伊 明 許書謙 李隨軍

1.中國(guó)石油西部鉆探工程有限公司 鉆井工藝研究院 （新疆 克拉瑪依 834000）

2.中國(guó)石油西部鉆探工程有限公司 國(guó)際合作處 （新疆 魯烏木齊 830026）

欠平衡鉆水平井技術(shù)對(duì)策及應(yīng)用

伊 明1許書謙1李隨軍2

1.中國(guó)石油西部鉆探工程有限公司 鉆井工藝研究院 （新疆 克拉瑪依 834000）

2.中國(guó)石油西部鉆探工程有限公司 國(guó)際合作處 （新疆 魯烏木齊 830026）

通過(guò)分析欠平衡鉆井與水平井鉆井結(jié)合難點(diǎn)，提出了利用常規(guī)技術(shù)鉆欠平衡水平井的工藝方法。并對(duì)欠平衡鉆水平井技術(shù)工藝的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了闡述。例舉了新疆油田利用欠平衡鉆水平井工藝技術(shù)完成的2口井的鉆井實(shí)踐，對(duì)開展欠平衡水平井鉆井在油田的應(yīng)用提出了幾個(gè)方面的建議。

欠平衡鉆水平井 井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 環(huán)空注氣 壓力控制 軌跡控制

欠平衡鉆水平井是水平井水平段的鉆進(jìn)過(guò)程中，通過(guò)人工或自然的方法，降低井筒壓力，并將其控制在小于地層孔隙壓力，大于坍塌壓力的某一合適范圍內(nèi)。從而將水平井解放油氣藏與欠平衡鉆井保護(hù)油氣藏工藝有機(jī)地結(jié)合起來(lái)的一項(xiàng)工藝技術(shù)。

該工藝適合于儲(chǔ)層具備利用水平井開發(fā)的條件，但采用常規(guī)技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)油氣層保護(hù)的敏感性儲(chǔ)層。開發(fā)這種類型的油藏，如僅引用欠平衡鉆井技術(shù)，雖然可實(shí)現(xiàn)對(duì)油氣層的保護(hù)，但無(wú)法避免直井筒存在的暴露于油藏面積小、底水錐進(jìn)快，鉆遇裂縫幾率小的固有缺點(diǎn)。同樣，若僅采用水平井技術(shù)開發(fā)，由于過(guò)平衡作用導(dǎo)致的水平段油層污染同樣會(huì)對(duì)油井產(chǎn)量的提高產(chǎn)生影響。而在一口井上同時(shí)使用上述2項(xiàng)工藝技術(shù)，則可克服在上述地層鉆井，單獨(dú)采用一項(xiàng)工藝開發(fā)油藏存在的潛在缺陷。

1 欠平衡水平井的分類

欠平衡水平井特指造斜段由常規(guī)水平井工藝完成，僅在水平段鉆進(jìn)過(guò)程中引入欠平衡的工藝技術(shù)。與常規(guī)欠平衡鉆井須滿足的條件相同，欠平衡鉆水平井，同樣要求實(shí)際鉆井過(guò)程中，井筒內(nèi)鉆井液重量作用于井底的壓力（Pm）應(yīng)小于地層孔隙壓力（Pp）與鉆井液循環(huán)壓力Pa兩者之間的差值。即循環(huán)過(guò)程中，井底壓力與地層壓力之間滿足P井底＜P地層的基本條件。

根據(jù)滿足水平段欠平衡鉆井壓力條件要求所采用的鉆井循環(huán)介質(zhì)種類，可將欠平衡水平井劃分為泥漿欠平衡水平井，泡沫泥漿水平井，環(huán)空充氣欠平衡水平井幾大類型。

空氣、霧化鉆井液欠平衡鉆井與水平井鉆井結(jié)合具有一定困難。主要原因是,這些介質(zhì)懸浮性較差,將其引入水平段鉆進(jìn)會(huì)引起嚴(yán)重的井下凈化問(wèn)題。

泥漿欠平衡水平井主要適用于地層孔隙壓力系數(shù)大于正常壓力梯度的地層 （一般要求地層壓力系數(shù)大于1.08）。地層壓力系數(shù)在0.8～1.08范圍內(nèi)選擇環(huán)空充氣欠平衡鉆水平井工藝。地層壓力系數(shù)在0.8以下選擇泡沫欠平衡鉆水平井工藝。

