大港油田復(fù)雜斷塊油藏水平井鉆井技術(shù)應(yīng)用研究

陳雪松

摘要：目前薄油層、斷塊油藏逐步成為大港油田開(kāi)發(fā)的主要攻堅(jiān)目標(biāo)之一，為了提高該類型油藏的開(kāi)發(fā)效率和采收率，在小斷塊的薄油層開(kāi)發(fā)中普遍應(yīng)用水平井鉆井技術(shù)，提高油層的鉆遇率，增大油層的有效泄油面積，從而達(dá)到高效開(kāi)發(fā)的目的。然而由于該類油層水平井在施工過(guò)程中存在有效目的層薄、有邊底水必須靠層頂施工、目的層水平段短、地層傾角變化及設(shè)計(jì)垂深偏差等，這些問(wèn)題增加了水平段探層入窗的難度，降低油層鉆遇率，解決不好會(huì)直接影響鉆成油井的產(chǎn)量和壽命，甚至達(dá)不到工程目的。基于此，在明確大港復(fù)雜斷塊油藏應(yīng)用水平井面臨的鉆井技術(shù)難題基礎(chǔ)上，開(kāi)展了水平井鉆井綜合配套技術(shù)的研究與應(yīng)用，取得了良好的效果。

關(guān)鍵詞：復(fù)雜斷塊油藏;水平井鉆井;大港油田

1水平井面臨的鉆井技術(shù)難題

1.1水平井井身剖面優(yōu)化設(shè)計(jì)

水平井井身剖面設(shè)計(jì)是水平井鉆井施工的首要環(huán)節(jié)，其剖面優(yōu)化能有效地降低鉆進(jìn)過(guò)程中的摩阻扭矩、降低施工難度和提高中靶精度。

1.2水平井防碰繞障問(wèn)題突出

受地面條件限制，部分區(qū)塊防碰繞障問(wèn)題非常嚴(yán)重，水平井又需要一定的靶前位移，許多井往往從一個(gè)平臺(tái)打到另一個(gè)平臺(tái)下面，即要考慮與本平臺(tái)鄰井的防碰，又要考慮與鄰平臺(tái)井的防碰;既有直井段的防碰問(wèn)題，又有造斜段和水平段的防碰問(wèn)題。

1.3水平井軌跡控制和地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)的應(yīng)用

復(fù)雜斷塊油藏水平井實(shí)鉆地質(zhì)情況復(fù)雜多變，油層厚度不等，油層位置與厚度橫向上變化大，井眼軌跡控制與地質(zhì)導(dǎo)向難度大。不同區(qū)塊地層對(duì)工具造斜能力和對(duì)井眼軌跡的影響不同。測(cè)量數(shù)據(jù)的相對(duì)滯后也對(duì)地質(zhì)導(dǎo)向和井眼軌跡的預(yù)測(cè)和調(diào)整帶來(lái)困難。

1.4 水平井的鉆井液和油氣層保護(hù)技術(shù)

合理選擇水平井鉆井液體系是水平井鉆井的關(guān)鍵技術(shù)之一，由于水平井造斜率高、井斜大，尤其水平段是沿儲(chǔ)層橫向鉆進(jìn)，因而要求鉆井液體系具有良好的洗井?dāng)y巖能力、更強(qiáng)的潤(rùn)滑效果、更高的抑制護(hù)壁性能，確保井眼暢通，防止井下復(fù)雜事故;對(duì)油層井段，要有良好的保護(hù)油層能力。

2水平井鉆井綜合配套技術(shù)研究與應(yīng)用

2.1 水平井優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)

2.1.1 井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)

合理的井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求既能保證各項(xiàng)鉆井作業(yè)安全順利進(jìn)行，又能最大幅度地減少鉆井費(fèi)用，降低鉆井成本。

為了優(yōu)化井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，保證水平井安全順利施工，開(kāi)展了孔隙壓力、破裂壓力、坍塌壓力三個(gè)壓力剖面預(yù)測(cè)技術(shù)研究，給出了壓力剖面在這些地區(qū)縱向和橫向的分布規(guī)律。并根據(jù)各區(qū)塊鉆井施工經(jīng)驗(yàn)，優(yōu)化水平井井身結(jié)構(gòu)。

