沈廣奇

（大慶鉆探工程公司，黑龍江 大慶 163400）

1 長深井區(qū)水平井鉆井完井配套技術(shù)

1.1 井身剖面優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)

井身剖面設(shè)計(jì)的好壞不僅直接影響到實(shí)鉆井眼軌跡控制的難易程度，而且還會(huì)影響到實(shí)鉆軌跡對儲(chǔ)層變化的應(yīng)變能力。對于長深井區(qū)儲(chǔ)層橫向變化快，目的層垂深預(yù)測可能會(huì)存在較大的偏差，因此需要工程上在井身剖面設(shè)計(jì)上對油藏垂深具有很強(qiáng)的調(diào)整性，因此針對長深井區(qū)地層特點(diǎn)優(yōu)選了單圓弧加一定長度的微增探頂和入靶設(shè)計(jì)的井身剖面，如圖1。

圖1 長深平1 井垂直井身剖面設(shè)計(jì)示意圖

其中采用7°/30m 造斜率，為中曲率下限。一是可確保工具實(shí)際造斜率不低于設(shè)計(jì)造斜率，另外，還可適當(dāng)開轉(zhuǎn)盤，提高返砂效果和鉆井速度，并可適時(shí)破壞硬地層造斜形成的小臺(tái)肩，防止卡鉆；而采用2°/30m的86米微增探頂，可滿足油藏垂深提前15米,橫向100米內(nèi)發(fā)生變化的要求。

實(shí)鉆中，在鉆至營城組（井深3616米）后，油藏兩次對垂深進(jìn)行調(diào)整（8米）的情況下，確保了準(zhǔn)確入窗，A點(diǎn)橫向偏差控制在0.69米，而縱向上控制在0.5米以內(nèi)，入靶精度非常高。

1.2 螺桿鉆具優(yōu)選技術(shù)

通過與北京石油機(jī)械廠合作優(yōu)選了選擇輸出扭矩大，滯動(dòng)扭矩高且能夠抗140度高溫的Φ216mm 和 Φ172mm 兩種尺寸的螺桿鉆具分別完成Φ311mm 井眼和Φ215mm 井眼的軌跡控制。并要求設(shè)計(jì)螺桿鉆具具有低轉(zhuǎn)速大扭矩特性。輸出扭矩應(yīng)大于5000Nm，滯動(dòng)扭矩大于6500Nm。并且為了提高了牙輪鉆頭使用壽命，設(shè)計(jì)螺桿鉆具為低轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速低于170rpm，盡量低于鉆頭允許的最高轉(zhuǎn)速。

通過以上優(yōu)選，在長深平1 井和長深D 平1井中應(yīng)用的Φ216mm 螺桿鉆具純鉆進(jìn)時(shí)間都超過了70小時(shí)，而Φ172mm 螺桿鉆具超過了鉆頭使用時(shí)間50小時(shí)，而且性能穩(wěn)定未發(fā)生螺桿鉆具失效或損壞。

1.3 鉆頭合理使用

長深井區(qū)地層硬且研磨性強(qiáng)，螺桿鉆具轉(zhuǎn)速高，加之與直井鉆井相比，鉆頭磨損部位發(fā)生了變化，使牙輪鉆頭磨損大大加快。為解決這個(gè)問題，對鉆頭牙齒和牙掌部位進(jìn)行了不同程度的保徑處理，以滿足高轉(zhuǎn)速（200rpm)和適應(yīng)不同井斜井段使用要求。

而在鉆頭使用過程中，井斜超過60度以后，每只新鉆頭下至井底后，首先要進(jìn)行復(fù)合鉆進(jìn)一段，一是觀察記錄此鉆進(jìn)井段的鉆具扭矩，為鉆頭使用后期扭矩變化提供參考；二是對鉆頭進(jìn)行一定的磨合，合理使用鉆頭；另外，合理控制軌跡，給鉆頭使用后期預(yù)留更多的復(fù)合鉆進(jìn)機(jī)會(huì)，以便對鉆具扭矩進(jìn)行隨鉆監(jiān)測，增強(qiáng)對鉆頭磨損情況的及時(shí)分析判斷，確定合理的起鉆時(shí)間。