2 欠平衡鉆井與水平井鉆井結(jié)合技術(shù)難點(diǎn)分析

2.1 水平段軌跡控制的難度增加

欠平衡水平井鉆井最大的難點(diǎn)來(lái)自于非剛性泥漿流體引入水平段鉆進(jìn)帶來(lái)的軌跡控制難度的增加。其主要原因是，在壓力系數(shù)低于正常值的地層，若采用常規(guī)欠平衡工藝的方法，直接將低密度具有可壓縮性的流體由鉆具注入井底，將造成（用于實(shí)現(xiàn)水平井鉆井軌跡主動(dòng)控制的）井下工具、儀器的異常。

2.2 對(duì)常規(guī)螺桿鉆具正常工作產(chǎn)生影響

充氣泥漿對(duì)螺桿鉆具工作性能會(huì)產(chǎn)生很大影響，圖1是某型螺桿鉆具工作特性隨氣量增加，液量減小變化的曲線：

圖1 充氣鉆井液對(duì)螺桿馬達(dá)性能的影響

從圖1可見(jiàn)，螺桿鉆具最大輸出扭矩隨液相流量的減小而顯著降低。這就預(yù)示著常規(guī)馬達(dá)直接應(yīng)用于充氣鉆井液存在動(dòng)力不足的問(wèn)題。

2.3 對(duì)常規(guī)泥漿脈沖MWD的正常工作產(chǎn)生影響

泥漿脈沖MWD測(cè)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是所采用的循環(huán)介質(zhì)應(yīng)能保證由井下脈沖發(fā)生器運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的壓力波上傳到井口的強(qiáng)度。不幸的是，充氣泥漿、泡沫等介質(zhì)應(yīng)用于該系統(tǒng)不能保證壓力波上傳的強(qiáng)度，造成實(shí)時(shí)測(cè)量困難。

2.4 對(duì)鉆具的造斜性能產(chǎn)生影響

鉆具的造斜性能與許多因素有關(guān)，其可劃分為可控、不可控2種因素。軌跡控制的可控因素是指鉆具組合、鉆壓、轉(zhuǎn)速等參數(shù)；不可控因素則是指地層各向異性指數(shù)、地層傾角等參數(shù)。

欠平衡水平井，在無(wú)法實(shí)現(xiàn)井眼實(shí)時(shí)測(cè)量、軌跡主動(dòng)控制調(diào)整的限定條件下。用轉(zhuǎn)盤鉆的方式鉆進(jìn)，我們總是希望不可控因素對(duì)鉆具造斜特性的影響越小越好。這樣我們就可以通過(guò)調(diào)整可控參數(shù)的方式，較容易地實(shí)現(xiàn)水平段的鉆進(jìn)。但從目前幾口欠平衡水平井鉆具表現(xiàn)出的特性來(lái)看，欠平衡對(duì)鉆具的造斜特性的影響具有放大作用。造成水平段鉆進(jìn)軌跡控制的難度增加。

2.5 保持全水平段欠平衡作業(yè)的難度增加

與常規(guī)欠平衡井相比進(jìn)行壓力控制的井段較短。欠平衡水平井由于水平延伸段的存在，鉆井周期將相對(duì)延長(zhǎng)。在水平段負(fù)壓差鉆井過(guò)程中，進(jìn)入井筒的地層流體量增加。若地層含氣量豐富，將會(huì)造成井筒壓力較大范圍的波動(dòng)，增加地面處理設(shè)備的工作量以及壓力控制的難度。

3 實(shí)現(xiàn)欠平衡鉆井與水平井鉆井有機(jī)結(jié)合的方法

3.1 進(jìn)行合理的井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

合理的欠平衡鉆水平井井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是保證欠平衡水平井水平段安全鉆進(jìn)的重要保證。由于水平段以上井眼采用常規(guī)過(guò)平衡的方法完成。原則上既不能把井壓漏，也不能失去壓力控制導(dǎo)致井噴。除非有異常復(fù)雜地層，一般下入套管封隔地層的原則是，待下入套管深度地層的孔隙壓力梯度不應(yīng)超過(guò)上一級(jí)套管鞋處地層的破裂壓力梯度。

