致密油水平井官東13-2-4H側(cè)鉆井技術(shù)

張明 于曉東 湯芬芳 楊博

摘? 要：大港油田致密油井官東13-2-4H水平井由于設(shè)計(jì)層位與實(shí)鉆層位相差較大，故采用控時(shí)側(cè)鉆的鉆井方法邊鉆井邊判斷地層，找出最優(yōu)側(cè)鉆點(diǎn)，即3315m-3375m處為砂泥巖互層段，易于側(cè)鉆。并在原井眼的基礎(chǔ)下，以鉆井液攜帶返出物為依據(jù)來判斷是否鉆出新眼。鉆探過程中發(fā)現(xiàn)，該區(qū)塊地層存在傾角大，地層壓力高，泥質(zhì)含量高，鉆頭易泥包，泥漿性能不易滿足側(cè)鉆需求，定向托壓高，需頻繁起下鉆修塞，破壞井眼軌跡等鉆探技術(shù)難點(diǎn)，通過使用無磁抗壓縮鉆桿采用了倒裝的鉆具，使井下鉆具達(dá)到最優(yōu)、最簡化、最安全的結(jié)構(gòu);采用了滑動(dòng)鉆進(jìn)的方式，連續(xù)定向的造斜率最高達(dá)到5°/30m，基本上能夠追上設(shè)計(jì)線。最后以轉(zhuǎn)動(dòng)鉆進(jìn)的方式進(jìn)行油層探底。

關(guān)鍵詞：致密油;水平井;側(cè)鉆井;控時(shí)鉆進(jìn);軌跡控制

中圖分類號(hào)：TE243? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2020）35-0124-03

Abstract： Because the design horizon of GD 13-2-4H horizontal well of tight oil well in Dagang Oilfield is quite different from the actual drilling horizon， the drilling method of time controlled sidetracking is adopted to judge the formation while drilling， and find out the optimal sidetracking point， that is， the sand shale interbedding section at 3315-3375m is easy to sidetrack. On the basis of the original hole， the new hole can be judged according to the returned material carried by drilling fluid. During the drilling process， it is found that there are some drilling technical difficulties in this block， such as large dip angle， high formation pressure， high mud content， easy mud pack， difficult to meet the needs of sidetracking， high directional holding pressure， frequent tripping and repairing plug， damage to the well trajectory and other drilling technical difficulties. Through the use of non magnetic resistance compression drill pipe and inverted drilling tool， the downhole drilling tool is optimized， simplified and safe The maximum build-up rate of continuous directional drilling is 5℃/30m， which can basically catch up with the design line. Finally， the bottom of oil layer is explored by rotary drilling.

Keywords： tight oil; horizontal well; sidetracking; time controlled drilling; trajectory control

1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

官東13-2-4H井是位于河北省滄州市，構(gòu)造為小集油田官東13斷塊，是設(shè)計(jì)超過4338m的致密油水平井，貫穿新生界自上而下鉆遇地層為平原、明化、館陶、東營、沙河街、孔店組，其中孔店組巖性為淺灰色細(xì)砂巖及紫紅色泥巖，屬致密巖層;該段地層砂泥巖互層，具有巖性分布不均，鉆井液性能失效，泥餅虛厚，井眼易垮塌等特點(diǎn)，在鉆進(jìn)過程中，由于地質(zhì)設(shè)計(jì)層位與實(shí)鉆數(shù)據(jù)不符，偏差較大，需要側(cè)鉆探進(jìn)的方式確定層位。設(shè)計(jì)側(cè)鉆點(diǎn)：3580m，方位：161.94°，造斜率：4°/30m，最大井斜：88.32°;目標(biāo)垂深：4263m（修改后），總位移：1369m，水平段長：500m。靶圈半徑：縱向≤±0.5m、橫向≤±5.0m。從鉆進(jìn)方式，鉆具組合，鉆井液性能調(diào)整，地層壓力模型預(yù)測等專業(yè)技術(shù)手段確保鉆探順利完成。

2 井筒井眼準(zhǔn)備

官東13-2-4H井主井筒鉆？準(zhǔn)215.9mm鉆頭進(jìn)至4366m致密油層，由于實(shí)鉆層位與設(shè)計(jì)相差太大（時(shí)鉆已為孔二，設(shè)計(jì)目的層為孔一段），含油氣情況不如預(yù)期，無開采開發(fā)價(jià)值，建設(shè)方通知本井做側(cè)鉆打塞準(zhǔn)備，側(cè)鉆點(diǎn)3580m，打水泥塞完起鉆候凝。水泥塞數(shù)據(jù)：光鉆桿下鉆至3930m，墊稠漿9m3（粘度滴流），后起鉆至3730m，循環(huán)出多余稠漿后開始注入前置液2.5m3，注水泥漿11m3（平均密度1.86g/cm3），替31.5m3，水眼內(nèi)留2.5m3，后起至安全井段（3470m），循環(huán)排出混漿后正式起鉆。

