瑪湖油田瑪東2井區(qū)水平井鉆井配套技術(shù)

孫新浩 崔兵 徐長龍 邵士柱 陳春 王宇新 黃浩平

摘要：瑪湖油田瑪東2井區(qū)致密油水平井鉆井存在鉆井機(jī)速慢、鉆井周期長、易垮易漏等問題，為此，在充分分析該井區(qū)地層情況和鉆井技術(shù)難點的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了水平井鉆井關(guān)鍵技術(shù)研究，包括鉆頭序列實驗與應(yīng)用選擇，直井段采用“微彎螺桿+MWD+PDC鉆頭”防斜打快、造斜段及水平段使用“旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具+PDC鉆頭”/“BPM工具+PDC鉆頭”/“大功率螺桿+水利振蕩器+PDC鉆頭”等技術(shù)研究及應(yīng)用、應(yīng)用油基泥漿/鉀鈣基聚合物泥漿體系應(yīng)用對比等技術(shù)，多口井的現(xiàn)場應(yīng)用結(jié)果表明，單井完井周期大幅縮短?，敽吞铿敄|2井區(qū)水平井鉆井配套技術(shù)的研究與應(yīng)用為高效開發(fā)瑪東2井區(qū)百口泉組/烏爾禾組致密油藏提供了有力的技術(shù)支持，為新疆油田的增儲上產(chǎn)做出突出貢獻(xiàn)。

關(guān)鍵詞：水平井;機(jī)械鉆速;鉆井周期;鉆頭;油基;泥漿;

瑪東2井區(qū)水平井2016年施工1口，2017年施工3口，2019年擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，施工26口水平井，屬于首次大批量開發(fā)。近年來油田為降低鉆井投資，對安全提速和復(fù)雜防控提出更高要求。

瑪東2井區(qū)開展井下動力工具和鉆頭選型、井身結(jié)構(gòu)的優(yōu)化、鉆井液井壁穩(wěn)定性的研究、固井方案及措施的制定以及安全提速技術(shù)應(yīng)用等多方面研究，形成一套適用于瑪東2井區(qū)水平井鉆完井配套技術(shù)，單井平均鉆井周期由171.75天縮減至76.89天，對瑪東2井區(qū)的高效開發(fā)具有里程碑意義和示范作用。

1.瑪東2井區(qū)鉆完井配套技術(shù)方案

1.1鉆井技術(shù)難點

瑪東2井區(qū)自上而下鉆遇白堊系清水河組，侏羅系頭屯河組、西山窯組、三工河和八道灣組，三疊系白堿灘組、克拉瑪依上組、克拉瑪依下組和百口泉組，二疊系下烏爾禾組。

1）白堊系、侏羅系、三疊系白堿灘組地層承壓能力弱，及易發(fā)生井漏;頭屯河組、西山窯組、三工河組泥巖水敏性強(qiáng)易吸水縮徑，造成提下鉆阻卡。

2）三疊系大段泥巖，水敏性強(qiáng)，易吸水分散，鉆頭難以吃入地層，且及易失穩(wěn)造成井壁垮塌;二疊系多套礫巖礫徑大、地層均質(zhì)性差，抗壓強(qiáng)度高，可鉆性差，制約機(jī)械鉆速。

3）三開段造斜率高，螺桿工具滑動鉆具比例較大，隨著井斜的不斷增大，拖壓現(xiàn)象愈發(fā)嚴(yán)重，三開段平均機(jī)械鉆速受到較大制約。

4）小井眼水平井井筒清潔難題常見，常因巖屑床堆積造成鉆進(jìn)扭矩增大憋停頂驅(qū)，提鉆遇阻、下鉆遇卡。

5）工具鉆頭種類繁多，無對應(yīng)區(qū)塊地層巖性特點研究，無配套使用方案。

1.2主要研究內(nèi)容

通過對瑪東2地層巖石強(qiáng)度分析，優(yōu)化工具、鉆頭選型配套;對地層壓力密度分布規(guī)律研究，優(yōu)化鉆井液密度使用;對鄰井事故復(fù)雜情況進(jìn)行統(tǒng)計分析，強(qiáng)化鉆井液性能及工程措施，做好事故復(fù)雜預(yù)防;試用油基鉆井液，細(xì)化體系及各項性能，實現(xiàn)安全提速等等系列措施，形成成熟的瑪東2水平井鉆完井配套技術(shù)措施。

1）二疊系、三疊系地質(zhì)鉆井資料分析調(diào)研

巖石力學(xué)分析瑪東2井區(qū)縱向上多套礫石、砂礫巖井段制約鉆井提速。三疊系地層均質(zhì)性差，可鉆性3-6級，礫石層單軸抗壓強(qiáng)度>60MPa。

由地層巖石力學(xué)參數(shù)剖面可知，瑪東2井區(qū)地層地層強(qiáng)度屬軟、軟～中硬地層，地層可鉆性極別3～4，部分地層為5。因此，初選PDC鉆頭刀翼數(shù)量為5～6，切削齒尺寸13～19mm。

2）全井密度使用探索

吐谷魯群組至白堿灘地層承壓能力較差，鄰井瑪218井發(fā)生多次井漏（鉆進(jìn)至百口泉和烏爾禾組的漏失主要都是上部套管鞋底部白堿灘組砂層漏失）;克拉瑪依組、百口泉組、烏爾禾組地層穩(wěn)定性差，鄰井多次出現(xiàn)阻卡。

