王政偉

（中國石油大慶鉆探工程公司鉆井三公司技術(shù)服務(wù)分公司，黑龍江大慶163413）

水平井是目前國內(nèi)外高效開發(fā)不同油氣藏有效方式之一，大慶外圍葡萄花油藏主要為特低豐度薄互層油藏，未動用儲量豐度平均18.8×104t/km，常規(guī)技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件下難以有效開發(fā)，老區(qū)挖潛厚油層剩余油同樣存在經(jīng)濟(jì)有效性的問題，隨著高精度地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用，利用水平井技術(shù)使這部分儲量經(jīng)濟(jì)有效動用成為可能。

1 工程概況

1.1 地質(zhì)概況

永165-平72井位于永樂油田臺肇地區(qū)，是一口常規(guī)水平井，該地區(qū)葡萄花油層裂縫比較發(fā)育，以高角度構(gòu)造裂縫為主，它們成組出現(xiàn)，切穿深度較大，具有方向性明顯、分布規(guī)則及相應(yīng)的縫面特征，在泥質(zhì)巖中還有少量的低角度順層滑脫裂縫，通過12口取芯井657.53m巖芯裂縫和273塊薄片微裂縫統(tǒng)計，臺肇地區(qū)葡萄花油層校正以后的平均巖芯裂縫線密度為0.62條/m，裂縫主要在層內(nèi)發(fā)育，其切穿深度一般小于1m，在平面上的延伸長度一般小于10m，水平井鉆進(jìn)過程中應(yīng)注意漏失問題。

1.2 井身結(jié)構(gòu)設(shè)計

永165-平72井井身結(jié)構(gòu)設(shè)計如下（設(shè)計參數(shù)見表1）：

井口坐標(biāo)：縱（X）5065127.64m；橫（Y）21650917.56m；

設(shè)計方位：磁方位271.93°；真北方位261.39°；網(wǎng)格方位260°；

完鉆垂深：1480.51m；完鉆斜深：2053.69m；水平位移：687.50m。

2 施工過程概況

2.1 直井段施工（0～1200m）

一開用?311.2mm PDC鉆頭鉆進(jìn)至1055m后下入?244.5mm表層套管。二開用?215.9mm鉆頭鉆至造斜點深度1200m。為確保直井段井身質(zhì)量，利用鐘擺鉆具組合和ESS測斜儀單點監(jiān)控井斜，定點測斜，起鉆前井斜為0.2°，小于設(shè)計要求的0.5°，為下一步定向鉆進(jìn)施工做準(zhǔn)備。

鉆具組合：?311.2mmPDC鉆頭+?203mm鉆鋌×2+?308mm螺旋穩(wěn)定器+?203mm變扣接頭+?197mm無磁鉆鋌+?203mm變扣接頭+?308mm螺旋穩(wěn)定器+?201mm變扣接頭+?178mm鉆鋌×6+?159mm變扣接頭+?159mm鉆鋌×6+?159mm變扣接頭。

2.2 造斜段施工（1200～1587m）

本井段選用1.5°?165mm螺桿為主力造斜工具，使用LWD進(jìn)行軌道監(jiān)控，施工中使用的1.25°螺桿的實際平均造斜率8.4°/30m，到井深1587m，井斜角86°，方位角262°，垂深井斜變化正常，基本與設(shè)計相吻合?？紤]到井眼清潔、井徑規(guī)則和下部施工要求等問題，施工過程中短起下3次，并充分循環(huán)鉆井液清潔井底，大幅度活動鉆具防止刮卡。

表1 永165-平72井井身軌跡設(shè)計參數(shù)

2.3 水平段施工（1587～1919m）

水平段施工以滿足地質(zhì)要求為主要目的，根據(jù)地質(zhì)要求，用原鉆具組合1.5°螺桿繼續(xù)增垂深向下探油底，到 1587m 時，井斜角 86.50°，方位 262.00°，垂深1473m，此時進(jìn)入油層，向上挑回到油層內(nèi)，起鉆換1.25°螺桿繼續(xù)水平段施工。水平段施工以旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)為主，輔以滑動鉆進(jìn)，到1919m時，井斜角86°，方位角260°，此時，油層物性顯示極差，已穿出油層，沒有找到油層完鉆。通過調(diào)整控制工具面與鉆井參數(shù)，實現(xiàn)微增微降，達(dá)到調(diào)整方位的目的，將井眼軌跡嚴(yán)格控制在設(shè)計靶點內(nèi)。由于水平段井斜大，工具面不容易穩(wěn)定，造成糾斜困難，整個水平段井眼軌跡波動較大。使用轉(zhuǎn)盤采用復(fù)合鉆進(jìn)能夠更好地清除巖屑床，水平段一般采用轉(zhuǎn)盤鉆穩(wěn)斜組合完成。水平段鉆進(jìn)，由于是目的層，巖性多為砂巖，選用6～7刀翼，小切削齒、短半徑的PDC鉆頭，配合螺桿鉆進(jìn)，機(jī)械鉆速非常理想。每鉆進(jìn)50～100m進(jìn)行短起下鉆，修復(fù)井壁，破壞巖屑床，防止復(fù)雜情況的發(fā)生。

