魏 萍 ，馬思平，高 飛 ，席春燕，高寧生，魏迎龍

（1.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第四采氣廠，內(nèi)蒙古烏審旗 017300；2.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田蘇里格南作業(yè)分公司內(nèi)蒙古烏審旗 017300；3.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司長(zhǎng)南氣田開發(fā)項(xiàng)目部，內(nèi)蒙古烏審旗 017300；4.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第一采氣廠，寧夏銀川 750006）

靖邊氣田水平井鉆井工藝技術(shù)探討

魏 萍1，馬思平1，高 飛1，席春燕2，高寧生3，魏迎龍4

（1.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第四采氣廠，內(nèi)蒙古烏審旗 017300；2.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田蘇里格南作業(yè)分公司內(nèi)蒙古烏審旗 017300；3.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司長(zhǎng)南氣田開發(fā)項(xiàng)目部，內(nèi)蒙古烏審旗 017300；4.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第一采氣廠，寧夏銀川 750006）

與常規(guī)定向井相比，水平井具有明顯的優(yōu)勢(shì):單井產(chǎn)量高，可鉆穿多個(gè)層位的氣層，采收率高，開采時(shí)間長(zhǎng)，綜合效益高。所以，對(duì)于低產(chǎn)低滲透油層，水平井鉆井具有極大的意義和價(jià)值。近年來，長(zhǎng)慶油田水平井鉆井?dāng)?shù)量迅速增加，為“三低”油氣藏的高效開發(fā)提供了更為有利的技術(shù)手段。經(jīng)過不斷的摸索和實(shí)踐，靖邊氣田的水平井鉆井工藝技術(shù)，取得了一定的成果和經(jīng)驗(yàn)。本文就此技術(shù)作簡(jiǎn)要介紹。

水平井；靖邊氣田；鉆井技術(shù)

水平井作為油氣田開發(fā)的一項(xiàng)成熟、適用技術(shù)，在世界范圍內(nèi)正日益得到推廣應(yīng)用。隨著這項(xiàng)技術(shù)的突破性進(jìn)展，綜合鉆井成本逐年下降，經(jīng)濟(jì)效益顯著提高，水平井在不同油氣藏開發(fā)中都得到廣泛應(yīng)用，作為提高鉆井效率、增加石油產(chǎn)量的重要手段。實(shí)踐數(shù)據(jù)表明，這項(xiàng)技術(shù)投入產(chǎn)出優(yōu)勢(shì)明顯，單井平均產(chǎn)量是普通直井的2至5倍。目前長(zhǎng)慶油田采氣一廠實(shí)施完鉆的水平井有4口。正在實(shí)施的水平井一口GP25-17。

圖1 GP25-17井身結(jié)構(gòu)示意圖

1 靖邊氣田水平井鉆井工藝技術(shù)介紹

1.1 地質(zhì)導(dǎo)向

1.1.1 地質(zhì)導(dǎo)向簡(jiǎn)介 地質(zhì)導(dǎo)向就是利用近鉆頭地質(zhì)、工程參數(shù)測(cè)量和隨鉆控制手段來保證實(shí)際井眼穿過儲(chǔ)層并取得最佳位置。

測(cè)井導(dǎo)向具有直觀準(zhǔn)確的特點(diǎn)，隨鉆測(cè)井技術(shù)具有有效的地質(zhì)導(dǎo)向作用。靖邊氣田目前應(yīng)運(yùn)比較成熟的是MWD無(wú)線隨鉆儀。MWD井下儀器總成安裝在下部鉆具組合的非磁鉆鋌內(nèi)，其下井前要調(diào)整好工作模式和傳輸速度，并準(zhǔn)確地測(cè)量偏移值，輸入計(jì)算機(jī)。儀器在井下所測(cè)的井眼參數(shù)通過鉆井液脈沖傳至地面，信息經(jīng)地面處理后，可迅速傳到鉆臺(tái)。其中包括實(shí)時(shí)井深、井斜、方位角、工具面等。然而，在實(shí)際鉆井作業(yè)中，MWD所測(cè)的工程參數(shù)實(shí)際上是儀器所處位置的參數(shù)，由于這一位置與鉆頭之間一般有10～15 m左右的距離，儀器無(wú)法及時(shí)測(cè)量井底地質(zhì)資料。目前靖邊氣田水平井地層識(shí)別上運(yùn)用GR隨鉆測(cè)井儀器，延后鉆頭深度15 m，當(dāng)井斜較大時(shí)隨鉆GR測(cè)井作用增大。隨鉆測(cè)井對(duì)地質(zhì)錄井資料的準(zhǔn)確性進(jìn)行驗(yàn)證,經(jīng)過綜合分析判斷，以保證鉆頭在氣層中鉆進(jìn)[1]。