在實(shí)施欠平衡鉆井作業(yè)的下部井段，是否下入套管的判斷準(zhǔn)則是：在保證儲(chǔ)層段欠平衡的井筒壓力梯度條件下，井眼是否安全（主要應(yīng)以地層坍塌壓力為參考）以及井身結(jié)構(gòu)能否為實(shí)現(xiàn)水平段井眼軌跡的可控鉆進(jìn)提供保證，是欠平衡水平井在井身結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過(guò)程中區(qū)別于常規(guī)水平井井身結(jié)構(gòu)的重要內(nèi)容。

實(shí)際欠平衡水平井鉆井，上部造斜段完成后若不下入技套進(jìn)行封隔，將無(wú)法避免水平段欠平衡鉆進(jìn)過(guò)程中必然存在的井筒壓力的波動(dòng)對(duì)上部壓力敏感地層穩(wěn)定性的影響。因此，欠平衡鉆水平井，一般建議將技術(shù)套管下至造斜段終點(diǎn)。

3.2 對(duì)壓力系數(shù)處于0.8～1.08的地層，采用環(huán)空注氣工藝

環(huán)空注氣工藝的原理是在需要欠平衡保護(hù)的水平井延伸段鉆進(jìn)之前，在內(nèi)層套管與鉆桿之間增加一層臨時(shí)懸掛的套管。在水平段鉆進(jìn)過(guò)程中，鉆桿內(nèi)注入純液體，氣體由內(nèi)層套管與懸掛套管之間的環(huán)空注入。氣體自進(jìn)入環(huán)空后，即與鉆井液混合。通過(guò)減小充氣段鉆井液作用于井底壓力的原理來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)井筒段壓力小于地層孔隙壓力的目的。

其突出優(yōu)點(diǎn)在于，既利用了充氣液具有降低環(huán)空液柱壓力的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)又保證了泥漿脈沖MWD和井下動(dòng)力鉆具完全工作于不含氣的介質(zhì)。

4 環(huán)空充氣欠平衡鉆水平井適用地層的壓力范圍分析

環(huán)空注氣欠平衡水平井工藝,由于受欠平衡鉆井設(shè)備額定注入壓力、排量、氣液比等客觀因素的限制,導(dǎo)致該工藝適用的范圍限定在一個(gè)較小的油藏深度及壓力梯度區(qū)間之內(nèi)。制約環(huán)空注氣工藝適用于油藏深度以及壓力梯度的主要因素有以下2點(diǎn)。

4.1 由增壓機(jī)能力決定的注氣點(diǎn)深度

一般而言，在氣液比一定的條件下，增加環(huán)空注氣點(diǎn)的深度有助于降低整個(gè)鉆井液柱作用于井底的壓力。

通過(guò)注氣管柱向井內(nèi)注氣，其所要求的條件是地面增壓設(shè)備在注入管柱端口處提供的壓力必須大于環(huán)空內(nèi)泥漿液柱作用于注入點(diǎn)處的壓力。否則氣體將無(wú)法進(jìn)入鉆具與附加管兩者之間構(gòu)成的環(huán)空。

根據(jù)新疆油田目前具備的PHE-2型增壓機(jī)所能提供的最大排氣壓力 14.0MPa、最大排氣量 25 m3/min的設(shè)備條件，計(jì)算獲得即使采用1.05g/cm3的泥漿密度，最大注氣點(diǎn)深度應(yīng)不超過(guò)1 200m。

4.2 氣液比

氣液比指的是在地面標(biāo)準(zhǔn)溫度、壓力下，注入井內(nèi)的氣體量與液體量?jī)烧咧g的比值。理論分析及設(shè)計(jì)表明氣液比在11:1～30:1時(shí)，充氣泥漿在環(huán)空主要以氣泡流和段塞流2種流型出現(xiàn)，鉆屑一般大都保持在液相之中，此時(shí)的流型對(duì)攜屑比較有利。

氣液比的選擇同時(shí)應(yīng)考慮氣液兩相流流動(dòng)循環(huán)壓耗隨氣液比變化的規(guī)律。典型的氣液兩相流井筒壓力變化曲線如圖2所示。

圖2 井筒壓力隨注氣量變化的關(guān)系曲線（注液量為10L/s)

