油田開發(fā)后期薄差油層長裸眼段水平井鉆井技術(shù)

陳佳磊

（大慶鉆探工程公司鉆井二公司，黑龍江大慶163413）

國內(nèi)老油田開發(fā)后期，主力油層含水率驟升，為保證油田產(chǎn)量兼顧開發(fā)效率，所有的老油田到了開發(fā)后期，都會選擇水平井進(jìn)行薄差油層的開采，但是老油田薄差油層開采往往會有地層條件差、繞障難度大、投資低等問題。本文通過S 平401 井施工介紹了薄差油層長裸眼水平井的施工。

1 概述

1.1 地質(zhì)概況

本井位于ZY 盆地中央坳陷區(qū)DTS 構(gòu)造西北端。西接G凹陷，東鄰S凹陷，主體從北向南發(fā)育L、S等七個(gè)三級構(gòu)造，是ZY盆地最大的正向構(gòu)造單元。

1.2 施工難點(diǎn)

（1）該區(qū)淺部地層發(fā)育氣層，鄰近區(qū)塊部分已鉆井在H、S、P 油層氣測錄井見氣測異常顯示，多口井在H淺氣層獲工業(yè)氣流，鉆井過程中注意防噴。

（2）注水注氣層、異常高壓。該區(qū)P 油層已注水，且P 油層地層孔隙壓力較高；S 油層存在異常高壓，注意觀察油氣水顯示，預(yù)防井噴。

（3）第S 系、第N 系T 組地層膠結(jié)疏松注意防漏、防塌。

（4）N 組一、二段發(fā)育大段泥巖，吸水水化膨脹易剝落，易泥包鉆具，井塌卡鉆。

（5）N 三、N 四段H 氣層發(fā)育，鉆井過程中注意防噴。

（6）S、P油層地層異常高壓，注意防油氣水侵。

（7）鄰井P油層產(chǎn)氣，注意防氣侵。

（8）本井位于多條斷層圍成的斷塊上，且造斜后鉆遇斷層，注意防漏。

2 井眼軌道優(yōu)化

對于長裸眼水平井，在軌道設(shè)計(jì)中盡可能讓設(shè)計(jì)的軌道平滑，以降低摩阻。通常做法是：

（1）適當(dāng)提高造斜點(diǎn)，可以減少長裸眼水平井的造斜率；

（2）可以由三段制變?yōu)槲宥沃疲档驮煨甭释瑫r(shí)避免大段穩(wěn)斜段；

（3）采用變曲率設(shè)計(jì)軌道，降低井眼軌道的摩阻力。

通過模擬對比發(fā)現(xiàn)，變曲率（準(zhǔn)懸鏈線）法優(yōu)于其他兩種，因此對井眼軌道進(jìn)行優(yōu)化，以降低摩阻。同時(shí)采用較低造斜率可以使用小角度螺桿，提高頂驅(qū)轉(zhuǎn)速。

3 鉆具結(jié)構(gòu)的優(yōu)選

針對不同井段的施工難點(diǎn)、特點(diǎn)分析，通過優(yōu)選鉆具結(jié)構(gòu)和降摩減阻工具，針對不同工況使用不同鉆具結(jié)構(gòu)提高復(fù)合鉆進(jìn)比例。

3.1 ?311mm井眼鉆具組合

增斜段鉆具組合：?311mmPDC 鉆頭+?217mm螺 桿(1.5°)+?205mm 浮 閥+?205mm 無 磁 鉆 鋌+?178mm 鉆鋌2 根+?165mm 鉆鋌3 根+?127mm 加重鉆桿×20根+?127mm鉆桿。

使用該鉆具組合進(jìn)行大井眼造斜段施工，能夠保證大井眼造斜的造斜率，縮短造斜井段的施工段長，減少滑動鉆進(jìn)，大大提高鉆進(jìn)速度。

穩(wěn)斜段施工段鉆具組合：?311 mmPDC 鉆頭+?217mm 螺桿(1.25°)+ ?305mm 螺扶+?205mm 浮閥+?205mm無磁鉆鋌+?178mm鉆鋌2根+?165mm鉆鋌3根+?127mm加重鉆桿×20根+?127mm鉆桿。

