油田開發后期薄差油層長裸眼段水平井鉆井技術

陳佳磊

（大慶鉆探工程公司鉆井二公司，黑龍江大慶163413）

國內老油田開發后期，主力油層含水率驟升，為保證油田產量兼顧開發效率，所有的老油田到了開發后期，都會選擇水平井進行薄差油層的開采，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 地質概況

本井位于ZY 盆地中央坳陷區DTS 構造西北端。西接G凹陷，東鄰S凹陷，主體從北向南發育L、S等七個三級構造，是ZY盆地最大的正向構造單元。

1.2 施工難點

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

（2）注水注氣層、異常高壓。該區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，預防井噴。

（3）第S 系、第N 系T 組地層膠結疏松注意防漏、防塌。

（4）N 組一、二段發育大段泥巖，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 井眼軌道優化

對于長裸眼水平井，在軌道設計中盡可能讓設計的軌道平滑，以降低摩阻。通常做法是：

（1）適當提高造斜點，可以減少長裸眼水平井的造斜率；

（2）可以由三段制變為五段制，降低造斜率同時避免大段穩斜段；

（3）采用變曲率設計軌道，降低井眼軌道的摩阻力。

通過模擬對比發現，變曲率（準懸鏈線）法優于其他兩種，因此對井眼軌道進行優化，以降低摩阻。同時采用較低造斜率可以使用小角度螺桿，提高頂驅轉速。

3 鉆具結構的優選

針對不同井段的施工難點、特點分析，通過優選鉆具結構和降摩減阻工具，針對不同工況使用不同鉆具結構提高復合鉆進比例。

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，大大提高鉆進速度。

穩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斜段，能夠最大限度地增加復合鉆進比例，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，穏斜段施工時復合鉆進井斜微降，穏斜時方位較穩定。實際施工時可以根據現場具體情況進行一定的微調，以滿足施工需求。

4 現場施工措施

4.1 直井段重點措施

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格執行測斜程序和防碰作業程序，避免井眼相碰，必要時表層鉆具配無磁鉆鋌。

4.2 ?311.2mm井眼重點措施

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計造斜率高15%～25%的原則，現場備有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井眼排量達到50L/s以上。

4.3 ?215mm井眼施工重點措施

（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 螺扶組成雙螺扶穩平鉆具組合施工，保證長穩斜段穩斜效果。優選長壽命螺桿，使用時間保證在300h以上。

（3）通過調整鉆壓、鉆速和轉盤轉數等鉆井參數，控制復合鉆進井斜變化量，保證穩斜段穩斜效果。減少定向進尺，提高平均機械鉆速。

（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，進入長穩斜段時，每個單根轉盤劃眼不少于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間過長，建議司鉆每鉆完一個單根后多循環一段時間，保證巖屑及時返出，防止過多巖屑附著井壁，形成較大泥環，進而引起起下鉆不通暢。

（6）施工中及時短起下破壞巖屑床，短起下后充分循環返砂，凈化井眼。保證每鉆進150～200m 進行一次短起下作業，500m進行一次長起作業（起鉆至技套）及時修整井壁，以及增加循環時間，使井底巖屑充分返出，保證井眼通暢。在摩阻扭矩過大時，可進行通井作業，必要時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。起下至膠結欠致密地層將速度控制最低，保持液柱壓力平穩。循環時排量要逐步提升，避免薄弱地層因壓力波動過大引發失穩，嚴禁定點循環沖蝕井壁。

（8）?215mm井眼排量達到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。

堅持水平井技術規范，兩短一長技術措施，及時破壞巖屑床，防止形成的巖屑床，在鉆具的反復拍打下拍實。

若發現振動篩返砂量變少，及時檢查振動篩布和鉆井參數是否異常?；蜻M行短起下鉆或長起，破壞巖屑床，清潔井眼。

4.5 預防鉆具泥包

按照要求保證好鉆進排量，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，及時清除有害固相。

接單根時，堅持“早開泵，晚摘泵”技術措施，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、原因分析及應對措施

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

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

（3）井深986.85m，對比層位發現靶A 由953.87m上提到945m，經現場研究，調整待鉆軌道，全力追層，設計靶點垂深應為953.87m，實際靶點垂深944.08m，比設計上移9.79m，實鉆最大曲率10.74°/30m。主要是由于地質設計不準確所致?？赏ㄟ^臨井資料調查、施工導眼井、多預留造斜空間等措施解決。

6 結論

（1）多套紙上鉆井方案保證了鉆進速度，鉆進周期較紙上方案縮短1.56d時間。

（2）水平段使用旋轉導向儀器，提高了機械鉆速，全井平均機械鉆速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保障。