袁國(guó)強(qiáng)，王國(guó)慶 劉冰

（中石油大慶石油管理局鉆探集團(tuán)鉆井三公司技術(shù)服務(wù)分公司，黑龍江 大慶 163413）

杏北油田經(jīng)40多年注水開發(fā)，地下剩余油高度分散，但受構(gòu)造、儲(chǔ)層非均質(zhì)以及井控程度等因素影響，尤其是斷層附近仍然存在局部剩余油富集區(qū)，為經(jīng)濟(jì)有效開發(fā)局部剩余油區(qū)，其地質(zhì)特點(diǎn)如下:①斷層數(shù)量多。平均1.3條／km2，斷層數(shù)量多造成了 “壘－塹－階”相間分布的復(fù)雜構(gòu)造格局。②斷層延伸長(zhǎng)。斷層平面延伸長(zhǎng)度大于1km的有86條斷層，占斷層總數(shù)的40%，2km以上的有38條。由于斷層延伸長(zhǎng)度大，造成遮擋范圍大。③斷層斷距大。在延伸長(zhǎng)度大于1km的86條斷層中，有45條斷層斷距大于50m，占52%，斷距在90m以上的斷層有14條，目前鉆井鉆遇油層部位最大斷距118.4m。④斷層面彎曲多變。平面上斷層走向彎曲多變，北西向和北西西向居多。剖面上斷層面上下傾角大、中間傾角小，在淺部的嫩四、嫩三段傾角大，一般為30～40°，到嫩二段顯著變小，一般為10～20°，到深部油層部位又顯著增大，一般為40～60°，因而在剖面上形成典型的坐椅型。⑤斷層相互削截和切割。斷層平面上呈 “X”型，剖面上呈 “Y”字型。井震結(jié)合建模后共發(fā)現(xiàn)相互切割斷層7組、相互削截?cái)鄬?組。為經(jīng)濟(jì)有效開發(fā)杏北油田剩余油，部署了大井斜杏7－2－斜30井。下面，筆者對(duì)杏7－2－斜30井大井斜定向井鉆井技術(shù)進(jìn)行了探討。

1 施工難點(diǎn)分析

1.1 發(fā)育淺氣，油層壓力高

該井區(qū)在嫩二段頂部構(gòu)造海拔－440m （相當(dāng)于井深580m）范圍內(nèi)發(fā)育淺氣層，根據(jù)杏7－2－斜30井鄰井地質(zhì)分層數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)該井嫩二頂深539m，因此該井539m發(fā)育淺氣層。由于淺氣層埋藏淺，一旦打開氣層，氣體很快竄到井口，會(huì)造成嚴(yán)重后果。同時(shí)，杏7－2－斜30井SⅡ （薩爾圖油層Ⅱ油組）油層異常高壓，油層密度設(shè)計(jì)1.65～1.70g／cm3；PⅠ （萄葡花油層Ⅰ油組）油層又欠壓，既要防噴又要防漏，施工中又需頻繁起下鉆，因此具有淺層氣井噴、油層油氣水侵、井漏等多重危險(xiǎn)。

1.2 直井段井斜控制困難

杏7－2－斜30井剖面上斷層面上下傾角大、中間傾角小，在淺部的嫩四段、嫩三段傾角大，一般為30～40°，到嫩二段顯著變小，一般為10～20°，到深部油層部位又顯著增大，一般為40～60°，在剖面上形成典型的坐椅型。造斜點(diǎn)為630m，造斜點(diǎn)前要求井斜不超過1.5°，水平位移不超過10m，因而直井段井斜控制難［1］。

1.3 靶窗小，井眼軌跡難以控制

從設(shè)計(jì)靶窗看 （見表1），靶點(diǎn)半徑上下偏差不超過5m，左右偏差不超過15m，靶窗小，完鉆井深1239m，控制段長(zhǎng)，漂移規(guī)律不清，井眼軌跡控制要求精度高，井眼軌跡控制困難。