使用該套雙螺扶鉆具組合施工穩(wěn)斜段，能夠最大限度地增加復(fù)合鉆進(jìn)比例，有利于提高鉆速。

3.2 ?215mm井眼鉆具組合

鉆具組合：?215mmPDC 鉆頭+?170mm 螺桿(1.25°)+?210mm 螺扶+浮閥+?165mm 無磁鉆鋌×1根+?165mm 螺旋鉆鋌×4 根+?127mm 加重鉆桿×10根+?127mm斜坡鉆桿。

該套鉆具造斜率較高，穏斜段施工時(shí)復(fù)合鉆進(jìn)井斜微降，穏斜時(shí)方位較穩(wěn)定。實(shí)際施工時(shí)可以根據(jù)現(xiàn)場具體情況進(jìn)行一定的微調(diào)，以滿足施工需求。

4 現(xiàn)場施工措施

4.1 直井段重點(diǎn)措施

該井為3口平臺井，一直、一平、一斜，且水平井位于中間，為確定水平井的著陸層位，直井、斜井均已施工完畢，水平井距離直井、斜井不足6m，因此直井段施工過程中嚴(yán)格執(zhí)行測斜程序和防碰作業(yè)程序，避免井眼相碰，必要時(shí)表層鉆具配無磁鉆鋌。

4.2 ?311.2mm井眼重點(diǎn)措施

采用?311.2mm 井眼造斜段，鉆遇地層為NJ 組，其上部為綠灰、灰綠色泥巖與灰色泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖呈不等厚互層，中部為灰綠、深灰、黑灰色泥巖與灰色粉砂巖呈不等厚互層，下部為大段黑灰、灰黑色泥巖、含介形蟲泥巖夾黑褐色油頁巖。

（1）擬選用?311mm的五刀翼或六刀翼PDC鉆頭施工。

（2）若造斜率無法滿足待鉆要求，更換牙輪鉆頭進(jìn)行定向施工，牙輪鉆頭選用?311.2mm牙輪鉆頭。

（3）螺桿的選用按照比設(shè)計(jì)造斜率高15%～25%的原則，現(xiàn)場備有2 根?217mm1.5°單彎螺桿鉆具，2根?217mm1.25°單彎螺桿鉆具。

（4）鉆井液使用四級固控，?311mm井眼排量達(dá)到50L/s以上。

4.3 ?215mm井眼施工重點(diǎn)措施

（1）鉆頭選用NVP-5 鉆頭或者是R626 五刀翼鉆頭。兩種鉆頭在水平井上的施工效果比較好。

（2）螺桿選用?170mm1.0°或1.25°單彎螺桿鉆具，搭配?210mm 螺扶組成雙螺扶穩(wěn)平鉆具組合施工，保證長穩(wěn)斜段穩(wěn)斜效果。優(yōu)選長壽命螺桿，使用時(shí)間保證在300h以上。

（3）通過調(diào)整鉆壓、鉆速和轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)數(shù)等鉆井參數(shù)，控制復(fù)合鉆進(jìn)井斜變化量，保證穩(wěn)斜段穩(wěn)斜效果。減少定向進(jìn)尺，提高平均機(jī)械鉆速。

（4）施工后期排量提升困難，可考慮使用5-1/2″鉆桿代替5″鉆桿。

（5）施工中后期，進(jìn)入長穩(wěn)斜段時(shí)，每個(gè)單根轉(zhuǎn)盤劃眼不少于2 遍，上下通井不少于1 遍，每遍不少于5min，如遇巖屑返出不充分及巖屑返出延遲時(shí)間過長，建議司鉆每鉆完一個(gè)單根后多循環(huán)一段時(shí)間，保證巖屑及時(shí)返出，防止過多巖屑附著井壁，形成較大泥環(huán)，進(jìn)而引起起下鉆不通暢。