從圖2可見(jiàn)，氣液兩相流動(dòng)井筒壓力降低的幅值隨氣液比的增加存在一個(gè)極限。在靜液壓力主控區(qū)，井筒壓力隨注氣量的增大而逐漸降低，且其降低的幅度隨氣液比的增加而逐漸減小。當(dāng)氣液比增加到一定值后，井筒壓力則主要受控于摩阻壓力。此時(shí)，增加氣液比非但不能降低井筒壓力，反而會(huì)造成井筒壓力的迅速增加。

顯然，不考慮氣液兩相流循環(huán)摩阻隨注氣量的變化，一味增加氣液比，以降低井筒壓力的概念是錯(cuò)誤的。

根據(jù)XHP900/350型空壓機(jī)具備的最大排氣能力25m3/min，以及Ф149.2mm井眼鉆進(jìn)所要求的液相排量，采用如下計(jì)算條件：注氣點(diǎn)深度1 200m ；液量14L/s；環(huán)空注氣段管柱內(nèi)徑Ф154mm；鉆桿外徑Ф88.8mm；氣量25L/s；井口控制回壓量0.5MPa。

獲得可能的最大注氣點(diǎn)處的井筒壓力降低值約3.83MPa。

根據(jù)壓力平衡的有關(guān)原理，可得環(huán)空注氣欠平衡鉆井可適用的油藏范圍（式1）：

式中 ρ當(dāng)量—油藏壓力當(dāng)量密度；

H′—油藏埋深距離注氣點(diǎn)深度的垂直距離,m；

利用（1）式可得環(huán)空充氣欠平衡鉆井適用的油藏壓力梯度隨埋深變化的關(guān)系。

5 欠平衡鉆水平井的關(guān)鍵技術(shù)

5.1 壓力控制

壓力控制的目的是保持欠平衡鉆井過(guò)程中的井筒壓力在地層孔隙壓力與地層坍塌壓力之間。這樣，才能在保證水平段鉆進(jìn)安全的前提下實(shí)現(xiàn)對(duì)近井周圍地層的保護(hù)。

在鉆井過(guò)程中，將井筒壓力控制在地層孔隙壓力與坍塌壓力是一項(xiàng)既需要理論計(jì)算，又需要相應(yīng)設(shè)備支持的綜合工藝。按照以上思路進(jìn)行井筒壓力控制的技術(shù)關(guān)鍵是：

（1）確定的目標(biāo)負(fù)壓差值是否合理。水平井鉆井，所選取的負(fù)壓差是一個(gè)需要綜合考慮多項(xiàng)因素，謹(jǐn)慎選取的值?？紤]到多項(xiàng)因素的影響，建議采用負(fù)壓差作為待控制目標(biāo)負(fù)壓差值是否合理的標(biāo)準(zhǔn)。

（2）以目標(biāo)井筒壓力為基準(zhǔn)，計(jì)算獲得的相關(guān)參數(shù)是否準(zhǔn)確。實(shí)現(xiàn)井筒壓力控制相關(guān)參數(shù)的確定采用多相流計(jì)算軟件來(lái)完成，提高計(jì)算參數(shù)精度的關(guān)鍵是參數(shù)計(jì)算模型應(yīng)盡量考慮到不同壓力下氣液兩相流流態(tài)變化對(duì)循環(huán)壓耗產(chǎn)生的影響。

（3）須控制的參數(shù)，工程能否實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確控制。獲得需要控制的目標(biāo)參數(shù)后，工程上為保證實(shí)際鉆井過(guò)程中相關(guān)參數(shù)的準(zhǔn)確，需要由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)來(lái)配合。根據(jù)欠平衡鉆井井筒壓力控制的要求，目前系統(tǒng)具備采集欠平衡鉆井井筒壓力控制所要求的套管壓力、立管壓力、入口液相流量、入口氣相流量、入口密度、出口液相流量、出口氣相流量、組分構(gòu)成、密度等參數(shù)。

（4）水平段軌跡的控制。欠平衡水平井，軌跡控制的中心思想是：在保證水平段井眼在靶區(qū)內(nèi)運(yùn)行的前提下，盡量減小因軌跡控制問(wèn)題導(dǎo)致的起下鉆作業(yè)。因?yàn)槟壳暗臈l件僅能在鉆進(jìn)過(guò)程中保持井筒壓力小于地層壓力，起下鉆需要壓井。過(guò)多的起下鉆難免對(duì)近井周圍地層產(chǎn)生傷害，導(dǎo)致在鉆井過(guò)程中的欠平衡保護(hù)失去意義。

