段建軍

摘 要：通過理論研究和現(xiàn)場試驗，以國內(nèi)現(xiàn)有鉆井裝備條件為基礎(chǔ)，形成包括井眼軌跡控制技術(shù)、電磁波隨鉆測量技術(shù)、無固相鉆井液技術(shù)和欠平衡鉆井技術(shù)的長水平段水平井鉆井配套技術(shù)，并在實踐中表明，充氣全過程欠平衡鉆井技術(shù)提高了區(qū)塊機械鉆速，達到在鉆井過程中保護油氣層、及時發(fā)現(xiàn)油氣層和提高單井產(chǎn)量目的。本文總結(jié)了長水平段水平井井眼軌跡控制的基本方法，提出其他相關(guān)技術(shù)的發(fā)展建議，對于高效開發(fā)低孔低滲油氣田具有重要的指導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞：致密儲層；低孔低滲；巖性油氣藏；井壁穩(wěn)定；井眼軌跡控制

低孔、低滲、致密儲層型巖性油氣藏區(qū)內(nèi)構(gòu)造、斷裂不發(fā)育，總體為東北高、西南低的平緩單斜，平均坡降為6～9 m/km，地層傾角為13—160。局部發(fā)育鼻狀隆起，未形成較大的構(gòu)造圈閉。鉆井過程中，主要存在5方面的技術(shù)難點：一是砂體夾泥巖，井壁穩(wěn)定問題突出；二是地層研磨性強，鉆進效率低；三是水平段長，摩阻扭矩大，軌跡控制難度大；四是地層復(fù)雜、水平井段長、鉆井液性能要求高；五是低孔低滲儲層保護難度大。鑒于上述難點，有必要開展低孔低滲氣田長水平段水平井鉆井技術(shù)研究工作。目前水平段延伸鉆進的主要技術(shù)手段有2種：一是以復(fù)合鉆進和滑動鉆進為基礎(chǔ)的連續(xù)導(dǎo)向鉆井技術(shù)；二是旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技術(shù)。

1長水平段井眼軌跡控制技術(shù)

1.1復(fù)合鉆進技術(shù)

根據(jù)整體技術(shù)思路，選取3口試驗井井眼軌跡控制技術(shù)沒有本質(zhì)的不同，均使用了連續(xù)導(dǎo)向鉆井技術(shù)，只是所使用的欠尺寸扶正器和無磁鉆存在少許差別。鉆具組合為：？215.9 mm鉆頭+？172 mm 1.25。單彎螺桿鉆具+？（212、208、206）mm扶正器+單向閥+？127mm無磁鉆桿（無磁鉆鋌）l根+？165 mmEMWD無磁短節(jié)+？127 mm斜坡鉆桿×20根+？127 mm加重鉆桿×13根+？127 mm斜坡鉆桿+單向閥。上述鉆具組合在水平段旋轉(zhuǎn)鉆進情況下有微增井斜的特點，根據(jù)扶正器尺寸的不同，增井斜幅度稍有不同。實際上，A井使用了？208 mm和？206 mm 2種扶正器。在三開第一趟鉆使用了以？206 mm扶正器，穩(wěn)斜效果不理想。因此，在此后的水平段施工中使用了？208mm扶正器，水平段鉆進采取旋轉(zhuǎn)鉆進15～25 m后再滑動鉆進4—5m降井斜的井眼軌跡控制方法。其他井也使用了類似的井眼軌跡控制技術(shù)，只是使用的扶正器外徑不相同。B井水平段施工中使用了以？212mm扶正器，從井斜控制情況來看，其穩(wěn)斜效果優(yōu)于以？208mm扶正器。以？212 mm扶正器使用前期略有降斜效果，但由于地層研磨性強，鉆具磨損較快，導(dǎo)致扶正器外徑逐步減小，從而在扶正器外徑磨損至以？208 mm之前總體上呈現(xiàn)微降井斜一穩(wěn)斜一微增井斜的控制效果。

1.2鉆進參數(shù)優(yōu)選技術(shù)

滑動鉆進時，需要根據(jù)巖性變化合理調(diào)整定向工具面、機械鉆速、螺桿鉆具工況和鉆進井段，而且隨著水平井段不斷延伸，鉆壓傳遞困難的問題逐漸隨之減小，故鉆進參數(shù)優(yōu)選的空間相對較小。因此，在水平井段較長之后，滑動鉆進參數(shù)的調(diào)整主要依據(jù)立管壓力變化酌情調(diào)整。如斯倫貝謝公司為司鉆配備了精確的數(shù)字化立壓顯示器，以幫助司鉆準(zhǔn)確判斷井底鉆壓變化情況。復(fù)合鉆進時，根據(jù)巖性變化調(diào)整鉆進參數(shù)對井眼軌跡控制效果的影響將十分顯著。如A井在鉆遇灰黑色泥巖、鉆頭工況良好、鉆壓20—40kN的情況下，機械鉆速小于2 m/h，而鉆壓40—50 kN時，機械鉆速可保持為3.5～4。5 m/h，同時井斜略增；如每個單根劃眼3遍以上則可以保持穩(wěn)斜。一旦鉆壓達到60 kN以上，井斜變化率可達到4～70/100m，機械鉆速亦可達到6～10 m/h。鉆遇粗砂巖時，使用以12 mm扶正器、40～60 kN鉆壓鉆進，也可達到穩(wěn)斜效果。

