D油田AN區(qū)塊水平井鉆井技術應用

吳國超

（大慶鉆探工程公司鉆井二公司，黑龍江大慶163413）

D油田AN區(qū)塊屬于典型的低滲高壓區(qū)塊，區(qū)塊內(nèi)斷層充分發(fā)育，地層遮蔽壓力高，易發(fā)生油氣侵、井漏等復雜。2018年該區(qū)塊水平井鉆井施工20口，其中10口井發(fā)生了不同程度的油氣侵、井涌和井漏復雜，復雜發(fā)生率高達50%。針對該區(qū)塊的施工難度，介紹了水平井安全鉆完井技術在該區(qū)塊的應用。

1 概述

1.1 地質(zhì)概況

D 油田AN 區(qū)塊構(gòu)造上位于S 盆地北部中央坳陷區(qū)，其總體構(gòu)造格局為中間背斜隆起，北部P構(gòu)造向南傾沒為XZ 鼻狀構(gòu)造，西部進入G 凹陷，東部為T 鼻狀構(gòu)造的西翼，T 鼻狀構(gòu)造和A 鼻狀構(gòu)造間為Y 向斜南部鞍部。A 鼻狀構(gòu)造是本區(qū)的主要構(gòu)造，近南北向的大斷層把主體構(gòu)造切割成大小不同、高低不等的多個斷塊。油田大斷層基本為南北向展布，局部發(fā)育一些近北東—南西向和北西—南東向的小斷層，斷層皆為正斷層。

1.2 施工難點

（1）淺部地層成巖性差，膠結(jié)疏松，鉆井過程中注意防塌、防漏。

（2）N 五段至N 三段地層，硬夾層較多，鉆井過程中注意防斜。

（3）N三段、N四段地層黑帝廟發(fā)育氣層，預計在井深431～789m 處有淺氣層存在，鉆井施工過程中注意預防淺氣層井噴。

（4）N二段、N一段地層發(fā)育大段泥巖，易吸水剝落造漿性強，鉆井施工過程中預防井塌、鉆具泥包及卡鉆。

（6）設計井區(qū)P 油層已注水，且P 油層地層孔隙壓力較高，存在異常高壓，鉆井時防油氣水侵、防井噴。

2 安全鉆井方案設計

AN區(qū)塊根據(jù)實鉆情況和地震預測分析認為，該井區(qū)的新90排注水井排與斷層形成封閉，形成注水井斷層遮擋較高壓力區(qū)；同時該區(qū)塊井位于XZ鼻狀構(gòu)造高部位東西向條帶狀分布氣層上，儲層發(fā)育狀況強于已完鉆的井；且該區(qū)塊剩余井均為三維井，施工難度大，發(fā)生油氣侵后誘發(fā)井漏和淺氣井噴的風險高，采取以下措施保證鉆井施工順利進行。

2.1 井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化

井身結(jié)構(gòu)由原來的兩開井變更為三開井，且技套封固層位由原來的H油層頂以下增加至H油層底以下50m，封固淺氣層，降低鉆井井控風險，同時出現(xiàn)井漏等復雜后，處理也相對容易。優(yōu)化后的井身結(jié)構(gòu)見表1。

2.2 AN區(qū)塊易漏地層精確預測

通過精確預測易漏層位，可以有效提高防漏成功率。根據(jù)AN區(qū)塊的地質(zhì)特點、各地層間的壓力梯度變化、已施工井的井漏情況等數(shù)據(jù)，精確預測出AN區(qū)塊的易漏層為Y二三段、P油層，針對各個易漏層的特點、特性，選擇與之相對應的封堵材料，可以取得較好的封堵效果。

表1 井身結(jié)構(gòu)

3 鉆井工程設計

3.1 鉆井軌跡優(yōu)化

（1）直井段施工中，嚴格執(zhí)行設計，通過工程技術措施控制井斜不超過3°，降低造斜段、水平段井斜和方位調(diào)整難度。

（2）在造斜段井眼軌跡控制中，及時調(diào)整井斜方位，增加復合鉆進施工的井段，確保軌跡平滑。

（3）在水平段井眼軌跡控制中，使用旋轉(zhuǎn)導向調(diào)整井斜和方位，由于儀器造斜率相對較低，需要加密監(jiān)測井斜、方位數(shù)據(jù)，并準確判斷變化趨勢，提前調(diào)整井斜和方位，確保軌跡符合設計和現(xiàn)場需要。