3 側(cè)鉆作業(yè)

3.1 第一次側(cè)鉆作業(yè)

第一次側(cè)鉆井段為3316m-3332m，井眼尺寸？準(zhǔn)215.9mm。采用的鉆具結(jié)構(gòu)為？準(zhǔn)215.9mmMD517X×0.25m+？準(zhǔn)172mm直螺桿×7.975m+？準(zhǔn)165mm浮閥×0.5m+？準(zhǔn)170mm彎接頭（2.5°）×0.6m+？準(zhǔn)172mmMWD短接×0.763m+？準(zhǔn)173mm無磁鉆鋌×18.14m+？準(zhǔn)127mm加重鉆桿×24根×230.918m+？準(zhǔn)127mmNC52鉆桿若干。

鉆井參數(shù)：鉆進(jìn)過程中維持鉆壓40kN，排量33L/s，泵壓17MPa。

地面水泥樣40h完全凝固。探塞時(shí)塞面3550m，遇阻4t，開泥漿泵排量30L/s，繼續(xù)下探無鉆壓無遇阻顯示，判斷上部為混漿虛塞，未到人工井底面。后探至3567m，鉆壓20kN，修塞面至3572m（鉆壓20kN，轉(zhuǎn)速40rpm，排量33L/s）。停泵下壓20t，穩(wěn)十分鐘，反復(fù)嘗試兩次，位置均未發(fā)生變化，滿足定向井側(cè)鉆要求。決定起鉆更換側(cè)鉆鉆具組合（？準(zhǔn)215.9mmMD517X+？準(zhǔn)172mm直螺桿+？準(zhǔn)165mm浮閥+？準(zhǔn)170mm彎接頭（2.5°）+？準(zhǔn)172mmLWD+？準(zhǔn)127mm無磁抗壓縮鉆桿+？準(zhǔn)127mm加重×24根+？準(zhǔn)127mmNC52鉆桿）。

由于鄰井官東13-1-8井進(jìn)行壓裂作業(yè)，建設(shè)方通知開始進(jìn)行控時(shí)側(cè)鉆作業(yè)。3572-3578m控時(shí)3h/m，3578-3590m控時(shí)2-2.5h/m，3590-3601m控時(shí)1.5-2h/m，控時(shí)鉆進(jìn)期間，返砂中地層巖性呈增加趨勢。

控時(shí)鉆進(jìn)時(shí)（1.5-2h/m）3601.6m-3605.04m出現(xiàn)放空情況（水泥占70%，巖屑占30%），活動(dòng)鉆具后下壓至3606.10m承壓30t，位置無變化，繼續(xù)側(cè)鉆控時(shí)鉆進(jìn)（3h/m）至3608.6m，再次出現(xiàn)放空情況（3608.6-3609m），考慮牙輪已到達(dá)使用時(shí)間（純鉆70h）決定起鉆更換鉆頭、螺桿接著進(jìn)行控時(shí)鉆進(jìn)至3631m。3609-3631m側(cè)鉆過程中巖屑返出比與上趟（3572-3609m）基本一致（70%水泥，30%巖屑），未見到地層巖屑明顯增多。其中鉆進(jìn)至3619.5-3621m、3621.3-3627m、3627-3629.5m處均出現(xiàn)放空情況。判斷地層較硬，水泥較軟，牙輪鉆頭無法完全吃入新地層。鑒于井眼軌跡與設(shè)計(jì)軌跡差距較大，現(xiàn)場與定向井、錄井、泥漿、建設(shè)方商討，決定起鉆再次打水泥塞，此次控時(shí)側(cè)鉆鉆進(jìn)井段（3609-3631m）。

從地質(zhì)剖面來看3315m-3375m處為砂泥巖互層段，易于側(cè)鉆。

3.2 第二次側(cè)鉆作業(yè)

