移井施工的重點，因此需要特殊對待，樁129-1HF井對摩阻扭矩進行了監(jiān)測和分析，主要通過現(xiàn)場數(shù)據與模擬數(shù)據進行對比，從而確認摩阻系數(shù)所處區(qū)間，從現(xiàn)場情況來看，摩阻扭矩監(jiān)測技術能夠對施工期間井筒摩阻扭矩水平進行一個科學的評估，為摩阻扭矩變化趨勢作出一個客觀的判斷，為現(xiàn)場技術措施的制定提供良好的依據。

3.4 井眼清潔技術

大位移井井眼清潔是一個非常重要的問題，井眼清潔涉及到的問題很多，主要包括鉆井參數(shù)、鉆井液性能、工程措施等，而鉆井液性能需要更多地考慮井壁穩(wěn)定、井筒壓力控制等，因此僅僅通過鉆井液性能來調整井眼清潔顯然是不全面的。目前大位移井井眼清潔首先要確定的就是最小攜巖排量。樁129-1HF對井眼清潔進行了認真的評價和分析，現(xiàn)場分析認為Φ311.1mm井眼存在排量不足，清潔效果不佳的問題，而Φ215.9mm井眼清潔效果較好。針對Φ311.1mm井眼的問題，現(xiàn)場通過調整鉆井液動切力和動塑比，增加短起下鉆頻率、稠漿攜巖等一系列措施，確保了施工順利進行。

3.5 鉆頭選型

鉆頭優(yōu)選需要充分考慮對地層的適應性，同時還需要考慮優(yōu)快鉆井的因素，滑動鉆進的能力等等。樁129-HF井上部井段館陶組含有礫石，不適合于采用PDC鉆進，因此采用了牙輪鉆頭進行鉆進。穿過館陶組底部礫石層后隨即更換為PDC鉆頭鉆進，部分井段因PDC滑動鉆進難以有效傳遞鉆壓，則再次選用牙輪鉆頭。通過統(tǒng)計：館陶組牙輪鉆時約5.6-11.03m/h，平均鉆時7.16m/h；東營組牙輪鉆頭鉆時約2.27-3.87m/h，平均鉆時2.89m/h；東營組PDC鉆頭鉆時約7.2-14m/h，平均鉆時6.42m/h。

三開井段鉆頭優(yōu)選原則與二開比較接近，穩(wěn)斜段和水平段采用PDC鉆頭鉆進，增斜段采用牙輪鉆頭鉆進。牙輪鉆頭機械鉆速3.39-4.81m/h，平均4.6m/h；PDC鉆頭機械鉆速6.32-7.5m/h，平均6.83m/h；僅用5趟鉆完成了1539m進尺任務；其中兩趟PDC鉆頭進尺達到971m。

4 結論和建議

4.1 樁129-1HF井完鉆井深5341m，垂深3341.94m，水平位移3168.78m，創(chuàng)勝利淺海水平位移最大記錄，該井順利完鉆為勝利油田灘海油田開發(fā)和實施更大位移的大位移井積累了寶貴的經驗。

4.2 通過該井施工，在鉆具組合優(yōu)選、摩阻扭矩監(jiān)測與控制、井眼清潔技術、鉆頭優(yōu)選等多個方面取得了寶貴的經驗和認識。

4.3 建議引入更多的新工藝、新技術、新工具；以解決大位移井在井眼軌跡控制、巖屑床清除、摩阻扭矩控制方面的難題，從而獲得更大的位移延伸能力。