現(xiàn)實工作和理論知識是存在一定差距的，目前很多建設安全管理工作人員只擅長于紙上談兵，而在工作的時候情況變化太大，而常常會感到手足無措，無法應對而焦頭爛額。在學校教學過程中就要培養(yǎng)學生的動手能力，增加學生去實踐的機會。政府要做好宏觀調(diào)控，做好建設單位的思想工作，幫助學校和建設單位搭建溝通平臺，為學校提供合作機會，避免學校找不到合作單位。實踐過程中要注重學生實際能力的培養(yǎng)，不要把實踐活動當做“走過場”式的學習，而要最大程度模仿現(xiàn)實工作，培養(yǎng)學生的實踐能力。

3.2 鉆井防碰設計

在直井段和造斜段施工過程中，一方面要時刻觀注實鉆井眼軌跡與紙上設計井眼軌跡的符合度及變化趨勢，另一方面及時考慮鄰井情況，防止與鄰井相碰。

現(xiàn)場施工過程中，實時監(jiān)測井斜方位，及時分析處理數(shù)據(jù)，并由防碰軟件計算相關防碰參數(shù)，如發(fā)現(xiàn)防碰距離有超出安全范圍的趨勢，及時調(diào)整井斜方位進行防碰繞障施工。

3.3 鉆井液設計

（1）一開鉆井液技術措施。鉆井液混漿開鉆，適當補充降失水材料，粘度40s 左右、密度1.05g/cm3以上。鉆進過程中控制粘度40～50s，完鉆前密度調(diào)至設計上限1.28g/cm3。

（2）二開鉆井液技術措施。二開配漿，加入0.5%HX-D陽離子聚合物，配合HPAN、聚合鋁調(diào)整鉆井液性能，粘度達到40s 以上，密度1.30g/cm3以上方可二開。在N泥巖地層鉆進時，及時補充陽離子聚合物，以保證HX-D陽離子聚合物含量不低于0.5%，同時注意觀察振動篩篩面返砂情況，適時調(diào)整體系的切力和動塑比，保證體系的攜砂能力。進入H地層前，將密度提至設計上限1.35g/cm3，防止氣侵發(fā)生。完鉆前調(diào)整好鉆井液性能，起鉆灌好泥漿，做好崗。

（3）三開鉆井液技術措施。在N泥巖地層鉆進時，及時補充抑制劑、包被劑，保證鉆井液抑制性，同時注意觀察振動篩篩面返砂情況，適時調(diào)整體系的切力和動塑比，保證體系的攜砂能力。進入Y二三段前，加入2%的非滲透封堵劑、2%磺化瀝青、1%超細碳酸鈣，封堵地層微裂縫，防止井漏的發(fā)生。造斜段、水平段保證潤滑劑含量不低于7%，有效降低井下摩阻。造斜段和水平段鉆進過程中，保持瀝青類防塌劑含量不低于2%，超細碳酸鈣含量2%，配合聚合醇等抑制類材料，改善泥餅質(zhì)量，保證井壁穩(wěn)定。進入目的層前將鉆井液密度加到上限1.55g/cm3，防止油氣侵。完鉆后調(diào)整好鉆井液性能，循環(huán)兩周以上，短起下鉆測后效正常后，方可起鉆。

4 復雜預防措施

4.1 暢通井眼措施

（1）在N 地層泥巖井段鉆進時，及時補充聚合醇、強抑制劑、包被劑，保證鉆井液抑制性，同時注意觀察振動篩篩面返砂情況，適時調(diào)整體系的切力和動塑比，保證體系的攜砂能力。

（2）每次通井到底前提前處理地面循環(huán)罐鉆井液，縮短下鉆到底循環(huán)處理鉆井液的時間，降低鉆井液對井壁的沖刷時間。

（3）下鉆中途頂通（頂通井段要選擇地層穩(wěn)定的層位，尤其注意需遠離易漏、易垮塌地層，且每次頂通井深均要錯開，杜絕在一點重復頂通），杜絕一趟鉆到底，降低下鉆到底開泵啟動壓力。