實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的前提是在水平段鉆進(jìn)之前，盡可能地掌握欠平衡因素帶來(lái)的鉆具造斜能力的變化。

目前的研究認(rèn)為，井筒由平衡、過(guò)平衡狀態(tài)變化到欠平衡狀態(tài)，控制鉆具造斜能力的因素會(huì)發(fā)生以下3個(gè)方面的變化：①因作用于底部鉆頭處的鉆壓變化而導(dǎo)致的鉆頭轉(zhuǎn)角、側(cè)向力發(fā)生變化；②底部鉆具所受的橫向載荷的變化而造成的鉆頭側(cè)向力、轉(zhuǎn)角的變化；③因作用在井底巖石上的壓力變化而導(dǎo)致的待鉆地層可鉆性異性指數(shù)的變化。

通過(guò)鉆頭與鉆頭作用的模型，建立了評(píng)價(jià)鉆具造斜能力變化的Zp指數(shù)評(píng)價(jià)方法。

為鉆壓、側(cè)向力、鉆頭轉(zhuǎn)角的函數(shù)，其值可表示為：

其中，α表示鉆頭處井斜角，β表示地層傾角，Aa為鉆頭相對(duì)于井眼軸線的轉(zhuǎn)角。

Zp值是評(píng)價(jià)底部鉆具造斜能力的指數(shù)，Zp值在原值基礎(chǔ)上增加（減?。?，對(duì)增斜鉆具組合，表征為造斜能力的增加（減?。?，對(duì)降斜鉆具組合，表征為降斜能力的減?。ㄔ黾樱籞p值在原值基礎(chǔ)上不變，表明鉆具的造斜能力不發(fā)生變化。

對(duì)井筒壓力變化條件下鉆具造斜特性的變化，可通過(guò)以上流程，試算不同井筒壓力條件下的Zp值，以此做為鉆具結(jié)構(gòu)或鉆進(jìn)參數(shù)調(diào)整的依據(jù)。

通過(guò)Zp值的分析計(jì)算，得出了欠平衡對(duì)不同結(jié)構(gòu)鉆具組合造斜特性的影響規(guī)律：

5.2 轉(zhuǎn)盤鉆降斜鉆具組合

轉(zhuǎn)盤鉆降斜鉆具組合的結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 轉(zhuǎn)盤鉆降斜鉆具組合結(jié)構(gòu)

Zp值隨井筒壓力降斜而降低的規(guī)律表征，對(duì)降斜鉆具組合，減小井筒壓力將導(dǎo)致鉆具降斜能力的增加。原降斜能力強(qiáng)的鉆具組合，井筒壓力變化對(duì)其降斜能力的影響也大。

5.3 轉(zhuǎn)盤鉆增斜鉆具組合

轉(zhuǎn)盤鉆增斜鉆具組合典型的結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 轉(zhuǎn)盤鉆增斜鉆具結(jié)構(gòu)圖

轉(zhuǎn)盤鉆降斜鉆具組合Zp值隨井筒壓力降斜而增加的規(guī)律表征，減小井筒壓力將導(dǎo)致鉆具降斜能力的增加。增斜能力不同的鉆具組合Zp值變化曲線表明，原增斜能力強(qiáng)的鉆具組合，井筒壓力變化對(duì)其影響也大。

5.4 轉(zhuǎn)盤鉆穩(wěn)斜鉆具組合

轉(zhuǎn)盤鉆穩(wěn)斜鉆具組合典型的結(jié)構(gòu)如圖5所示。

圖5 轉(zhuǎn)盤鉆穩(wěn)斜鉆具組合結(jié)構(gòu)

穩(wěn)斜鉆具組合在鉆頭處產(chǎn)生的側(cè)向力、轉(zhuǎn)角來(lái)自于扶正器以前鉆具的橫向載荷作用以及扶正器以后鉆具在軸向力作用下的變形。

