頁巖油水平井鉆井技術(shù)

胡達(dá)平

（大慶鉆探工程公司鉆井四公司，吉林松原138000）

新389井現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)員和導(dǎo)向人員密切配合，使用LWD導(dǎo)向技術(shù)，合理控制軌跡走向，做到軌跡平滑順暢，實(shí)現(xiàn)了水平井定向段243m，水平段704m“一趟鉆”的既定目標(biāo)，極大地提高了機(jī)械鉆速，平均機(jī)械鉆速22.54m/h，縮短了鉆井周期。導(dǎo)眼井和水平段施工應(yīng)用油包水鉆井液體系，該體系流變性較好，特別是在井壁穩(wěn)定、抑制泥頁巖水化造漿、潤(rùn)滑防卡以及快速鉆進(jìn)方面都具有明顯優(yōu)勢(shì)。

1 上部井段施工情況

一開井深280m，表套下深278.2m，二開井深937m，技套下深935.5m。上部鉆進(jìn)應(yīng)用聚合物鉆井液體系，由于本井位于新北油田黑帝廟油層開發(fā)井區(qū)，鄰近開發(fā)井較多，注水多年，存在圈閉壓力，其次由于本區(qū)塊在嫩三段都有氣體產(chǎn)出，鉆進(jìn)過程中要預(yù)防淺氣層，所以施工過程中合理控制鉆井液密度尤為重要,二開完鉆鉆井液密度1.80g/cm3。由于新389井口距離新380井僅為7m，增加防碰繞障難度，在測(cè)深350m開始朝45°方向定向，500m增到6°，開始降斜，800m降到0°，穩(wěn)斜鉆進(jìn)至導(dǎo)眼。

2 導(dǎo)眼井施工情況

導(dǎo)眼井鉆具組合：鉆頭（4刀翼PDC）+?172mm耐油動(dòng)力鉆具+定向接頭+?165mm無磁鉆鋌+?165mm鉆鋌×3+?127mm加重鉆桿×15+?127mm鉆桿。導(dǎo)眼井應(yīng)用油包水鉆井液體系，密度1.26g/cm3，粘度70s，塑性粘度35mPa·s，動(dòng)切力12.5Pa，破乳電壓465V，油水比85∶15。導(dǎo)眼井完鉆井深1810m，在1750m，出現(xiàn)輕微滲漏，導(dǎo)眼回填到技套底部，回填固井施工正常，前置液2.6m3柴油，水泥漿18.03m3，平均密度1.90g/cm3，替量用1m3柴油后用油包水鉆井液，最大限度防止固井混漿。通過導(dǎo)眼井的施工，確定目的層的層位、鉆井液密度窗口以及井壁穩(wěn)定情況和漏失情況。

3 水平井段施工措施及現(xiàn)場(chǎng)情況

由于389井水平井是吉林油田第一口泥巖油水平井，國(guó)內(nèi)缺少泥頁巖水平井施工經(jīng)驗(yàn)，鉆井工程技術(shù)以及鉆井液技術(shù)還不是很完善，水平段施工是困難的焦點(diǎn)。

3.1 水平段施工技術(shù)措施

（1）采用倒裝鉆具組合，鉆具組合盡量簡(jiǎn)化，有利于鉆進(jìn)加壓和井眼軌跡控制。水平段鉆具組合：PDC(5翼SFE1455)+1.5°耐油動(dòng)力鉆具?172mm+LWD+?127mm加重鉆桿×6+?127mm鉆桿+?127mm加重鉆桿×15+?127mm鉆桿。

（2）利用耐油單彎螺桿和LWD實(shí)現(xiàn)軌跡的連續(xù)控制，復(fù)合鉆進(jìn)與滑動(dòng)鉆進(jìn)交替使用，堅(jiān)持“少滑動(dòng)、多旋轉(zhuǎn)、微調(diào)勤調(diào)”的原則，水平段井眼軌跡控制的關(guān)鍵是保證井眼的圓滑，避免大幅度調(diào)整軌跡。

（3）做好井眼的凈化工作。水平井段易形成巖屑床，特別是45°～60°的井段，具體措施是增加排量，控制環(huán)空返速，環(huán)空返速是影響井眼凈化的主要因素，但過高的環(huán)空返速將會(huì)對(duì)井壁造成嚴(yán)重的沖蝕作用，本井排量控制在30～32L/s。