1.4 鉆具組合及水力參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)

長深井區(qū)水平井井深，為確保攜巖和提高返砂效果，首先要保證有足夠的排量，二開Φ311mm 井眼排量為45-50L/S，而三開Φ215mm 井眼排量為30-32L/S，因此沿程循環(huán)壓耗比較大，特別是使用大扭矩螺桿鉆具，更增加了鉆頭壓降。

另外，在深層水平井鉆井中一般都選擇S135 鉆桿（大慶、大港、遼河），而該型號(hào)鉆桿水眼為內(nèi)加厚，循環(huán)壓耗大。根據(jù)大慶升深平1 井的鉆井經(jīng)驗(yàn)，在二開

設(shè)計(jì)使用2000米51/2"鉆桿情況下，立壓還達(dá)到22MPa左右。為此通過采用國外軟件進(jìn)行理論計(jì)算，G105 鉆桿可以滿足長深井區(qū)水平井抗扭和抗拉要求，設(shè)計(jì)選用了G105 鉆桿取代S135 鉆桿，并且在大斜度段后采用加重鉆桿取代鉆鋌，降低水眼壓耗；另外，還與鉆頭廠家進(jìn)行加大水眼設(shè)計(jì)，最大尺寸為Φ24mm，在滿足螺桿潤滑壓降要求（鉆頭壓降1.8 MPa）情況下，盡量采用大水眼降低鉆頭壓降，其中二開設(shè)計(jì)噴嘴組合為 Φ24mm+Φ24mm+Φ12mm 或 Φ20mm+Φ20mm+Φ18mm，而三開設(shè)計(jì)噴嘴組合為Φ14mm+Φ14mm+Φ18mm。通過以上措施可降低立壓3-4 MPa，使最

高立管壓力控制在20MPa 以內(nèi)，從而大大減少修泵時(shí)間和隨鉆測量儀器信號(hào)不穩(wěn)定時(shí)間?，F(xiàn)場二開

和三開泵壓都控制在18.5 MPa 以下。

1.5 氣井欠平衡水平井壓力控制技術(shù)

氣井水平井鉆井，井噴控制難度大大增加。通過理論研究與實(shí)踐，形成了欠平衡水平井壓力控制技術(shù)。即除了井控裝置按井控標(biāo)準(zhǔn)選擇好壓力等級(jí)和防噴器組合外，重點(diǎn)進(jìn)行現(xiàn)場鉆井液密度控制，以及通過調(diào)節(jié)節(jié)流閥控制立壓，進(jìn)而控制井筒內(nèi)進(jìn)氣量，使井底欠壓值控制在1.0MPa以內(nèi)，保證地層流體總是流入環(huán)空即可。具體井底壓力控制可根據(jù)公式Pb=Ps+ρmgH-Pj-Pd

式中：Pb—井底壓力；Ps—立管壓力；Pj—鉆頭壓降；Pd—鉆柱內(nèi)循環(huán)壓耗

首先合理設(shè)計(jì)和調(diào)整鉆井液密度，使井底動(dòng)態(tài)壓力控制在0.5-1.0 MPa 以內(nèi)，施工過程中通過調(diào)節(jié)節(jié)流閥合理控制套立壓，保持使井底動(dòng)壓力維持在0.5MPa時(shí)的立管壓力不變，進(jìn)而調(diào)整控制氣體侵入量，防止誘發(fā)井噴，同時(shí)使鉆井液循環(huán)裝置能夠?qū)⒎党龅牡貙恿黧w及時(shí)與鉆井液分離，從而維持入口鉆井液穩(wěn)定、保持隨鉆信號(hào)正常，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)導(dǎo)向。