根據(jù)第一次注水泥塞作業(yè)經(jīng)驗(yàn)，水泥塞面下沉30m-40m，本次選取打塞井段為3250-3450m。光鉆桿下至3631m，循環(huán)墊入濃稠鉆井液8m3（粘度滴流200s以上），后起鉆至3450m循環(huán)出多余濃稠鉆井液后進(jìn)行注水泥作業(yè)。依次注入沖洗液3m3，華銀G級(jí)水泥漿11m3（平均密度1.90g/cm3），替鉆井液28.9m3，水眼內(nèi)留泥漿2.5m3，后起至安全井段3200m，30L/s循環(huán)排出混漿后繼續(xù)起鉆。本次打塞井段3250-3450m。候凝至地面水泥樣完全凝固后下鉆掃塞，探塞塞面3276m，后修塞至3316m（鉆壓20-30kN，轉(zhuǎn)速50rpm，排量33L/s），承壓20t，穩(wěn)15min，位置不變，滿足側(cè)鉆要求。修塞期間并未出現(xiàn)放空情況，鉆壓持續(xù)穩(wěn)定在20-30kN。與上次返出水泥樣對比來看，本次水泥強(qiáng)度較高，且與井壁膠結(jié)情況更好，返出水泥均呈塊狀。根據(jù)原井眼地質(zhì)剖面3316m處為砂泥巖交界面，易于側(cè)鉆作業(yè)，修塞結(jié)束，起鉆更換側(cè)鉆鉆具組合。

開始控時(shí)側(cè)鉆鉆進(jìn)（鉆具組合：？準(zhǔn)215.9mmMD517X+？準(zhǔn)172mm直螺桿+？準(zhǔn)165mm浮閥+？準(zhǔn)170mm彎接頭（2.5°）+？準(zhǔn)172mmMWD短接+？準(zhǔn)173mm無磁鉆鋌×2根+？準(zhǔn)127mm加重鉆桿×24根+？準(zhǔn)127mmNC52鉆桿），定向井要求鉆時(shí)4m/h。

定向井要求3316-3326m控制鉆時(shí)4h/m，返出水泥巖屑比例由7：3逐步增長為2：8，后定向井要求鉆時(shí)控制在2h/m，鉆進(jìn)至3332m返出物98%以上均為地層巖屑，判斷已側(cè)鉆出新眼，決定起鉆更換常規(guī)動(dòng)力鉆具恢復(fù)鉆進(jìn)。

3.3 側(cè)鉆問題分析與技術(shù)分析

在側(cè)鉆過程中，有明顯的托壓現(xiàn)象，要經(jīng)?；顒?dòng)鉆具來解除，該現(xiàn)象是側(cè)鉆中的一大忌，本應(yīng)造好的新臺(tái)階通過活動(dòng)鉆具有可能就要破壞它。故在側(cè)鉆過程中，要充分調(diào)整好泥漿的性能，避免出現(xiàn)該現(xiàn)象影響側(cè)鉆的成功率。

側(cè)鉆進(jìn)尺：16m，總純鉆時(shí)間：49h，平均機(jī)械鉆速：0.33m/h。

4 側(cè)鉆后的軌跡控制

4.1 定向井段（3332-4263m）

（1）鉆具結(jié)構(gòu)：？準(zhǔn)215.9mmMD6521ZC（新）×0.3m+？準(zhǔn)172m

m螺桿（1.5°/208mm新）×7.51m+？準(zhǔn)165mm浮閥×0.5m+？準(zhǔn)208mm扶正器×1.54m+？準(zhǔn)165mmLWD（500萬）×13.05m+？準(zhǔn)127mm無磁抗壓縮鉆桿×9.06m+？準(zhǔn)127mm加重鉆桿×6根×57.686m+NC52/411轉(zhuǎn)換接頭×1.14m+？準(zhǔn)127mmNC52鉆桿×24根×230.835m+NC52/410接頭×1.15m+？準(zhǔn)165mm水力振蕩器×4.275m+411/NC52轉(zhuǎn)換接頭×1.15m+127mmNC52鉆桿×69根×663.913m+NC52/410轉(zhuǎn)換接頭×1.15m+？準(zhǔn)127mm加重鉆桿×18根×173.23m+NC52/411轉(zhuǎn)換接頭×1.15m+？準(zhǔn)127mmNC52鉆桿若干。

（2）鉆井參數(shù)：鉆壓：60-80kN，排量：32L/s，泵壓：27-28MPa。

（3）增斜段末點(diǎn)多點(diǎn)數(shù)據(jù)：測深：4260m、井斜：87.81°、網(wǎng)格方位：146.23°、視平移：1365.52m。

（4）過程簡述：使用無磁抗壓縮鉆桿，提高鉆具的安全性，也能夠有效的傳遞鉆壓。為了確保井下安全，減少井下摩阻，采用了倒裝的鉆具，使井下鉆具達(dá)到最優(yōu)、最簡化、最安全的結(jié)構(gòu);該鉆具隨著井深的不斷增加，斜坡鉆桿的長度也有所變化。在上部定向井段基本采用了1.5°導(dǎo)向馬達(dá)來滿足軌跡要求，均采用了滑動(dòng)鉆進(jìn)的方式，連續(xù)定向的造斜率最高達(dá)到5°/30m，基本上能夠追上設(shè)計(jì)線。