由于這兩個(gè)作用對(duì)鉆頭的影響互為相反，井筒壓力的變化對(duì)鉆具的穩(wěn)斜效果影響不大。

在掌握必要的井筒壓力對(duì)鉆具造斜特性影響的基礎(chǔ)上，采用以下強(qiáng)化措施可以保證水平段的快速鉆進(jìn)：①泥漿欠平衡水平段的鉆進(jìn)過(guò)程中，優(yōu)先使用優(yōu)質(zhì)PDC鉆頭+螺桿動(dòng)力鉆具組合，減少因鉆頭原因或軌跡控制原因?qū)е碌钠鹣裸@次數(shù)的增加；②加強(qiáng)地質(zhì)預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確研究，盡量減少實(shí)際鉆井過(guò)程中出現(xiàn)的由于地質(zhì)目標(biāo)的變更導(dǎo)致的軌跡調(diào)整；③加強(qiáng)已鉆井資料的收集，統(tǒng)計(jì)出各種鉆進(jìn)工況條件下鉆具的造斜規(guī)律，并將其引入到待鉆井段鉆具組合的設(shè)計(jì)輸入中，以減少入井鉆具選擇的盲目性。

6 欠平衡鉆水平井工藝技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

6.1 克拉瑪依油田KHW801泥漿欠平衡水平井

克拉瑪依油田克80井區(qū)二疊系風(fēng)一段屬裂縫發(fā)育儲(chǔ)層，油層簿。地層壓力系數(shù)高、滲透率低。鉆直井風(fēng)險(xiǎn)大，已鉆井的測(cè)試表明，鉆井對(duì)近井周圍地層傷害嚴(yán)重。因此,用欠平衡水平井開發(fā)具有實(shí)際意義。

該井烏爾禾組中下部泥巖地層易發(fā)生縮徑，已鉆直井泥漿密度降至1.28g/cm3即發(fā)生井壁不穩(wěn)定現(xiàn)象。為避免水平段欠平衡鉆進(jìn)可能帶來(lái)的上部井眼段的井壁穩(wěn)定問(wèn)題。

6.2 合理負(fù)壓差的確定方法應(yīng)用情況

該井約500m水平段軌跡主要采用PDC鉆頭配合螺桿鉆具的控制方式完成。鉆井過(guò)程中，根據(jù)鉆井實(shí)時(shí)情況，將泥漿密度從最初的1.19g/cm3逐漸降低到1.07g/cm3，井眼未發(fā)生任何不穩(wěn)定現(xiàn)象，有力地證明了負(fù)壓差選取程序應(yīng)用于水平井的合理性。該井鉆進(jìn)至4 447m,有少量地層流體進(jìn)入井筒,計(jì)算數(shù)據(jù)結(jié)合該井采油指數(shù)曲線表明，鉆井過(guò)程中實(shí)鉆井筒壓力始終保持在小于地層孔隙壓力約2MPa左右的范圍內(nèi),有力地實(shí)現(xiàn)了對(duì)近井周圍地層的保護(hù)。

6.3 Zp值判別方法在KHW801井的實(shí)際應(yīng)用情況

6.3.1 增斜鉆具組合

克801水平井，鉆進(jìn)至水平段井深4 354m，因軌跡控制的需要，下入扶正器增斜鉆具組合。根據(jù)泥漿密度（1.15g/cm3）確定的井筒壓力值，結(jié)合地層條件，計(jì)算獲得Zp值為0.21>0，實(shí)際4 354～4 439m，鉆具的造斜率為0.65°/30m。

水平段鉆進(jìn)至4 493m，因軌跡控制的需要，要求入井鉆具的造斜率在0.9°/30m比較合適。同套鉆具組合，保持其它參數(shù)不變，結(jié)合新的泥漿密度（1.07g/cm3）確定的井筒壓力，計(jì)算獲得 Zp值為0.29。依據(jù)Zp值判斷，鉆具可滿足軌跡控制的要求。

鉆具入井后，鉆進(jìn)至4 545m，統(tǒng)計(jì)實(shí)鉆造斜率0.87°/30m，與預(yù)測(cè)值非常接近。

6.3.2 降斜組合

該井鉆進(jìn)至4 536m，泥漿密度1.07g/cm3。因井斜過(guò)大（93°），垂深（4 093.9m）小于地質(zhì)所要求的垂深（甲方要求控制在4 095.8m左右），需要-2.0°/30m的造斜率鉆進(jìn)80m以調(diào)整軌跡。通過(guò)對(duì)比在1.18 g/cm3泥漿密度下4m短鉆鋌扶正器鉆具組合Zp值(-0.22)與 1.09g/cm3當(dāng)量密度下 Zp值(-0.27)，結(jié)合在1.18g/cm3泥漿密度下該鉆具組合的實(shí)際降斜率-1.64。判斷下入4m短鉆鋌扶正器鉆具組合可以滿足要求。

