翁建鋒（中石油大慶石油管理局大慶鉆探工程公司鉆井一公司，黑龍江 大慶 163411）

21世紀初，工廠化作業(yè)開始被應(yīng)用到油氣資源勘探開發(fā)領(lǐng)域，其中工廠化水平井鉆井技術(shù)與傳統(tǒng)分散式水平井鉆井技術(shù)相比，能夠提高鉆井作業(yè)效率和降低鉆井綜合成本，特別適于致密油氣田的勘探開發(fā)。目前，該技術(shù)在我國還處于初步應(yīng)用階段，需要不斷探索和改進，使其流程化、規(guī)?；蜆藴驶榇?，筆者對工廠化水平井鉆井技術(shù)進行了研究，以便為油氣田的勘探開發(fā)提供參考。

1 井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化與井眼軌跡設(shè)計

1.1 井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化

在工廠化水平井施工初期，采用3層套管井身結(jié)構(gòu)，并在二開?311.2mm井眼中進行造斜和扭方位施工，直至入靶，這樣雖然給三開水平段施工創(chuàng)造了有利條件，但在?311.2mm井眼中難以進行造斜和扭方位，嚴重影響了施工效率。通過對實鉆井分析，結(jié)合三壓力剖面對井身結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，采用二層套管結(jié)構(gòu)，并將造斜、扭方位井段、水平段全部在二開?215.9mm井眼中施工，這樣降低了造斜、扭方位的難度，能夠提高機械鉆速。優(yōu)化前后井身結(jié)構(gòu)設(shè)計數(shù)據(jù)如表1和表2所示。

1.2 井眼軌跡設(shè)計

在設(shè)計井眼軌跡時，既應(yīng)滿足地質(zhì)開發(fā)要求，又要考慮工廠化水平井造斜、扭方位的特殊性，因而采用三維變曲率三圓弧剖面設(shè)計，將造斜率和扭方位率控制在5°/30m以下，這樣利于造斜工具的選擇，降低了總體施工難度，同時能夠增加復(fù)合鉆進比例，保證井眼更加光滑，防止井下復(fù)雜情況的發(fā)生。井眼軌跡設(shè)計數(shù)據(jù)表如表3所示。

表1 優(yōu)化前井身結(jié)構(gòu)設(shè)計數(shù)據(jù)表

表2 優(yōu)化后井身結(jié)構(gòu)設(shè)計數(shù)據(jù)表

表3 井眼軌跡設(shè)計數(shù)據(jù)表

2 鉆井相關(guān)配套工藝

2.1 鉆機平移工藝

根據(jù)工廠化水平井流水線施工的需要，對ZJ50D鉆機底座進行改造，增加底座滑軌，從而實現(xiàn)了ZJ50D鉆機的整體平移（見圖1）。軌道采用銷子連接，拆裝方便，且前后移動時不受限制。采用地面棘爪式軌道液缸（見圖1（a）），其中液缸與底座及棘爪座間連接方式為銷軸耳板連接。當鉆機需要移動時，以棘爪式軌道液缸為動力推動鉆機移動，鉆機每移動一節(jié)后將后面的軌道移到前方，依次循環(huán)向前移動。通過應(yīng)用鉆機滑軌系統(tǒng)（見圖1（b））可以實現(xiàn)鉆機整體快速平移，提高了施工效率，同時大大降低了作業(yè)風(fēng)險和勞動強度。

圖1 鉆機整體平移裝置圖

2.2 表層批量施工工藝

表層批量施工工藝是指在一個鉆井平臺的多口工廠化水平井表層由多臺小鉆機分別單獨進行施工。由于小鉆機具有移動靈活、鉆井周期快、費用低廉等特點，同時整個工廠化水平井的表層鉆進只需使用一個鉆井液池，這樣可以提高施工進度并節(jié)約生產(chǎn)成本。例如，在一個鉆井平臺的4口工廠化水平井表層分別由4臺ZJ25型小鉆機單獨施工，與大鉆機施工相比，施工時間縮短了8d，因而大大提高了鉆井效率。

2.3 鉆頭與螺桿鉆具的優(yōu)選

1）鉆頭優(yōu)選 根據(jù)工廠化水平井所鉆地層巖性和可鉆性，在造斜段和水平井段選用M11656RS鉆頭，由于采用中型拋物線結(jié)構(gòu)設(shè)計，該鉆頭平底、短保徑，具有極強的穩(wěn)定性和抗回旋能力，這樣使定向鉆進工具面更加穩(wěn)定，同時也適于水平段旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具的使用。

2）螺桿鉆具優(yōu)選 螺桿鉆具的選型與配套主要考慮井眼尺寸大小、設(shè)計造斜率大小、鉆進應(yīng)用介質(zhì)類型、應(yīng)用地層的井底溫度和鉆進時排量的大小等因素。對于工廠化水平井鉆井施工來說，在考慮鉆頭類型、鉆井液類型和地溫梯度等因素的情況下，選用天津立林機械廠生產(chǎn)的7LZ172-XI-SF螺桿鉆具（具有低轉(zhuǎn)速、大扭矩、耐油和抗高溫等特點），能夠保證現(xiàn)場施工的順利進行。

2.4 旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技術(shù)

大慶油田工廠化水平井的水平段長度均超過1200m，有的甚至達到2000m，由于傳統(tǒng)螺桿鉆具的定向摩阻扭矩大，導(dǎo)致井身質(zhì)量不好控制。采用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技術(shù)［2］后，能夠控制井斜角和方位角，提高了水平井段井眼軌跡控制精度和砂巖鉆遇率。

3 應(yīng)用效果

2013年至今，大慶鉆探工程公司鉆井一公司在龍26、齊平2和垣平1等致密油區(qū)塊采用工廠化水平井鉆井技術(shù)進行施工（見表4）。從表4可以看出，采用該技術(shù)后，在井深增加323.32m、水平段長度增加404.46m的情況下，平均機械鉆速提高32.26%，鉆進周期縮短7.76d，取得了很好的施工效果。

表4 工廠化水平井與常規(guī)水平井鉆井施工數(shù)據(jù)對比表

［1］劉社明，張明祿，陳志勇，等.蘇里格南合作區(qū)工廠化鉆完井作業(yè)實踐 ［J］.天然氣工業(yè)，2013，33（8）：64-69.

［2］趙文彬.大牛地氣田DP43水平井組的井工廠鉆井實踐 ［J］.天然氣工業(yè)，2013，33（6）：60-65.

［編輯］ 李啟棟