1.4 井斜大，摩阻扭矩大

杏7－2－斜30井設(shè)計(jì)最大井斜45.3°，30°～40°井段長(zhǎng)約275m，40°以上井段長(zhǎng)約134m，由于斜井段較長(zhǎng)，鉆壓很難傳遞到鉆頭上，摩阻大，滑動(dòng)鉆進(jìn)時(shí)可導(dǎo)致嚴(yán)重托壓，工具面擺不到位，增加了滑動(dòng)調(diào)整井眼軌跡難度，復(fù)合鉆進(jìn)扭矩大，進(jìn)而出現(xiàn)機(jī)械鉆速慢、增斜效率低的問題［2］。

表1 靶窗設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)表

1.5 井眼清潔困難

隨著井斜的增大，攜巖能力降低，容易在井眼低邊形成巖屑床，給鉆進(jìn)和井下安全帶來隱患。鉆速快時(shí)，巖屑不能及時(shí)返出井口，造成環(huán)空巖屑濃度加大，易導(dǎo)致卡鉆等問題。

1.6 SⅡ油層異常高壓，PⅠ油層欠壓，且鉆遇斷層易發(fā)生井漏

杏7－2－斜30井SⅡ油層異常高壓，PⅠ油層欠壓，設(shè)計(jì)井眼軌跡鉆遇斷層 （斷點(diǎn)深度809m），剖面上整個(gè)軌跡位于275＃與其分支部分?jǐn)鄬又虚g位置，從上到下井眼軌跡與斷面距離由37m降到17m，既要壓穩(wěn)又要預(yù)防PⅠ油層井漏，并且井眼軌跡與斷層面距離較近，極易發(fā)生井漏，因此防井漏是該井的重點(diǎn)工作。

2 井身結(jié)構(gòu)和井眼軌跡設(shè)計(jì)

2.1 井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

根據(jù)杏7－2－斜30井地層壓力預(yù)測(cè)及該區(qū)塊其它井下復(fù)雜情況，遵循斷層邊部不部署注水井的要求，對(duì)大斜度井均設(shè)計(jì)為采油井。在挖掘剩余油的同時(shí)不破壞原井組的注采關(guān)系，即設(shè)計(jì)大斜度井時(shí)要利用原井搭建好注采關(guān)系，由此保持注采平衡［3］。以安全、優(yōu)質(zhì)和高效鉆井為目的，利用 “站高點(diǎn)，掏墻角”的特殊挖潛方式，杏7－2－斜30井井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)表如表2所示。

表2 井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)表

表3 井眼軌跡設(shè)計(jì)表

2.2 井眼軌跡優(yōu)化設(shè)計(jì)

良好的井眼軌跡設(shè)計(jì)利于安全、優(yōu)質(zhì)、高效鉆井。結(jié)合該區(qū)塊構(gòu)造巖性特點(diǎn)，參照以往實(shí)際鉆井資料，優(yōu)選造斜點(diǎn)，科學(xué)制定造斜率，優(yōu)化設(shè)計(jì)杏7－2－斜30井井眼軌跡方案，即軌跡入靶點(diǎn)設(shè)計(jì)在SⅡ1，鉆至高臺(tái)子油層Ⅰ油層組 （GⅠ6＋7）油層，剖面上整個(gè)軌跡位于275＃與其分支部分?jǐn)鄬又虚g位置，井斜角平均38.7°（見表3）。

3 具體鉆井技術(shù)

3.1 防噴技術(shù)