（6）施工中及時(shí)短起下破壞巖屑床，短起下后充分循環(huán)返砂，凈化井眼。保證每鉆進(jìn)150～200m 進(jìn)行一次短起下作業(yè)，500m進(jìn)行一次長起作業(yè)（起鉆至技套）及時(shí)修整井壁，以及增加循環(huán)時(shí)間，使井底巖屑充分返出，保證井眼通暢。在摩阻扭矩過大時(shí)，可進(jìn)行通井作業(yè)，必要時(shí)下入巖屑床破壞工具。

（7）通井起下鉆要控制速度，特別在曲率變化大的位置，需要將井眼修整平滑。起下至膠結(jié)欠致密地層將速度控制最低，保持液柱壓力平穩(wěn)。循環(huán)時(shí)排量要逐步提升，避免薄弱地層因壓力波動過大引發(fā)失穩(wěn)，嚴(yán)禁定點(diǎn)循環(huán)沖蝕井壁。

（8）?215mm井眼排量達(dá)到35L/s以上，地面管匯承壓25MPa以上。

4.4 攜巖性和巖屑床處理

強(qiáng)化鉆井液的攜巖性，使用聚合物提高鉆井液動塑比，動塑比不低于0.48。

前期在泵壓允許情況下，盡可能保持大排量，全井排量不低于35L/s，泵壓異常過高，及時(shí)起鉆通井，清洗巖屑床。

保持良好的井眼條件，防止局部大井眼過大，返速過低，造成返砂困難。

堅(jiān)持水平井技術(shù)規(guī)范，兩短一長技術(shù)措施，及時(shí)破壞巖屑床，防止形成的巖屑床，在鉆具的反復(fù)拍打下拍實(shí)。

若發(fā)現(xiàn)振動篩返砂量變少，及時(shí)檢查振動篩布和鉆井參數(shù)是否異常?；蜻M(jìn)行短起下鉆或長起，破壞巖屑床，清潔井眼。

4.5 預(yù)防鉆具泥包

按照要求保證好鉆進(jìn)排量，盡可能采用小水眼，提高鉆頭自洗能力。

配漿即加入2%潤滑劑，降低泥巖在鉆具的吸附性；保持鉆井液粘切合理，及時(shí)清除有害固相。

接單根時(shí)，堅(jiān)持“早開泵，晚摘泵”技術(shù)措施，提前將巖屑沖離井底。

在短起下鉆，如有遇阻顯示，要及時(shí)開泵劃眼，下鉆到底前，提前兩柱開泵劃眼下放。

5 存在問題、原因分析及應(yīng)對措施

（1）直井段結(jié)束后，下入造斜鉆具過程中有遇阻現(xiàn)象。主要是由于造斜鉆具（1.25°螺桿）角度偏大，直井段井眼擴(kuò)大率偏小所致。通過上下活動、循環(huán)等措施可通過。

（2）造斜段鉆進(jìn)到816m 時(shí)鉆速變慢，鉆進(jìn)到井深827m起鉆檢查，鉆頭泥包。主要原因是鉆遇泥巖段地層造漿嚴(yán)重，且井斜偏大返砂困難?？赏ㄟ^增強(qiáng)鉆井液抑制性、調(diào)整流變性能、增加單根鉆完后的循環(huán)時(shí)間、增加短起下的頻次等措施解決。

（3）井深986.85m，對比層位發(fā)現(xiàn)靶A 由953.87m上提到945m，經(jīng)現(xiàn)場研究，調(diào)整待鉆軌道，全力追層，設(shè)計(jì)靶點(diǎn)垂深應(yīng)為953.87m，實(shí)際靶點(diǎn)垂深944.08m，比設(shè)計(jì)上移9.79m，實(shí)鉆最大曲率10.74°/30m。主要是由于地質(zhì)設(shè)計(jì)不準(zhǔn)確所致。可通過臨井資料調(diào)查、施工導(dǎo)眼井、多預(yù)留造斜空間等措施解決。

6 結(jié)論

（1）多套紙上鉆井方案保證了鉆進(jìn)速度，鉆進(jìn)周期較紙上方案縮短1.56d時(shí)間。

（2）水平段使用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向儀器，提高了機(jī)械鉆速，全井平均機(jī)械鉆速17.74m/h，

井眼軌跡更加光滑。

（3）為公司施工薄差油層長裸眼水平井提供了技術(shù)保障。