經(jīng)過對鄰井資料的分析及2019年首輪井的實鉆經(jīng)驗確定泥漿密度使用范圍為：吐谷魯組1.07-1.13g/cm3，頭屯河組、頭屯河組、三工河組1.13-1.17g/cm3，八道灣組1.17-1.20g/cm3，白堿灘組、克上組1.20-1.23g/cm3，克下組1..50-1.55g/cm3，百口泉組、烏爾禾組g/cm3。

2019年瑪東2井區(qū)2輪井、3輪井中復(fù)雜時率為零，有效杜絕了井漏、縮徑卡鉆、垮塌卡鉆等復(fù)雜事故的發(fā)生。

3）二開段微彎螺桿+MWD+PDC技術(shù)應(yīng)用

該技術(shù)屬于較為常用的防斜打快技術(shù)。利用單彎螺桿在轉(zhuǎn)動中產(chǎn)生的離心慣性力以增加鉆頭處的側(cè)向力，可以有效地防止井斜，同時螺桿動力增加了鉆頭所獲得的機(jī)械能量，所以在控制井斜的同時可以獲得更高的機(jī)械鉆速。

同時該技術(shù)的應(yīng)用提升了井徑擴(kuò)大率，解決了三工河組砂泥互層，滲透性強(qiáng)，易造成阻卡問題;有效降低環(huán)控壓耗，解決井漏復(fù)雜頻發(fā)問題。

4）三開段工具鉆頭選型優(yōu)化

由于國內(nèi)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向資源有限，轄區(qū)在沒有旋導(dǎo)的情況積極進(jìn)行了定向工具與鉆頭的配合實驗，同時對鉆頭的切屑輪廓、水利參數(shù)、保徑設(shè)計等方面進(jìn)行了針對性改進(jìn)，形成了適用于瑪東2井區(qū)的工具鉆頭選型系列。

造斜段：旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向+MDI513鉆頭/大功率螺桿+DD405鉆頭

水平段：旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向+MDI613鉆頭/BPM工具+BTSH545鉆頭/大功率螺桿+DD406鉆頭

5）開展油基鉆井液試驗及改進(jìn)

借鑒長寧頁巖氣油基鉆井技術(shù)，引進(jìn)油基泥漿并對抗土侵、抗土侵、抗水侵、抗高溫等性能進(jìn)行了專項研究分析，形成了成熟的油基鉆井液配方：白油基，鹽水濃度30%，O：W=90：103%主乳+3%輔乳+1.5%潤濕劑+3.0%石灰+3.0%有機(jī)土+4.0%降濾失劑+1%OSD-1+3%天然瀝青+5%超細(xì)碳酸鈣+重晶石粉。

油基鉆井液的應(yīng)用很好的解決了拖壓、泥巖水化、垮塌、堵水眼等等問題，大大提升機(jī)械鉆速。

2.實施效果

截至11月20日，瑪東2區(qū)塊年完井16口（含兩口跨年井），其中跨年井平均機(jī)速3.49m/h，平均鉆機(jī)月速979.71m/臺月，平均鉆井周期171.75天;2019年經(jīng)過首輪井的探索與改進(jìn)，平均鉆井周期縮減至121.95天，同比縮短49.8天;二輪井的施工中持續(xù)細(xì)化技術(shù)方案充分發(fā)揮首輪井成熟經(jīng)驗，實現(xiàn)平均機(jī)速7.67m/h（提升119.77%），平均鉆機(jī)月速1283.94m/臺月（提升134.31%），平均鉆井周期縮短至76.89天（縮短94.86天）。

創(chuàng)下中完鉆井周期13.77天、三開最短鉆井周期29.75天、二開段最高日進(jìn)尺870米、水平段最高日進(jìn)尺226米、造斜段一趟鉆、水平段單趟1149米等等一系列記錄。

3.結(jié)論與認(rèn)識

1）瑪東2井區(qū)水平井鉆井配套技術(shù)的研究與應(yīng)用雖已取得較大程度的提速，但在日后的生產(chǎn)實踐中仍有較大的提速空間，需要進(jìn)一步深入研究探索。

2）油基泥漿鉆井在瑪東2井區(qū)屬于初步試驗，雖取得了較好的提速效果，但油基與水基的細(xì)化對比以及油基泥漿的進(jìn)一步優(yōu)化還需要繼續(xù)探索研究。

3）油基泥漿固井在2019年僅僅是進(jìn)行了初步試驗，其固井液體系、隔離液性質(zhì)等等需要進(jìn)一步探索研究，形成固有工藝。

4）隨著瑪東2井區(qū)壓裂施工的大規(guī)模實施，地層壓力紊亂是后續(xù)施工的重要難點。

5）瑪東2井區(qū)地處環(huán)境敏感區(qū)，大規(guī)模實施油基泥漿鉆井對清潔化生產(chǎn)提出較高要求，安全環(huán)保工作需要進(jìn)一步規(guī)范。

參考文獻(xiàn)：

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[2]于桂榮，邢玉德，魯港;石油鉆井井身軌道設(shè)計的優(yōu)化計算方法[J];沈陽航空工業(yè)學(xué)院學(xué)報;2003年02期

作者簡介：

孫新浩，男，西部鉆探克拉瑪依鉆井公司第二項目經(jīng)理部副經(jīng)理，工程師，2009年畢業(yè)于西安大學(xué)油田化學(xué)專業(yè)。