實(shí)際鉆具入井，在4 536～4 577m的實(shí)際造斜率為-1.88°/30m。4 577～4 613m，錄井提示全烴含量上升至0.02%(20 000ppm)，折算井底當(dāng)量密度相對(duì)降低2MPa，機(jī)械鉆速由1.5m/h提高到2.3m/h，實(shí)際鉆具的降斜率為-2.03°/30m。預(yù)測(cè)與實(shí)鉆結(jié)果取得了非常好的吻合性。

7 結(jié)論及建議

（1）從新疆油田KHW801泥漿欠平衡鉆井完成后，測(cè)試顯示的效果來(lái)看。欠平衡鉆水平井綜合了保護(hù)油氣藏與解放油氣藏提高開發(fā)效果的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，是經(jīng)濟(jì)、高效開發(fā)具有低壓、底水、厚度較簿、高傾角裂縫與溶洞等油藏的極具潛力的工藝方法。

（2）欠平衡鉆水平井方式與待鉆地層孔隙壓力梯度有關(guān)。基本上是，在較高壓力地層利用輕泥漿做為循環(huán)介質(zhì)的欠平衡鉆水平井的方法需要的輔助設(shè)備最少，成本也最低。因此，這種條件下的欠平衡水平井鉆井利于在油田的推廣與應(yīng)用。

（3）環(huán)空注氣工藝由于同時(shí)滿足了在低壓地層鉆欠平衡水平井所必須的井眼軌跡可定向控制與儲(chǔ)層鉆進(jìn)井筒壓力小于地層壓力兩大基本條件。因此是低壓力梯度儲(chǔ)層實(shí)現(xiàn)欠平衡鉆井與水平井鉆井結(jié)合應(yīng)努力發(fā)展的方向。

（4）欠平衡鉆水平井軌跡控制的風(fēng)險(xiǎn)遠(yuǎn)大于常規(guī)水平井。為避免軌跡控制的失敗，加強(qiáng)油藏構(gòu)造研究與欠平衡條件下鉆具造斜特性的研究很有必要。

（5）綜觀國(guó)內(nèi)目前欠平衡水平井鉆井工藝水平，與國(guó)外存在較大的差距。國(guó)外已初步開發(fā)成功了泡沫螺桿與電磁波MWD，基本解決了軌跡控制受鉆井介質(zhì)影響的問(wèn)題，從而上升到了一個(gè)較高的水平。因此，應(yīng)加快國(guó)內(nèi)自主開發(fā)欠平衡水平井鉆井配套工具的研究與引進(jìn)，縮短與發(fā)達(dá)國(guó)家在此研究領(lǐng)域的差距。

[1]蘇義腦,劉修善.井下控制工程學(xué)研究進(jìn)展[M].北京:石油工業(yè)出版社,2001.

[2]孟英峰,楊龍.國(guó)外低壓鉆井技術(shù)調(diào)研分析[M].成都:電子科技大學(xué)出版社,1996.

[3]Desbrandes,R.:“status Report:MWD Technology(Part 2-Data Transmission),”Petroleum Engineer International[M](October 1988):48-54.

[4]馬宗金,肖潤(rùn)德.現(xiàn)代欠平衡鉆井技術(shù)[J].鉆采工藝,2000(3).

[5]熊繼有,譯(SPE37066).用常規(guī)鉆柱鉆欠平衡井的復(fù)雜問(wèn)題[J].國(guó)外鉆井技術(shù).1998(4).

Based on the analysis of combining difficult points between underbalance drilling and horizontal drilling,the technical methods of applying regular methods to the drilling of underbalance horizontal wells are put forward.Then,an explanation is carried out on the key part of underbalance drilling technology for horizontal wells.Xinjiang oilfields is taken for example,which has finished the drilling of two wells by the use of underbalance drilling technology for horizontal wells.At last,several aspects of suggestions are presented aiming at the application of underbalance drilling technology for horizontal wells to the oilfields.

underbalance drilling technology for horizontal wells;design of well body structure;annulus gas injection;pressure control;track control

伊明(1972-)，男，1996年畢業(yè)于石油大學(xué)（華東）石油工程學(xué)院，現(xiàn)主要從事現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)服務(wù)工作。

尉立崗

2011-05-23