（4）起下鉆嚴格控制速度，尤其是在易漏、易垮塌井段，做到操作平穩(wěn)、輕提輕放、慢卸，防止鉆具猛烈擺動;盡量降低井筒內(nèi)的激動壓力。

4.2 防漏技術

該區(qū)塊Y 二三段地層微裂縫發(fā)育，高密度條件下裂縫張開易形成漏失通道，導致井漏。P油層由于注水開采，孔隙有不斷擴大的趨勢，鉆進時在高密度條件下易發(fā)生滲漏。針對該區(qū)塊漏失的不同情況，優(yōu)選不同粒徑和尺寸的封堵材料，應用逐級封堵技術，從上到下逐級封堵不同的漏失層位，通過提高各漏層的井壁承壓能力，堵塞漏失通道達到預防井漏的目的。

（1）Y 二三段地層微裂縫優(yōu)選多功能高效復合封堵材料進行封堵。優(yōu)選多功能復合封堵材料對Y二三段地層微裂縫進行封堵，封堵材料包括改進的封堵劑和改性瀝青。改進的封堵劑粒徑尺寸范圍更廣，封堵性更強，對孔隙和裂縫均有高效封堵作用。改性瀝青可以在巖石表面形成一層“致密瀝青質(zhì)膜”，有效封堵微小裂縫。

（2）P油層應用封孔成膜封堵技術。該技術主要是利用成膜聚合物在地層孔隙吸水分散成膠束，依靠聚合物膠束吸附力及其可變形性，協(xié)同惰性固體顆粒填充作用及纖維架橋作用，在井壁巖石孔隙處形成致韌的膜，達到了封孔的效果。此外鉆進時加入0.5%的多功能石墨顆粒，既可以封堵小的地層孔隙，又可以起到潤滑效果。

（3）封堵劑尺寸改進。原有的封堵劑尺寸適用于高滲地層，對該區(qū)塊地層小孔隙封堵效果差，改進了封堵劑配方：在保持特殊聚合物含量不變的前提下，適當減小了固體顆粒的粒徑尺寸和柔性纖維的長度，使其能夠有效封堵較小的地層孔隙。

4.3 井控措施

（1）本井表層下深350m，如需關井，最大允許關井套壓見表2。

表2 二開不同密度下最大允許關井套壓（參考值）

（2）本井為全封井，固井后防止井噴，關閉防噴器候凝。

（3）N 三段、N 四段地層H 油層發(fā)育氣層，預計在垂深50～830m處有淺氣層存在，鉆井施工過程中注意預防淺氣層井噴。

（4）按照區(qū)塊鉆井地質(zhì)設計中鉆關要求，做好30口注水井停注降壓工作，關井井口剩余壓力滿足鉆關要求。

（5）設計區(qū)塊內(nèi)主要為林地、耕地及鹽堿地，且區(qū)塊東部有水泡，施工單位做好HSE 應急預案，預防井噴，避免環(huán)境污染。

5 達到的指標

（1）2019年AN區(qū)塊共計施工水平井10口，事故發(fā)生率由2018年的50%降低至10%，降低了80%。

（2）區(qū)塊平均機械鉆速由2018年的18.54m/h提高至25.67m/h，提高了38.46%。

（3）旋轉(zhuǎn)導向工具在本區(qū)塊水平段軌跡控制中取得了較理想的效果，軌跡變化平滑，狗腿度變化在3%以內(nèi)。

（4）2019年區(qū)塊內(nèi)水平井平均建井周期21.37d，較2018年平均建井周期提前7.25d，鉆井時效大大提高。

6 結(jié)論

（1）安全鉆井方案能夠精確預測D油田AN區(qū)塊井下難點和復雜特點。

（2）復雜預防技術措施能夠有效降低D油田AN區(qū)塊水平井鉆井施工中的復雜事故，保證鉆井施工順利進行。

（3）D油田AN區(qū)塊水平井鉆井技術為該區(qū)塊高效施工水平井提供了技術保障。