F198區(qū)塊“一趟鉆”快捷鉆井技術(shù)研究與應(yīng)用

季洪石

（大慶鉆探工程公司鉆井工程技術(shù)研究院，黑龍江 大慶 163413）

F198 區(qū)塊位于F48 區(qū)塊南部，處于肇州鼻狀構(gòu)造上，是一個東、西南三面斷層封閉、中間斷層不發(fā)育的地壘斷塊。該區(qū)塊東北部有油源斷層發(fā)育，與砂體相匹配，利于該區(qū)油氣聚集。該區(qū)主力油層為FI7 號層，次主力油層為FI3號層，砂體發(fā)育穩(wěn)定，有效厚度大，試油井產(chǎn)能較高。因此優(yōu)選該區(qū)塊為“一趟鉆”快捷鉆井技術(shù)研究與應(yīng)用的試驗區(qū)。

1 基本概況

F198區(qū)塊共計現(xiàn)場應(yīng)用“一趟鉆”快捷鉆井技術(shù)3口井，預(yù)期的機械鉆速對比臨近F38區(qū)塊提速10%，鉆進周期縮短5%?，F(xiàn)場鉆井設(shè)備使用40D以上鉆機，都配備頂驅(qū)，根據(jù)其原設(shè)計情況開展鉆前井身結(jié)構(gòu)等方面優(yōu)化，優(yōu)化前的套管井身結(jié)構(gòu)見表1。

表1 優(yōu)化前的二重套管井身結(jié)構(gòu)

2 施工難點

F198 提速施工難點主要體現(xiàn)在軌跡控制測點滯后，井下易出現(xiàn)復(fù)雜和地層可鉆性差等方面。

（1）隨鉆儀器測量信息滯后。隨鉆測斜儀器內(nèi)監(jiān)測地層的傳感器與定向傳感器離鉆頭距離較遠(yuǎn)，鉆進過程中需要鉆頭處的各種參數(shù)作決策，尤其是在著陸段更難控制。

（2）井下易出現(xiàn)復(fù)雜。該區(qū)塊上部地層成巖性差，膠結(jié)疏松，軟硬交錯且地層傾角對軌跡控制施工影響較大，鉆井過程中注意防卡鉆等井下復(fù)雜。

（3）地層可鉆性差、研磨性強、鉆井速度慢。本趟鉆依然在泉頭組鉆進，巖性大部分是紫紅色泥巖，經(jīng)常發(fā)生托壓無進尺現(xiàn)象，當(dāng)鉆壓釋放造成工具面不穩(wěn)，反復(fù)活動鉆具，極大降低螺桿造斜效果,也影響定向效率。為了滿足待鉆設(shè)計造斜率，增加定向進尺，相對復(fù)合鉆減少，平均機械鉆速較低。

3 應(yīng)用技術(shù)措施

3.1 井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用

合適的造斜點、造斜率、靶前位移，可以使水平井現(xiàn)場施工更加便捷，有效提高機械鉆速，縮短鉆井周期[1-2]。

（1）優(yōu)化井身結(jié)構(gòu)。該區(qū)塊目的層為扶楊油層，其鄰近井多為葡萄花層高壓注水井。優(yōu)化采用三層套管：445mm 井 眼（339.7mm 表 套）+311.2mm 井 眼（244.5mm技套）+215.9mm井眼（139.7mm油套），技套下深在造斜段45°左右，優(yōu)化后的三重套管井身結(jié)構(gòu)見表2。

表2 優(yōu)化后的三重套管井身結(jié)構(gòu)

三重套管結(jié)構(gòu)優(yōu)點：封固上部不穩(wěn)定地層，能夠使水平段最大化延伸，減少鉆進中的摩阻、扭矩，利于安全施工和儲層保護，技套下深至定向段，可以在一定程度上減少下步待鉆設(shè)計造斜率[3]。

（2）造斜曲率優(yōu)化。此前該區(qū)塊部分施工井初期水平井設(shè)計造斜率為7°～7.5°/30m，大造斜率施工難度大，機械速度慢。通過開展軌道剖面優(yōu)化設(shè)計，降低造斜段造斜率為5°～6.5°/30m，并且控制水平段狗腿不大于3°/30m，從而增加復(fù)合鉆比例，提高機械鉆速。軌跡平滑，降低了施工的風(fēng)險，有利于完井后續(xù)施工[4]。

3.2 鉆具組合優(yōu)化應(yīng)用

參照以往經(jīng)驗，得出?172mm 單彎螺桿（1.5°）可以滿足8-1/2″井眼造斜段施工要求，使用1.5°單彎螺桿定向施工，可以減少造斜段定向進尺，增加復(fù)合鉆進的比率，減少造斜段發(fā)生粘卡等井下復(fù)雜的幾率。同理，?120mm 單彎螺桿（1.0°或1.25°）同樣能滿足水平段調(diào)整軌跡的需要，螺桿角度大小需根據(jù)定向施工實際做出調(diào)整。

直井段：?311.2mm 鉆頭+?203mm 鉆鋌×2 根+?308mm 穩(wěn) 定 器×1+?196mm 無 磁 鉆 鋌×1 根+?308mm穩(wěn)定器×1+?177mm鉆鋌×1柱+?158mm螺旋轉(zhuǎn)鋌×1柱+?127mm加重鉆桿×3柱+?127mm斜坡鉆桿。