PDC鉆頭，造斜率較高，而且機(jī)速也很快，滿足本井要求，針對現(xiàn)場情況，下入1.5°導(dǎo)向馬達(dá)穿泥巖段。實(shí)際施工過程中，地質(zhì)根據(jù)返屑情況，及時(shí)向建設(shè)方匯報(bào)，并得到了通知，將原目標(biāo)垂深3805m，調(diào)整到3814m。本著這樣的探油層的原則，以該垂深作為新目標(biāo)，重新調(diào)整軌跡后，要求造斜率較低，這樣就降低了施工的難度，故使用轉(zhuǎn)動(dòng)鉆進(jìn)的方式進(jìn)行探油層。

4.2 水平井段作業(yè)4263-4350m

（1）鉆具結(jié)構(gòu)：？準(zhǔn)215.9mmMD6521ZC×0.3m+？準(zhǔn)172mm螺桿（1.5°/208mm）×7.98m+？準(zhǔn)165mm浮閥×0.5m+？準(zhǔn)208mm扶正器×1.54m+？準(zhǔn)165mmLWD×13.05m+？準(zhǔn)127mm無磁抗壓縮鉆桿×9.06m+？準(zhǔn)127mm加重鉆桿×6根×57.686m+NC52/411轉(zhuǎn)換接頭×1.14m+？準(zhǔn)127mmNC52鉆桿×18根×173.142m+NC52/410轉(zhuǎn)換接頭×1.15m+？準(zhǔn)165mm水力振蕩器×6.23m+411/NC52轉(zhuǎn)換接頭×1.15m+127mmNC52鉆桿×75根×721.606m+NC52/410轉(zhuǎn)換接頭×1.15m+？準(zhǔn)127mm加重鉆桿×18根×173.23m+NC52/411轉(zhuǎn)換接頭×1.15m+？準(zhǔn)127mmNC52鉆桿若干。

（2）過程簡述：由于調(diào)整軌跡之后，1.5°導(dǎo)向馬達(dá)以優(yōu)越的性能順利入窗，并找到油層。為了節(jié)省時(shí)間，用1.5°導(dǎo)向馬達(dá)在水平段鉆進(jìn)。維持88°穩(wěn)斜鉆進(jìn)，鉆進(jìn)至4260m，全烴值由基值1%左右上升至7-8%，返出巖性地質(zhì)定油跡，地質(zhì)所衡量要求增斜至90°后穩(wěn)斜鉆進(jìn)。但要不斷的通過滑動(dòng)來控制井斜的增降，轉(zhuǎn)動(dòng)鉆進(jìn)一根，井斜基本上增加0.8°，這給施工帶來了一定的困難和風(fēng)險(xiǎn)，并要求調(diào)整泥漿的性能，間斷配置并注入潤滑塞（3袋塑料小球+5袋石墨），進(jìn)行下扣井斜的作業(yè)。由于地層傾角的存在，鉆進(jìn)至4330m，預(yù)測井底井斜89°，返出巖性由砂巖變?yōu)槟鄮r，全烴值降至1%，地質(zhì)所衡量要求降斜至87°，根據(jù)返出巖性及電阻率定下步措施。后復(fù)合鉆進(jìn)至4336m，全烴值又有所升高，返出巖性明顯含油。故又要求降斜至88°后穩(wěn)斜鉆進(jìn)，根據(jù)綜合情況定下步措施。反復(fù)增斜、降斜直接影響了速度，而且給井下安全帶來了巨大風(fēng)險(xiǎn)。

5 結(jié)束語

（1）根據(jù)這次經(jīng)驗(yàn)，在側(cè)鉆完時(shí)，打水泥塞尤其關(guān)鍵。保證水泥灰品質(zhì)，保證候凝時(shí)間，采用高效的工具才能保證側(cè)鉆的成功率。

（2）定向過程中采用1.5°導(dǎo)向馬達(dá)，通常該造斜工具能夠滿足設(shè)計(jì)造斜，工具面控制起來也較容易，變化幅度不大，但是要注意長時(shí)間定向勤活動(dòng)鉆具，防止粘卡。

（3）水平段施工，勤與地質(zhì)人員、定向井人員溝通，盡量預(yù)測底層傾角和油層走向，保證盡量多的導(dǎo)向鉆進(jìn)、盡量少的定向鉆進(jìn)。不僅能大大提高鉆井速度，也能避免井眼軌跡復(fù)雜、狗腿度過大造成的井下事故。

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