淺層水平井鉆井技術(shù)探討

李飛翔

【摘要】隨著石油勘探開(kāi)發(fā)的深入及水平井鉆井技術(shù)的不斷發(fā)展，水平井施工難度也在增大。某井下作業(yè)公司施工的一口水平井屬定向點(diǎn)淺、位垂比大的水平井。該口水平井的順利完工為該類井的施工提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，也創(chuàng)出了該公司同類型井新紀(jì)錄。

【關(guān)鍵詞】位垂比 ?井身軌跡 ?鉆具組合

一、某水平井概況

某水平井是一口上翹水平井，實(shí)際造斜點(diǎn)位于井深352m。A靶斜深794.83m，垂深634.95m。B靶斜深1396.97m，垂深615.9m。該井最大井斜94.4，位于井深1183.69m。完鉆斜深1400m，垂深615.82m。井底水平位移878.29m，位垂比達(dá)1.43 ：1，創(chuàng)該公司水平井位垂比最高紀(jì)錄。

鉆具結(jié)構(gòu)：

一開(kāi)Ф346.1mm鉆頭×301m，Ф273.1mm套管×300m

二開(kāi)Ф241.3mm鉆頭×1411m，Ф177.8mm套管×1058m+篩管×1408m。

二、施工重點(diǎn)難點(diǎn)

（1）定向?qū)游粶\，水平位移大，設(shè)計(jì)完鉆層位淺，而且設(shè)計(jì)最大井斜達(dá)91.90，井身軌跡難控制。

（2）位垂比大，水平段長(zhǎng)，且垂深較淺，攜砂困難，中后期施工困難，主要在下鉆和鉆進(jìn)施工中摩阻扭矩大，加壓困難，易發(fā)生卡鉆事故。

（3）水平段鉆遇多個(gè)紅泥巖夾層，蒙脫石含量高，易吸水膨脹，造漿嚴(yán)重，鉆進(jìn)中鉆井液稠化嚴(yán)重，粘切升高快，極易泥糊井眼造成憋泵、摩阻增大、鉆井液性能難以維護(hù)。

（4）水平段長(zhǎng)，電測(cè)困難。下套管鉆柱壓力不夠造成遇阻現(xiàn)象。

（5）直井段短、井眼曲率大、水平段長(zhǎng)，套管自重下滑力小、摩阻大，套管下入比較困難，理論計(jì)算進(jìn)入井底前下滑力為零，無(wú)井口加壓，無(wú)法保證套管下到預(yù)定位置。

三、鉆井技術(shù)措施

工程技術(shù)措施：

（1）淺層定向技術(shù)。工具的選擇。該井在二開(kāi)垂深358.75m處定向，底層比較靠上且比較松軟。選用牙輪鉆頭，其造斜率高達(dá)21°/100m，選用Ф197mm，扶正塊Ф238mm，1.5°的單彎螺桿鉆具，這樣解決在松軟地層造斜難的難點(diǎn)，滿足井身軌跡所需的高造斜率。

鉆進(jìn)參數(shù)的優(yōu)選。從定向鉆進(jìn)開(kāi)始，為了達(dá)到設(shè)計(jì)造斜率，在參數(shù)的選擇上通過(guò)優(yōu)選排量，來(lái)保證造斜率，同時(shí)滿足清潔井底的要求。優(yōu)選鉆壓、轉(zhuǎn)速來(lái)保證井徑的規(guī)則和造斜率。在該井鉆進(jìn)時(shí)，排量32L/S，鉆壓40KN，轉(zhuǎn)速85r/min，泵壓最高8MPa。

輔助技術(shù)措施。每鉆完一根單根進(jìn)行一次劃眼。通過(guò)劃眼，及時(shí)地修正井壁和清除附著在井壁上的巖屑，從而保證了井眼的規(guī)則。同時(shí)，根據(jù)巖屑床的形成規(guī)律，即井斜在50°以后易形成巖屑床。為防止因巖屑床而卡鉆事故的發(fā)生。每鉆進(jìn)100m進(jìn)行一次短起下鉆，及時(shí)清除粘附在井壁上的鉆屑和對(duì)新井眼的修整，確保井底干凈和起下鉆的暢通。

（2）水平段施工技術(shù)。定向工具選擇。由于二開(kāi)設(shè)計(jì)使用Ф241.3mm鉆頭，設(shè)計(jì)井斜91.90°，水平段890m，故選用Ф197mm扶正塊Ф238mm，1.5°單彎螺桿鉆具1根。

鉆具組合。由于水平段長(zhǎng)，垂深淺，鉆具與井壁接觸面較多。為了防止卡鉆事故的發(fā)生，在鉆具選擇和組合上面盡量簡(jiǎn)化。鉆具組合：Ф241.3mm鉆頭+Ф197mm動(dòng)力鉆具+回壓凡爾+Ф127mm無(wú)磁承壓鉆桿+MWD1根+Ф127mm鉆桿+Ф127mm加重鉆桿。