造 斜段前 期：?215.9mm 鉆頭+?172mm 螺桿1.5°+?172mmMWD+?172mm 無 磁 鉆 鋌×1 根+?165mm 鉆 鋌×1 柱+?127mm 加 重 鉆 桿×10 柱+?127mm斜坡鉆桿。

該套鉆具組合特點：在造斜段前期，未出現(xiàn)重要標(biāo)志層之前，下入MWD 進行定向，比起直接下入LWD定向可以減少儀器使用成本；該區(qū)塊造斜段前期夾層較多，下入一柱鉆鋌定向鉆進過程中工具面較穩(wěn)，有利于定向鉆進。

造斜段后期：?215.9mm 鉆頭+?172mm 螺桿1.5°+?172mm LWD+?172mm 無 磁 鉆 鋌×1 根+?127mm 加 重 鉆 桿×2 柱+?127mm 斜 坡 鉆 桿+?127mm加重鉆桿×8柱+?127mm斜坡鉆桿。

該套鉆具組合特點：在造斜段后期，將MWD換成LWD，將一柱鉆鋌換成兩柱加重鉆桿，定向鉆進過程中可降低摩阻，有利于提高定向鉆速。

水平段：?215.9mm 鉆頭+?172mm 螺桿1.25°（或1°）+?172mmLWD+?172mm 無磁鉆鋌×1 根+?127mm 加 重 鉆 桿×2 柱+?127mm 斜 坡 鉆 桿+?127mm加重鉆桿×8柱+?127mm斜坡鉆桿。

水平段施工中，對于油層發(fā)育較好的施工井，使用1°螺桿，可以使用較大的轉(zhuǎn)速鉆進，對于水平段調(diào)整較多的施工井，可選用1.25°螺桿。在2014年施工的井中，水平段加入雙螺扶，穩(wěn)斜效果較好，鉆具組合如下：

水平段穩(wěn)斜鉆具組合：?215.9mm鉆頭+?172mm螺 桿1.25°（或1°)+?210mm 螺 扶+?172mmLWD+?172mm 無磁鉆鋌×1 根+?127mm 加重鉆桿×2 柱+?127mm 斜 坡 鉆 桿+?127mm 加 重 鉆 桿×8 柱+?127mm斜坡鉆桿。

在對鉆具力學(xué)分析的基礎(chǔ)上優(yōu)化的鉆具組合，完全滿足了在造斜段定向施工對鉆壓、排量以及定向初期工具面穩(wěn)定性等的要求。

對于水平段鉆具組合，由于鉆桿柔性較大，剛度較小，施加很小的鉆壓，鉆具就容易變形彎曲的特點，因此在給定條件下（如鉆壓等）優(yōu)化出一套穩(wěn)平效果較好的鉆具組合對水平段施工非常重要。

3.3 鉆進參數(shù)設(shè)計優(yōu)化

該區(qū)塊埋藏不深，主要為中等研磨性中軟巖，在不同井眼中優(yōu)選的鉆進參數(shù)見表3。

表3 F198區(qū)塊不同井眼中優(yōu)選中鉆進參數(shù)

4 現(xiàn)場應(yīng)用取得的效果

應(yīng)用上述技術(shù)措施，結(jié)合F198 區(qū)塊地層地質(zhì)特點，其水平井待鉆井眼曲率設(shè)計見表4。

表4 F198區(qū)塊地層軌道設(shè)計優(yōu)化

通過優(yōu)化軌道剖面，“三維變二維”。在水平段推廣雙螺扶穩(wěn)平鉆具組合，提高復(fù)合鉆進和“一趟鉆”施工比例。并結(jié)合地層分析、優(yōu)選參數(shù)形成區(qū)塊施工工藝優(yōu)化方案。實現(xiàn)“一趟鉆”施工井，相對非“一趟鉆”施工井，平均機械鉆速提高14%以上，F(xiàn)198區(qū)塊同一鉆井隊在該區(qū)塊施工井對比見表5。

表5 F198區(qū)塊同一鉆井隊在該區(qū)塊施工井對比

5 結(jié)論與認(rèn)識

（1）對設(shè)計井身結(jié)構(gòu)進行重新優(yōu)化，可提高其軌道設(shè)計的優(yōu)化空間，特別是在三維井定向施工期間，滿足施工要求的同時，盡早地完成扭方位作業(yè)。并選用摩阻最小的軌道，上移扭方位井段。調(diào)整扭方位點位置，提前走夠偏移距，可以達(dá)到提速目的。

（2）該區(qū)塊在鉆遇到泉頭組后，鉆速降低50%以上，通過將造斜點上移，提前定向，降低下部造斜率，從而達(dá)到降低泉頭組定向進尺，提高定向效率的目的。

（3）施工時加強井眼軌跡監(jiān)測，實施調(diào)整施工方案，有利于水平井順利施工。

（4）水平段推廣雙螺扶穩(wěn)平鉆具組合，通過調(diào)整其2 號螺扶的位置及外徑，可以有效提高復(fù)合鉆進比例，單井鉆速可提升10%。