2電磁波隨鉆測量技術(shù)

充氣欠平衡條件下鉆井液當(dāng)量密度約為O.8—0.9 g/cm3，常規(guī)的泥漿脈沖無線隨鉆測量MWD信號衰減嚴重，無法提供實時井下測量參數(shù)，因此，A、B井均使用了電磁波無線隨鉆測量儀器（EMWD）。電磁波通道的信息傳輸速度比水力通道更快，對鉆井液的質(zhì)量和鉆井泵的不均勻性要求更低，發(fā)送信息與鉆井液的充氣程度無關(guān)，不受井斜角大小、鉆井液（介質(zhì)）、鉆井方式（旋轉(zhuǎn)鉆或滑行鉆）等條件的限制。基于上述特點，電磁波MWD已經(jīng)成為有效解決充氣欠平衡條件下井下數(shù)據(jù)傳輸問題的關(guān)鍵技術(shù)。電磁波MWD主要由井下儀器和地面儀器組成。井下儀器由井下發(fā)射短節(jié)、流量開關(guān)及井下測量部分組成。地面儀器主要由信號接收天線、地面接口箱、安裝了專用軟件的電腦和司鉆顯示器組成。A、B井井均實現(xiàn)了使用電磁波MWD配合地質(zhì)導(dǎo)向測量工具實時監(jiān)測地層物性參數(shù)、適時調(diào)整井眼軌跡的目標(biāo)，具有相當(dāng)好的發(fā)展前景。

3無固相鉆井液技術(shù)

水平段設(shè)計長度均超過1200m，對鉆井液技術(shù)而言，存在3方面的技術(shù)難點：①水平段長，易形成大段巖屑床；②欠平衡狀態(tài)下不能形成有效濾餅，存在如何降低摩阻問題；③采取欠平衡鉆井工藝，井壁穩(wěn)定困難。

3.1充氣鉆井液技術(shù)

根據(jù)無固相鉆井液特點、充氣要求及鉆進技術(shù)難點，采取了以下維護措施。（1）鉆井液黏切指標(biāo)控制。在鉆進過程中，根據(jù)欠平衡鉆進特點及攜巖要求，鉆井液黏度控制為40～50 S，動塑比為0.35～0.60，靜切力為2～3 Pa或3—6 Pa，既滿足欠平衡脫氣要求，又滿足攜帶鉆屑要求。（2）鉆井液API失水指標(biāo)控制。補充抗氧劑，消耗部分氧含量減少對處理劑的降解，同時加大降失水劑的投入（降失水劑的加量為全井鉆井液量的7%～8%），控制API失水。（3）鉆井液密度指標(biāo)控制。采取部分置換的方法得以控制鉆井液基液密度，達到欠平衡鉆進要求。

3.2無固相鉆井液技術(shù)

（1）側(cè)鉆后沒有進行充氣欠平衡作業(yè)，相對于充氣情況下鉆井液的相對攜巖能力有所降低，因此，提高鉆井液的漏斗黏度大于45s，保證鉆井液的攜巖能力和攜巖效率。（2）側(cè)鉆后仍可能鉆遇泥巖，通過以下手段提高鉆井液的防塌性能：①提高鉆井液的黏度，控制鉆井液的流變性，鉆遇泥巖后鉆井液的黏度盡量控制在50 s以上，動切力大于10 mPa·s，動速比控制在0.6左右，減少鉆井液對井壁的沖刷，保證井壁穩(wěn)定；②提高鉆井液的抑制性，鉆遇泥巖后增大KPAM的用量，保證含量大于5%，同時加入甲酸鉀，盡量提高鉆井液的抑制性，增強防塌能力；③進一步降低鉆井液的失水，控制API失水為4.2—4.6 mL，減少自由水的侵入，提高防塌能力；④通過上述措施，提高了鉆井液的防塌抑制性能，保證了B井側(cè)鉆后近200m的泥巖段未出現(xiàn)坍塌。

參考文獻：

[1]苑書金.鄂爾多斯盆地區(qū)塊下石盒子組地震儲層預(yù)測技術(shù)的研究和應(yīng)用[J].石油地球物理勘探，2016，43（1）：48—52.