鉆井參數(shù)優(yōu)選。為了巖屑及時(shí)地被鉆井液帶出，保證井眼清潔，采用大排量，即35L/S。在復(fù)合鉆進(jìn)時(shí)控制轉(zhuǎn)速為50r/min，以保證井身軌跡的平滑，由于排量和鉆井液性能確定了，水力參數(shù)的調(diào)節(jié)只有通過(guò)鉆頭水眼大小來(lái)控制，選裝3只16mm大水眼，泵壓控制在13MPa左右。

巖屑床的清除。由于水平井井斜角較大，鉆屑易在下井壁堆積成巖屑床，因此必須及時(shí)地清除巖屑床。首先通過(guò)定點(diǎn)短程起下鉆破壞巖屑床;其次就是在循環(huán)時(shí)上下大幅度活動(dòng)鉆具，變排量，經(jīng)過(guò)循環(huán)將巖屑循環(huán)出，達(dá)到清潔井眼的目的。

井眼軌跡控制。本井靶心半徑小（10m），位移大，穩(wěn)斜段長(zhǎng)給施工帶來(lái)了極大困難，為此采用了FLWD地質(zhì)導(dǎo)向儀器連續(xù)監(jiān)測(cè)井斜方位，發(fā)現(xiàn)井斜變化或方位漂移時(shí)，及時(shí)停止轉(zhuǎn)盤鉆進(jìn)，用單彎螺桿控制，避免了因調(diào)整井斜方位而起下鉆具的過(guò)程。

安全鉆進(jìn)技術(shù)。入井所有鉆具要有探傷記錄，所有鉆具必須通內(nèi)徑，防止有異物堵水眼和儀器;接頭偏磨超標(biāo)、鉆具本體有傷痕、絲扣磨損嚴(yán)重的都不能入井。入井接頭使用時(shí)間不能走過(guò)200h，否則要更換。螺桿鉆頭要用HJT517系列高速鉆頭，掌握時(shí)間及時(shí)起鉆，防止鉆頭出問(wèn)題。采用井口的加壓方法，為鉆具提供鉆壓。操作人員應(yīng)密切注意泵壓變化、進(jìn)尺快慢、轉(zhuǎn)盤負(fù)荷和上提摩阻的大小，分析判斷井下巖屑床的形成情況，防止粘卡事故的發(fā)生，適時(shí)進(jìn)行短起下或通井予以清除。

四、鉆井液技術(shù)措施

（一）一開(kāi)井段（0-301m）

該井段為疏松粘土和流沙層，地層可鉆性好，易坍塌，鉆井液自然造漿。密度1.05-1.10g/cm3，鉆進(jìn)期間，采用低濃度聚合物和清水進(jìn)行維護(hù)，使鉆井液粘度維持在40-50S，完鉆后加入WFL-1，循環(huán)2周將鉆井液粘度提至50S以上，順利下入表層套管。

（二）二開(kāi)井段（301-1400）

用一開(kāi)鉆井液加清水進(jìn)行二開(kāi)，采用大循環(huán)鉆進(jìn)，鉆進(jìn)時(shí)要不斷補(bǔ)充相對(duì)分子質(zhì)量在300-500萬(wàn)水解度20-40%，濃度為0.2-0.3%聚合物膠液維護(hù)，細(xì)水長(zhǎng)流維護(hù)鉆井液用以抑制地層造漿。同時(shí)采用大排量低粘切鉆進(jìn)，使該井段井眼適當(dāng)放大，防止在下部井眼施工時(shí)該井段“糊井眼”。由于在鉆進(jìn)過(guò)程中鉆遇多段紅色泥巖，造漿及縮徑嚴(yán)重，機(jī)械鉆速快，采用聚合物抑制造漿，充分利用固控設(shè)備清除有害固相，配合工程措施每鉆進(jìn)100m短起一次，再鉆100m起至定向段的技術(shù)措施凈化了井眼，清除了巖屑床。隨著水平段的增加，潤(rùn)滑問(wèn)題顯得更加突出，就得降低摩阻，提高原油含量在7-10%，控制潤(rùn)滑系數(shù)小于0.06，增強(qiáng)潤(rùn)滑性。

五、完井電測(cè)技術(shù)措施

該井電測(cè)采用水平井測(cè)井工藝。為了保證儀器下入的安全順利和電纜對(duì)接的成功率，在完鉆后將鉆具全部起出，重新下入簡(jiǎn)化后的鉆具，Ф241.3mm鉆頭+Ф127mm鉆桿+Ф127mm加重鉆桿。分段循環(huán)處理鉆井液，加入300Kg WNP-1，1000Kg KFT，2000Kg聚醚多元醇潤(rùn)滑劑，經(jīng)過(guò)充分循環(huán)洗井后，待振動(dòng)篩基本無(wú)砂時(shí)用高一點(diǎn)粘度的鉆井液封住水平段，最后起鉆電測(cè)。使該井電測(cè)一次成功，非常順利。