淺層氣具有如下特點(diǎn):體積小，難以預(yù)測(cè)；壓力高，一旦井噴能使所有的鉆井液噴出；危險(xiǎn)性大，天然氣可能在幾乎沒有報(bào)警的情況就達(dá)到地面并引起井噴起火。為此對(duì)杏7－2－斜30井采取以下措施以確保施工安全:①下273.1mm套管，下深100m，井口安裝DZ35－07型封井器；②直井段采用?220mmPDC鉆頭＋?177.8mm鉆鋌× （17～18）m＋?210mm穩(wěn)定器＋?177.8mm鉆鋌×（8.5～9）m＋?210mm穩(wěn)定器＋?177.8mm鉆鋌× （8.5～9）m＋?158.8mm鉆鋌× （70～72）m＋?127.0mm鉆桿鐘擺鉆具組合鉆進(jìn)，確保環(huán)空通暢，減少泥包抽吸；③造斜段、穩(wěn)斜段采用?215.9mmPDC鉆頭＋?165mm單彎螺桿 （1.25°）＋浮閥＋?159mm無磁鉆鋌 （8～9mMWD）＋?159mm螺旋鉆鋌 （32～36m）＋?127mm斜坡鉆桿鉆具組合，采取復(fù)合與滑動(dòng)相結(jié)合的鉆進(jìn)方式，減少起下鉆次數(shù)；④鉆進(jìn)中控制鉆速，每鉆進(jìn)一個(gè)單根不少于15min；⑤進(jìn)行上提下放作業(yè)，每鉆進(jìn)一個(gè)單根上提下放3～5次，時(shí)間不少于10～30min；⑥堅(jiān)持短起下鉆，每鉆進(jìn)100m，短起下150m；⑦使用鉆具浮閥和方鉆桿下旋塞；⑧加強(qiáng)鉆井液的維護(hù)與管理，確保鉆井液性能符合設(shè)計(jì)要求，控制低黏度、低失水，并抑制水化以防止出現(xiàn)泥包現(xiàn)象；⑨在起鉆前要全面檢查井控設(shè)備，活動(dòng)一次封井器，確保井控設(shè)備靈活好用；⑩起鉆中，每起2柱灌一次鉆井液，杜絕連續(xù)灌鉆井液。

3.2 井眼軌跡控制技術(shù)

在直井段施工中，應(yīng)采取單點(diǎn)測(cè)斜的方式測(cè)井斜角、方位角，實(shí)時(shí)控制鉆進(jìn)參數(shù)，保證井斜角、水平位移在設(shè)計(jì)要求的范圍內(nèi)［4］。直井段結(jié)束后，起鉆換牙輪鉆頭進(jìn)行通井作業(yè)，投測(cè)多點(diǎn)修正剖面。在定向施工過程中，根據(jù)直井段井斜、位移情況，優(yōu)選造斜點(diǎn)、優(yōu)化剖面，選擇摩阻和扭矩相對(duì)較小的修正剖面施工，不斷優(yōu)化修正正待鉆施工剖面，始終選擇全角變化率小、摩阻扭矩小和施工效率高的修正剖面進(jìn)行施工。根據(jù)修正剖面設(shè)計(jì)造斜率按每10m井段進(jìn)行鉆進(jìn)方式的優(yōu)化，采取復(fù)合與滑動(dòng)相結(jié)合的鉆進(jìn)方式，確保軌跡平滑，降低摩阻和扭矩，從而達(dá)到優(yōu)化整個(gè)實(shí)鉆軌道的目的 （見圖1）。

圖1 實(shí)鉆井眼軌跡水平投影和垂直剖面圖

3.3 鉆井液潤(rùn)滑、防塌和攜砂技術(shù)

針對(duì)杏7－2－斜30井裸眼井段長(zhǎng)、井斜大、攜巖困難、磨阻扭矩大和鉆井液潤(rùn)滑性能要求高的特點(diǎn)，鉆井液體系必須具有抑制地層造漿、性能穩(wěn)定、潤(rùn)滑防塌和攜砂良好的性能，并能達(dá)到清潔井眼和有效傳遞鉆壓的目的。因此，一開轉(zhuǎn)入20～30m3泥漿，稀釋后開鉆。二開鉆水泥塞時(shí)充分洗井，避免水泥漿進(jìn)入泥漿池中。然后轉(zhuǎn)入15～20m3泥漿，并加入150～200kg兩性離子聚合物強(qiáng)包被劑 （FA－367），300kg降失水劑水解聚丙烯腈銨鹽 （NPAN），200kg褐煤樹脂 （SPNH），黏度控制在45s左右，濾失量小于6ml。對(duì)300～350m進(jìn)行預(yù)處理。加入200kg NPAN，300kg SPNH，300kg FT342，黏度控制在50～60s，濾失量小于5ml。定向后當(dāng)井斜角達(dá)到15°左右時(shí)，一次性加入4m3的原油，摩阻系數(shù)不超過0.12；加重前調(diào)整加重基漿黏度到40～45s，再補(bǔ)加400kg SPNH、500kg防塌劑FT342。加重后混原油4m3，并加入潤(rùn)滑劑1t、玻璃微珠1t，摩阻系數(shù)不超過0.10。每打一個(gè)單根，上提下放至少3遍，保證返砂。完鉆前混原油4m3，摩阻系數(shù)不超過0.1。鉆進(jìn)過程中補(bǔ)充聚合物膠液 （濃度0.5%～1%）并保持含量穩(wěn)定。視鉆井液性能及井下情況補(bǔ)加增黏劑、潤(rùn)滑劑、防塌劑、降濾失劑等處理劑，調(diào)整鉆井液的流變性，提高鉆屑攜帶能力，保證井眼清潔。鉆進(jìn)過程中用JN－A膠液維護(hù)鉆井液黏度，加重后用JN－A和復(fù)合甲基硅酸鈉維護(hù)。電測(cè)后通井，調(diào)整鉆井液性能達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，加入1t玻璃微珠循環(huán)到井底后方可起鉆下套管，然后用甲基硅醇鈉調(diào)整鉆井液性能，使其達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