2.1.2 井身剖面優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)

井身剖面設(shè)計(jì)的基本原則：滿足地質(zhì)要求，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)目的;保證鉆進(jìn)和起下鉆摩阻扭矩盡可能小;其形狀有利于地質(zhì)導(dǎo)向工作和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際井眼軌跡控制;能克服油層深度預(yù)測(cè)和工具（含地層）造斜率的不確定問(wèn)題等等。

水平井井身剖面根據(jù)地質(zhì)目標(biāo)、油層情況、地質(zhì)要求、靶前位移的不同，分別選擇具有兩個(gè)穩(wěn)斜井段的直-增-穩(wěn)-增-穩(wěn)（探油頂）-增（著陸段）-水平段三增剖面、直-增-穩(wěn)（探油頂）-增（著陸段）-水平段雙增剖面、直-增-水平段單增剖面等不同的剖面類型。實(shí)際應(yīng)用多采用三增剖面。其優(yōu)點(diǎn)有：第一穩(wěn)斜段可解決上直段和第一次造斜后實(shí)際井眼軌跡與設(shè)計(jì)軌跡及井斜的偏差，提高井眼軌跡控制精度;第二穩(wěn)斜井段，即探油頂段可克服地層不確定因素，準(zhǔn)確探知油頂位置和按現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際地質(zhì)要求順利著陸;為實(shí)鉆井眼軌跡根據(jù)實(shí)際鉆探情況進(jìn)行修正和控制留有余地，保證了水平井按地質(zhì)要求精確著陸和沿油層最佳位置鉆進(jìn)。

2.2 水平井井眼軌跡控制和地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)

2.2.1 水平井井眼軌跡控制原則與井眼軌跡控制方案優(yōu)化

水平井井眼軌跡控制原則：根據(jù)設(shè)計(jì)，結(jié)合地層情況，優(yōu)化水平井井眼軌跡控制方案;以地質(zhì)導(dǎo)向?yàn)橄葘?dǎo)，根據(jù)地層變化，及時(shí)調(diào)整，控制好水平井著陸段和水平段的井眼軌跡，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)目的。

水平井井眼軌跡控制方案優(yōu)化：水平井井眼軌跡控制優(yōu)化原則：能夠克服油層深度誤差，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)油層，能夠順利著陸。

水平井井眼軌跡控制方式：造斜點(diǎn)以下定向井段使用 MWD+導(dǎo)向鉆具進(jìn)行井眼軌跡監(jiān)測(cè)與控制，探油頂段以下井段使用 LWD+導(dǎo)向鉆具進(jìn)行井眼軌跡監(jiān)測(cè)控制和地質(zhì)導(dǎo)向。

對(duì)于油層為上傾方向，水平段設(shè)計(jì)井斜大于 90°的，應(yīng)控制井眼軌跡在A點(diǎn)前20—30m，垂深達(dá)到設(shè)計(jì)油頂位置，井斜達(dá)到85°-88°，進(jìn)入油層后能及時(shí)在A點(diǎn)前調(diào)整到最大井斜，達(dá)到井眼軌跡控制在距油頂1.5m 范圍內(nèi)。避免位移提前過(guò)多，進(jìn)入油層時(shí)位置偏下，而井斜角較小，找到油層后上不去或偏離油頂下 1.5m 范圍，不能達(dá)到地質(zhì)要求。

對(duì)于油層為下傾方向，水平段井斜角小于 90°，靶前位移可適當(dāng)多提前，探油頂井斜角可略小，可控制井眼軌跡在A點(diǎn)前 40—50m，垂深達(dá)到設(shè)計(jì)油頂位置，井斜達(dá)到 82°-84°，進(jìn)入油層后地層下傾，井眼軌跡能在A點(diǎn)前追上地層，達(dá)到在距油頂 1.5m 范圍內(nèi)的地質(zhì)要求。