（4）減小水平井的摩阻和扭矩。水平鉆進(jìn)時(shí)鉆具多以躺在井筒的下井壁為主，下井壁容易形成巖屑床，導(dǎo)致鉆具在上提下放乃至旋轉(zhuǎn)時(shí)表現(xiàn)出較大阻力和扭矩。因此在水平井的施工過程中，要適時(shí)地進(jìn)行短起下鉆作業(yè)，破壞巖屑床，增強(qiáng)鉆井液懸浮攜巖能力來減小摩阻和扭矩，如果巖屑床十分嚴(yán)重可適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行洗井作業(yè)。

（5）對(duì)裂縫儲(chǔ)層進(jìn)行預(yù)防井漏工作，以及做好井壁穩(wěn)定工作。鄰井新380井在1678～1767m出現(xiàn)漏失，總計(jì)漏失鉆井液70m3，并且在1657～1706m青山口組出現(xiàn)嚴(yán)重掉塊劃眼現(xiàn)象。因此在進(jìn)入儲(chǔ)層前，在鉆井液中添加堵漏材料，保障在儲(chǔ)層施工作業(yè)安全，同時(shí)加強(qiáng)坐崗，發(fā)現(xiàn)有掉塊或摩阻扭矩增大現(xiàn)象，及時(shí)分析并處理。

（6）地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)的應(yīng)用。利用伽馬、電阻率等先進(jìn)隨鉆錄井儀器，并結(jié)合地質(zhì)、綜合錄井準(zhǔn)確檢測(cè)地層的變化，確保水平井軌跡鉆中油層，找準(zhǔn)裂縫，并在產(chǎn)層中最有利的方向鉆進(jìn)。

3.2 水平段施工現(xiàn)場(chǎng)情況

在井深1548m，井斜31°，下入旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具，鉆進(jìn)至1581m，由于地層松軟，旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具造斜率達(dá)不到設(shè)計(jì)造斜率6.25°/30m，被迫采用應(yīng)急備用方案進(jìn)行施工，鉆具組合：PDC(5翼SFE1455)+1.5°耐油動(dòng)力鉆具?172mm+LWD+?127mm加重鉆桿×6+?127mm鉆桿+?127mm加重鉆桿×15+?127mm鉆桿。由于油層裂縫段極大可能存在坍塌掉塊，所以在油層裂縫儲(chǔ)層頂部2m入窗開始水平段鉆進(jìn)，了解地層穩(wěn)定情況，隨后下調(diào)垂深，揭開儲(chǔ)層，水平段延伸至500m，繼續(xù)下探，在鉆穿第2層后，水平段長(zhǎng)度680m，電阻、氣測(cè)值變差，地質(zhì)構(gòu)造變陡，判斷接近斷層，綜合考慮動(dòng)力鉆具、摩阻扭矩等工程情況，決定完鉆，此時(shí)水平段施工長(zhǎng)度704m。在進(jìn)入a點(diǎn)前，鉆井液中加入1%超細(xì)碳酸鈣，0.5%隨鉆堵漏劑，0.5%非滲透堵漏劑，鉆井液密度執(zhí)行下限1.26g/cm3，隨著堵漏材料的消耗，在水平段依然發(fā)生滲漏，漏速0.3～0.5m3/h,及時(shí)向鉆井液中補(bǔ)充堵漏材料，控制漏失量，總計(jì)漏失30m3。

4 油包水鉆井液配制及性能維護(hù)

4.1 油包水鉆井液配制

油包水鉆井液配方：基礎(chǔ)油+3.5%～5%DQGC+1.5%～3%DQNS+4%有機(jī)土HY619+5%DQHA+3%CaO+CaCl2(40%水溶液）。

首先在基礎(chǔ)油中加入主乳化劑DQGC、輔助乳化劑DQNS，充分循環(huán)剪切，循環(huán)時(shí)間控制在3h左右，然后按順序依次緩慢加入有機(jī)土HY619、降濾失劑DQHA、生石灰，加完后進(jìn)行充分的攪拌剪切和循環(huán)，使所有油溶性藥品完全溶解，攪拌剪切時(shí)間控制在3h左右。最后將配制好的40%的CaCl2水溶液以緩慢的速度均勻地加入到油相中，最好在配制水相時(shí)，氯化鈣溶解發(fā)熱未冷卻之前就加入到油相中乳化，這可以避免冷的油相引起水相析出氯化鈣結(jié)晶而降低乳狀液的穩(wěn)定性，要邊加注，邊觀察，保證油水兩相完全溶合，形成穩(wěn)定的乳狀液。