在水平鉆進(jìn)過程中，根據(jù)實(shí)時(shí)鉆井、錄井資料、隨鉆測(cè)井綜合分析判斷井眼軌跡，進(jìn)行地質(zhì)預(yù)告，隨時(shí)調(diào)整井斜角，優(yōu)化井眼軌跡，保證準(zhǔn)確順利鉆進(jìn)。

圖2 導(dǎo)向系統(tǒng)組成

1.1.2 靖邊氣田地質(zhì)導(dǎo)向應(yīng)用

（1）龍平1井實(shí)施情況分析，龍平1井于2006年5月12日開鉆；6月15日于石盒子組井深2998 m處開窗造斜。

垂深3413.79 m開始，巖性為灰褐色白云巖，鉆時(shí)29～36 min/m，全烴0.179%～0.973%，結(jié)合隨鉆GR判斷進(jìn)入馬五13小層。最終靶點(diǎn)，垂深3414.5 m，井斜87.4°，靶前距 449 m。

隨后四開進(jìn)行水平段鉆進(jìn)，錄井顯示地層出現(xiàn)異常，工程檢查測(cè)斜儀器問題，井斜數(shù)據(jù)出現(xiàn)偏差，隨后鉆井進(jìn)行調(diào)整，直到垂深3409.72 m處軌跡井斜低于90°。后井斜以85°快速穿越上部地層。

垂深3431.7 m處，巖性為灰褐色白云巖，鉆時(shí)4～30 min/m，全烴0.818%～3.554%，現(xiàn)場(chǎng)初步判斷進(jìn)入馬五13。

鉆進(jìn)垂深3440.89 m，巖性為灰色灰質(zhì)云巖，含灰性比較普遍，鉆時(shí)12～33 min/m，全烴0.059%～0.133%。現(xiàn)場(chǎng)分析為馬五14?？紤]后續(xù)工程上施工安全，微增井斜繼續(xù)鉆進(jìn)尋找目的層馬五13，從鉆進(jìn)情況來看，該井水平段后段地層傾角又變緩,后段上翹。

垂深3436.6 m，井斜97.0°，水平段長(zhǎng)度1006.5 m，泵壓出現(xiàn)異常，起鉆檢測(cè)鉆具，發(fā)現(xiàn)螺桿下部連接部分?jǐn)嗦?。從現(xiàn)場(chǎng)資料來看，該井已完成1000 m水平段鉆進(jìn)，錄井顯示，下古含氣層視厚度339.0 m，鑒于以上情況，該井以現(xiàn)井深完鉆。

（2）靖平09-14井實(shí)施情況分析，靖平09-14井于2007年9月15日開鉆，10月15日導(dǎo)眼井完鉆，根據(jù)導(dǎo)眼井鉆探情況，設(shè)計(jì)靖平09-14井水平段方向?yàn)?05°，水平段長(zhǎng)度為800 m，以主力氣層馬五13為目標(biāo)層，靶點(diǎn)馬五13頂部。2007年10月27日三開，在石盒子組2782 m處開始造斜。