1.6 大斜度下的鉆井液高溫抗污染和攜巖技術(shù)

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在高溫、低密度以及大井斜情況下，對鉆井液高溫抗污染和攜巖能力提出了更高要求。為此研究了新型鉆井液配方，使鉆井液在高溫低密度條件下以及高濃度巖屑污染情況下，鉆井液性能穩(wěn)定，仍具有合理的動(dòng)切力和流變特性。具體研究的鉆井液配方及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1：

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從實(shí)驗(yàn)可以看出，加入3%易造漿的地層土后，鉆井液性能變化不大。該鉆井液在現(xiàn)場施工中也表現(xiàn)出良好的技術(shù)性能，滿足了低密度、低固相條件下的井壁穩(wěn)定、攜巖要求，起下鉆通暢。

1.7 鉆井液高溫潤滑技術(shù)

深層水平井鉆井過程中，如何提高鉆井液高溫潤滑性，是深層水平井鉆井的關(guān)鍵。為此研究了高溫復(fù)合性潤滑劑，有效消除泥餅并在井壁上形成油膜，進(jìn)而達(dá)到潤滑作用。具體實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表2：

從現(xiàn)場施工來看，施工中泥餅潤滑能力較強(qiáng)，粘附系數(shù)較好地控制在1 分鐘0.08 以內(nèi)，10分鐘0.15 以內(nèi)；定向鉆進(jìn)加壓和擺工具面順暢，復(fù)合鉆進(jìn)過程中扭矩平穩(wěn)，表明鉆井液潤滑效果明顯，很好地滿足了工程上井眼軌跡控制要求。

1.8 深層氣井水平井固井完井技術(shù)

在水泥漿配方上，研究了低失水、零析水、直角稠化型、具有微膨脹性能的水泥漿體系，盡可能防止水泥漿在凝固過程中由于失重和固化時(shí)體積收縮引起氣竄。

在完井工具方面，采用套外封隔器使固井井段與產(chǎn)層進(jìn)行壓力封隔，使水泥漿在凝固程中，氣體不能侵入水泥封固井段；另外，為防止水泥石體積產(chǎn)生收縮在第一和第二界面形成油氣通道，研制了套外遇油膨脹封隔器和固井保障工具。在完井工藝方面，采用套管回接技術(shù)，可以合理調(diào)整每次固井井段長度，進(jìn)而預(yù)防固井時(shí)發(fā)生井漏，并選擇使用最優(yōu)水泥漿固井配方固井，提高固井質(zhì)量。

2 現(xiàn)場施工簡況

由于以上各項(xiàng)技術(shù)措施有效實(shí)施，確保了吉林油田第一口深層天然氣欠平衡水平井-長深平1 井的成功實(shí)施。該井實(shí)鉆井深4366米，水平段長534米，水平位移822米，鉆井周期156.97天，完井周期165.7天，施工中采用斯侖貝謝公司的帶中子、密度、電阻率和伽瑪?shù)碾S鉆測斜儀進(jìn)行井眼軌跡控制和地質(zhì)導(dǎo)向，氣層鉆遇率達(dá)到100%，水平段鉆進(jìn)中采用密度為1.13—1.15g/cm3水基鉆井液進(jìn)行欠平衡鉆進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)點(diǎn)火和接單根后效點(diǎn)火，最高瞬時(shí)流量達(dá)8646 方/小時(shí)。長深平1 井完井試氣過程中采用19.05mm 油嘴，日產(chǎn)氣 75.3×104m3。

[1]李健，楊柳，張健.水平井鉆井過程中鉆井液污染油層特點(diǎn)及保護(hù)對策 [J].西南石油學(xué)院學(xué)報(bào)，1996-11-30.

[2]鄢捷年.水平井鉆井液完井液技術(shù)新進(jìn)展[J].鉆井液與完井液，1995-04-15.