4.2 油包水鉆井液性能控制

（1）密度控制。新389井三開設(shè)計(jì)密度為1.26～1.34g/cm3，根據(jù)甲方要求密度控制走下限，在施工中充分使用固控設(shè)備，振動(dòng)篩目數(shù)控制在150～200目，除砂器保證24h正常運(yùn)轉(zhuǎn)，每天開啟離心機(jī)2～5h，清除有害固相，防止巖屑進(jìn)一步分散，確保鉆井液密度控制在1.26～1.27g/cm3。

（2）粘度的控制。當(dāng)粘度偏低，主要是通過加入有機(jī)土來提高粘度；當(dāng)粘度過高時(shí)，主要是采取加入柴油和配稀釋液的方法進(jìn)行調(diào)整，,配稀釋液配方：85%柴油+3.5%主乳化劑+1.5%輔助乳化劑+40%CaCl2水溶液+2%降濾失劑+3%CaO維護(hù)，本井粘度控制在55～75s。

（3）濾失量的控制。由于油包水乳化鉆井液具有低濾失量的特點(diǎn)，在乳化狀態(tài)良好的情況下API濾失量為0mL，HTHP濾失量在4mL以下，如果濾失量偏大，可在鉆井液中再加入油基降濾失劑。

（4）油水比與活度的控制。隨著油水比減小，乳狀液的破乳電壓降低，乳狀液越不穩(wěn)定，這是由于水相的增加使乳狀液滴的密集程度增大，更容易發(fā)生碰撞聚集，導(dǎo)致乳狀液失穩(wěn)，本井在實(shí)際應(yīng)用過程中油水比控制在85∶15。當(dāng)鉆井液與地層水接觸時(shí)，由于兩者所含的鹽分濃度不同，鉆井液中水分便向地層運(yùn)移，地層巖石吸水膨脹，導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)被破壞，從而造成井壁失穩(wěn)?；疃绕胶庠砭褪峭ㄟ^適當(dāng)增加水相中無機(jī)鹽（本井采用氯化鈣）的濃度，使鉆井液和地層水中活度保持近似相等，從而達(dá)到阻止鉆井液中水向地層運(yùn)移的目的，每次在補(bǔ)充的新漿中都會(huì)添加氯化鈣水溶液。

（5）電穩(wěn)定性的控制。本井段的破乳電壓始終在400～1000V，所采取的措施是維持體系中乳化劑的有效含量，發(fā)現(xiàn)不足及時(shí)補(bǔ)充，使體系始終保持良好穩(wěn)定的乳液狀態(tài)。

新389井三開導(dǎo)眼及水平段應(yīng)用油包水鉆井液體系，該體系易于維護(hù)，流變性較好，濾失量較小，性能穩(wěn)定、抑制泥頁巖水化造漿能力強(qiáng)，返出巖屑整潔規(guī)則，紋理清晰。

5 結(jié)論與下步想法

（1）新389井順利施工為吉林油田產(chǎn)能建設(shè)揭開了新篇章，為下步頁巖油水平井施工提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

（2）油包水鉆井液流變性能好，抑制性強(qiáng)，性能穩(wěn)定，導(dǎo)眼井井徑擴(kuò)大率不超過5%。

（3）為及時(shí)跟蹤儲(chǔ)層，確保儲(chǔ)層有效進(jìn)尺最大化，隨鉆測(cè)量技術(shù)是關(guān)鍵，因此應(yīng)加強(qiáng)近鉆頭隨鉆測(cè)井（LWD),旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向技術(shù)的研發(fā)。

（4）今后施工長(zhǎng)水平段的井，實(shí)驗(yàn)有利于套管下入的油基潤(rùn)滑材料，確保套管安全下入。

（5）對(duì)于上部地層相對(duì)穩(wěn)定且不存在井控風(fēng)險(xiǎn)的頁巖油水平井，基于快速鉆井，可嘗試簡(jiǎn)化為深表套二開井身結(jié)構(gòu)。