靖平09-14井垂深3164.5 m（斜深3280 m）進(jìn)入馬家溝組地層，井斜79.78°若不調(diào)整按設(shè)計(jì)鉆進(jìn)，斜深3280 m時(shí)井斜達(dá)到85°，與導(dǎo)眼井相比，水平井本溪組增厚7.19 m，水平井奧陶系頂海拔下降7.7 m。奧陶系頂對(duì)比分析及后續(xù)微調(diào)：利用地質(zhì)錄井及隨鉆GR進(jìn)行跟蹤，鉆至3174.84 m后，馬五11，馬五12地層、自然伽瑪與導(dǎo)眼井對(duì)比明顯，此時(shí)井斜85.73°出現(xiàn)馬五13頂含泥云巖段。

因?qū)а劬R五13頂部含泥云巖2.6 m，最終確定在垂深3 m內(nèi)，將井斜調(diào)至89°入靶，垂深3177.56 m，井斜89.03°，氣測(cè)上升到0.4%以上，巖屑為深灰褐色含氣細(xì)粉晶云巖，對(duì)比分析認(rèn)為此時(shí)鉆遇層位為奧陶系馬家溝組馬五13。

1.2 鉆井液技術(shù)

靖邊氣田水平井主要是以古生界奧陶系馬五1-3氣藏為目的層，要鉆穿該復(fù)雜地層，技術(shù)難度大，要求高。對(duì)鉆井液體系也有特殊要求。下面以龍平一井為例來說明。

1.2.1 地層地質(zhì)特性

（1）表層黃土層欠壓實(shí)，膠結(jié)性差，極不穩(wěn)定，極容易發(fā)生漏失和竄漏現(xiàn)象；直羅組在長(zhǎng)慶油氣田的每個(gè)區(qū)塊都是復(fù)雜地層，縮徑與垮塌同時(shí)存在，解決縮徑的同時(shí)要防止發(fā)生垮塌，在解決垮塌的同時(shí)要防止產(chǎn)生縮徑，兩個(gè)問題同時(shí)解決的安全限量很小，現(xiàn)場(chǎng)操作的難度很大。

（2）二開直井段的延安組、延長(zhǎng)組高嶺土含量高，易發(fā)生縮徑阻卡；紙坊組地層分散造漿；劉家溝組存在區(qū)域性漏失，尤其在氣田南部區(qū)塊更為嚴(yán)重，龍平1井與嚴(yán)重漏失的陜12井區(qū)相鄰，發(fā)生漏失的可能性更大；“雙石層”主要以硬脆性泥巖地層為主，該泥巖還存在有微裂縫，水進(jìn)入后極容易破壞其原始力學(xué)穩(wěn)定性，造成井壁失穩(wěn)，進(jìn)而發(fā)生垮塌，并且還處于斜井段位置，使發(fā)生垮塌的程度增加[2]。

（3）山西組、太原組以及本溪組有多套煤層和炭質(zhì)泥巖存在，受沉積環(huán)境的影響和煤層本身固有的不穩(wěn)定性限制，首先存在很大的力學(xué)不穩(wěn)定性，以及煤層微裂縫中含有極少量的膨脹性極強(qiáng)的泥頁(yè)巖或其它粘土物質(zhì)，在泥漿濾液侵入后，進(jìn)一步破壞了煤層的原始力學(xué)結(jié)構(gòu)，發(fā)生垮塌的可能性更大，尤其是太原組和本溪組的煤層相對(duì)發(fā)育良好，穩(wěn)定性更差，同時(shí)該井段還處于大斜度增斜段，煤層暴露段長(zhǎng)，力學(xué)穩(wěn)定性差，更加劇了垮塌程度。

（4）目的層馬五1-3的儲(chǔ)層極薄，只有3.5～4 m厚，且存在一定的坡降和地質(zhì)小構(gòu)造，上下界面都有泥巖存在，水平段鉆進(jìn)要穿行1000 m，井眼軌跡控制難度很大，極易發(fā)生在上下泥巖中穿行，給井眼的穩(wěn)定留下很大的安全隱患。

1.2.2 龍平一井鉆井液技術(shù) 針對(duì)上述地層特性并結(jié)合長(zhǎng)慶油氣田鉆井的多年經(jīng)驗(yàn)和近年的科研成果應(yīng)用情況，龍平一井在鉆進(jìn)過程中使用了兩套鉆井液體系即低固相不混油生物聚合物鉆井液體系和用于水平段的無(wú)土相低傷害暫堵鉆（完）井液體系。