2.2.2 水平井造斜率的預(yù)測(cè)與控制

對(duì)于雙穩(wěn)定器單彎殼體動(dòng)力鉆具，造斜能力的預(yù)測(cè)一般采用“三點(diǎn)定圓法”，認(rèn)為鉆頭和兩個(gè)穩(wěn)定器這三點(diǎn)確定的圓弧即可為可鉆出的井眼軌跡，可得出工具造斜率。采用滑動(dòng)鉆進(jìn)與轉(zhuǎn)動(dòng)鉆進(jìn)交替進(jìn)行的方式，造斜率達(dá)到設(shè)計(jì)要求，并保持井眼軌跡圓滑，保證井下安全。

針對(duì)地層因素對(duì)造斜率的影響及不同區(qū)塊的造斜率差異，在軌跡控制方案優(yōu)化時(shí)綜合考慮，減少造斜率異常對(duì)軌跡控制的影響。在實(shí)鉆過(guò)程中，鉆井和地質(zhì)密切配合，根據(jù)錄井和 LWD 資料，及時(shí)分析地層情況，根據(jù)實(shí)鉆地層情況，調(diào)整軌跡控制方案，達(dá)到軌跡控制跟著地層走，達(dá)到地質(zhì)目的。

2.2.3 水平井地質(zhì)導(dǎo)向系統(tǒng)的應(yīng)用

按照著陸方案，采用 LWD+導(dǎo)向鉆具，利用LWD的伽瑪和電阻率曲線，結(jié)合巖屑、氣測(cè)和熒光定量分析錄井資料，及時(shí)發(fā)現(xiàn)地層變化，及時(shí)調(diào)整井眼軌跡，及時(shí)發(fā)現(xiàn)油層，準(zhǔn)確順利著陸。應(yīng)用LWD對(duì)井眼軌跡進(jìn)行隨鉆監(jiān)測(cè)，利用伽瑪、電阻率測(cè)井的探測(cè)半徑，根據(jù)伽瑪和電阻率值的變化，跟蹤砂巖和及時(shí)準(zhǔn)確判斷鉆頭位置，并根據(jù)需要及時(shí)對(duì)井眼軌跡進(jìn)行調(diào)整，使水平段始終沿著油層最佳位置鉆進(jìn)。

2.2.4 水平井防碰繞障技術(shù)

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)水平井鉆井實(shí)踐，形成了冀東油田特有的水平井防碰繞障技術(shù)，順利完成了水 平井鉆井施工，未發(fā)生一起井眼相撞事故。形成的水平井防碰繞障主要技術(shù)：水平井防碰繞 障軟件的開(kāi)發(fā)與推廣應(yīng)用;井身剖面的優(yōu)化設(shè)計(jì)和防碰掃描技術(shù);現(xiàn)場(chǎng)水平井鉆井的防碰 繞障施工工藝技術(shù);軌跡預(yù)測(cè)及安全距離的預(yù)測(cè)和控制技術(shù);地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)在防碰繞障中的 應(yīng)用技術(shù)。

2.3 水平井鉆井液和油層保護(hù)技術(shù)

2.3.1 鉆井液體系的優(yōu)選

優(yōu)選出了具有較強(qiáng)抑制性、潤(rùn)滑性、攜巖能力和保護(hù)油層的聚硅氟和有機(jī)正電膠水基鉆 井液體系，較好地滿足了水平井安全施工和保護(hù)油層的要求。

2.3.2 主要技術(shù)措施

合理調(diào)整鉆井液流變性，在可能的情況下盡可能提高動(dòng)塑比，加強(qiáng)和堅(jiān)持短起下鉆措施。在滿足井眼軌跡控制要求前提下，盡量使用旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)方式鉆進(jìn)，有效地破壞和清除了巖屑床。嚴(yán)格控制失水，改善泥餅質(zhì)量，增強(qiáng)泥餅的強(qiáng)度和韌性，保證井壁穩(wěn)定。進(jìn)入目的層前，調(diào)整好鉆井液性能，嚴(yán)格控制鉆井液失水和密度。應(yīng)用屏蔽暫堵技術(shù)，材料粒徑選擇上由常規(guī)定向井的超廣譜屏蔽暫堵技術(shù)選擇發(fā)展為理想充填理論選擇，大大提高了油層保護(hù)的效果，使?jié)B透率恢復(fù)值均在 85%以上。選用高效 PDC 鉆頭，提高鉆井速度，縮短油層浸泡時(shí)間，較好地保護(hù)儲(chǔ)層。