3.4 雙斷層、欠壓層防漏鉆進(jìn)技術(shù)

杏7－2－斜30井井眼軌跡在2個(gè)斷層間穿過，如果井眼軌跡離斷層太近，易發(fā)生井漏。同時(shí)，SⅡ油層異常高壓，油層密度1.65～1.70g／cm3，PⅠ油層欠壓，也易發(fā)生井漏。因此，在施工過程中，嚴(yán)格控制井眼軌跡與斷層保持最佳距離。鉆進(jìn)至PⅠ油層前，進(jìn)行長(zhǎng)起通井，把復(fù)合鉆鉆具換成?215mmPDC鉆頭＋?212mm穩(wěn)定器＋?159mm無磁鉆鋌 （8～9m）＋?212mm穩(wěn)定器＋?159mm螺旋鉆鋌 （8.5～9m）＋?212mm穩(wěn)定器＋?159mm螺旋鉆鋌 （50～58m）＋?127mm斜坡鉆桿穩(wěn)斜鉆具組合轉(zhuǎn)盤鉆進(jìn)。同時(shí)，鉆井液中加入膠粒3t，隨鉆堵漏劑1t，復(fù)合堵漏劑4t，調(diào)整好鉆井液性能，關(guān)閉固控設(shè)備，隨鉆隨堵。調(diào)整鉆進(jìn)參數(shù)，增大排量，降低泵壓，控制機(jī)械鉆速，鉆進(jìn)一個(gè)單根不少于20min，每個(gè)單根大幅度上提下放3～5次，時(shí)間不少于20min，通過單點(diǎn)測(cè)斜進(jìn)行監(jiān)控，鉆過PⅠ油層后，更換成復(fù)合鉆鉆具。

4 現(xiàn)場(chǎng)施工效果

杏7－2－斜30井完鉆井深1239m，水平位移299.94m，最大井斜46.5°，機(jī)械鉆速13.77m／h，鉆進(jìn)周期349.58h，建井周期18d，6個(gè)靶點(diǎn)全部中靶且未發(fā)生任何工程事故復(fù)雜 （見表4）。

表4 實(shí)鉆靶窗數(shù)據(jù)表

［1］李巖，楊光明，史莉莉 .大斜度定向井在張店油田勘探開發(fā)中的應(yīng)用 ［J］.特種油氣藏，2011，22（5）:36－38.

［2］馮江鵬，周山紅，張新紅，等.K407－2大斜度雙靶心定向井鉆井技術(shù) ［J］.石油地質(zhì)與工程，2006，20（9）:27－30.

［3］劉小龍，靳秀蘭，張津，等 .冀東3號(hào)島大斜度井鉆井技術(shù) ［J］.石油鉆采工藝，2012，34（4）:7－11.

［4］黨克軍，楊英峰，何璟彬，等 .長(zhǎng)慶氣田定向井鉆井技術(shù)研究與應(yīng)用 ［J］.鉆采工藝，2011，32（7）:26－29.