（1）解決縮徑與垮塌同層的技術(shù)思路與對(duì)策，龍平1井中，表層段直羅組縮徑與垮塌同層存在，從鉆井液角度講，給解決地層縮徑帶來了極大的難度，難以兩頭兼顧，為此，選用抑制防塌性的清水聚合物鉆井液體系，以其強(qiáng)的抑制防塌性來防止直羅組垮塌，同時(shí)以其良好的流變特性，配合形成紊流作用，使易縮徑地層適當(dāng)擴(kuò)大，從而實(shí)現(xiàn)既防塌又解決縮徑的目的。

（2）不混油低固相生物聚合物鉆井液體系，不混油低固相生物聚合物鉆井液體系具有較強(qiáng)的防塌能力、良好潤(rùn)滑性能及流變性能，能夠有效防止“雙石層”和煤層及炭質(zhì)泥巖垮塌。通過實(shí)踐證實(shí)，該泥漿體系能很好的滿足斜井段鉆進(jìn)中泥漿技術(shù)要求。其主要優(yōu)點(diǎn)如下：①井眼穩(wěn)定；②潤(rùn)滑降摩阻防卡效果明顯；③井眼凈化效果良好[3]。

（3）無(wú)粘土低傷害暫堵鉆井液體系，無(wú)粘土低傷害暫堵鉆井液體系具有穩(wěn)定性良好、密度低、失水低、潤(rùn)滑防卡性能優(yōu)良、能有效生物降解等特點(diǎn)，能夠適應(yīng)長(zhǎng)水平段鉆進(jìn)，同時(shí)對(duì)氣層暫堵性好，對(duì)氣層傷害低，是一種新型高效的鉆井液體系。目前暫堵鉆井液體系已經(jīng)為靖邊氣田水平井水平段鉆進(jìn)過程中所普遍使用。

2 結(jié)論及建議

2.1 結(jié)論

（1）引進(jìn)新的地質(zhì)導(dǎo)向儀器和技術(shù)（如LWD、FEWD等），利用先進(jìn)技術(shù)降低水平井的鉆進(jìn)風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)要求地質(zhì)人員熟悉靖邊氣田的地質(zhì)情況，將理論和經(jīng)驗(yàn)結(jié)合起來保證水平井正常鉆進(jìn)。

（2）總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，不斷地完善和改進(jìn)鉆井液體系。施工過程中要求鉆井液技術(shù)與工程技術(shù)緊密結(jié)合、相互溝通，以保證水平井安全快速鉆進(jìn)。

2.2 建議

（1）優(yōu)選鉆井液體系，在鉆到山西、太原及本溪組地層時(shí)調(diào)整鉆井液密度，使鉆井液柱靜壓力有效平衡地層壓力，減少鉆井液失水量，保證安全鉆進(jìn)。

（2）目前，鉆井液直羅段聚硅酸鹽、全井段無(wú)粘土體系，符合長(zhǎng)慶水平井鉆井液體系發(fā)展的方向，但還需要不斷地完善和改進(jìn)。施工過程中要求鉆井液與工程技術(shù)緊密結(jié)合、相互溝通，這樣才能保證水平井安全快速鉆進(jìn)。

[1] 李相方，剛濤，隋秀香，等.欠平衡鉆井期間地層流體流入規(guī)律研究[J] .石油學(xué)報(bào)，2002，23（2）:48-52.

[2] 趙峰，唐洪明，林海春，等.壓差的連續(xù)改變對(duì)鉆井液儲(chǔ)層損害程度的影響[J] .鉆井液與完井液，2007，24（6）:427.

[3] 榮海波，夏斌，賀昌華，張?jiān)?小尺寸無(wú)線隨鉆測(cè)量?jī)x器DWD在深側(cè)鉆短半徑水平井中的應(yīng)用[J] .石油天然氣學(xué)報(bào)，2005，26（4）：11-19.

TE242

A

1673-5285（2012）07-0018-03

2012－04-01

2012－04-23