3 鉆井液技術(shù)

3.1 直井段

該井直井段井徑大，地層松軟、易造漿，易發(fā)生井壁失穩(wěn)、攜巖性差等問題。因此鉆進(jìn)過程中要盡量使用大排量沖刷井壁，鉆井液要有良好的抑制性和攜巖性。該井段采用淡水配漿，鉆進(jìn)中不斷補(bǔ)入聚合物降濾失劑膠液，將鉆井液粘度調(diào)整至65s左右，pH值調(diào)整至8～9。表層套管下入前利用高粘切鉆井液進(jìn)行充分循環(huán)攜砂，清潔井眼，并加入一定量液體潤滑劑，以保證下套管和固井順利施工。鉆至造斜點前，不斷加入聚合物降濾失劑膠液進(jìn)行維護(hù)，抑制地層造漿，保證井眼規(guī)則和井壁穩(wěn)定。

3.2 造斜段和水平段

3.2.1 鉆井液性能要求

（1）潤滑性：水平井的井眼是彎曲的，在重力作用下鉆具總是靠向井壁。其接觸面積越大摩擦力就越大。這種摩擦力隨井深井斜的增加會越來越大，而這種摩擦力是水平井施工中必須克服的一大障礙，易發(fā)生井下事故。因此，為減少井下事故，水平井施工中必須提高體系的潤滑性。在鉆井液中加入足量的液體潤滑劑，提高極壓油膜的強(qiáng)度，配合石墨等固體潤滑劑改善泥餅表面潤滑性，控制中壓和高溫高壓濾失量，提高泥餅韌性，如能平衡地層壓力，應(yīng)盡量保持低密度鉆進(jìn)，特別是水平井段。

（2）攜砂性：攜巖能力是水平井段施工能否成功的關(guān)鍵。除工程上采取大排量洗井，提高鉆井液返速，進(jìn)行短起下鉆以破壞巖屑床之外，鉆井液流變性能的控制顯得尤為重要。實踐證明井斜在30°～60°時極易形成巖屑床，而巖屑床一旦形成想破壞是非常困難的。因為巖屑之間的摩擦力要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于巖屑與鉆井液之間的摩擦力，此時，鉆井液的沖刷力顯得微不足道，導(dǎo)致工程上必須短起下鉆破壞巖屑床，造成井下復(fù)雜，雖然紊流攜帶巖屑的能力較好，但不利于井壁穩(wěn)定，因此，我們主要是通過提高鉆井液的動塑比值，達(dá)到平板型層流來攜帶巖屑。

3.2.2 現(xiàn)場鉆井液維護(hù)

針對水平井特殊的鉆井液技術(shù)要求，該井采用乳液大分子聚合物鉆井液體系，以保證該井的順利鉆進(jìn)。斜井段鉆進(jìn)時，以聚合物膠液維護(hù)為主，加入0.5%～1.0%左右的粘土穩(wěn)定劑，控制地層的造漿，用PAC提高鉆井液的粘度和切力，保證鉆井液在造斜段的攜巖洗井能力。隨著井深增加，逐步加入JJPD和FT-1等防塌劑，提高鉆井液封堵防塌能力，維持井壁穩(wěn)定。同時，根據(jù)鉆屑返出情況及時調(diào)整鉆井液流變參數(shù)，動塑比控制在0.5～1.0，鉆進(jìn)中使用四級固控設(shè)備，控制固相含量以保證鉆井液性能穩(wěn)定。工程上配合短起下、長起等措施，修整井壁，破壞斜井段的巖屑床，降低井眼中的巖屑濃度。

進(jìn)入水平段前，將潤滑劑和封堵防塌劑有效含量提高至設(shè)計上限，加入一定量的復(fù)合抑制劑，并加入降濾失劑NH4-HPAN，進(jìn)一步優(yōu)化鉆井液性能，降低API和高溫高壓濾失量，減少濾液向地層中滲透。隨著水平位移的逐漸增加，根據(jù)井下情況及時補(bǔ)充聚合物防塌潤滑劑，摩擦系數(shù)控制在0.05以內(nèi)，保證鉆井液的攜巖性能和潤滑性能。若鉆井液的粘度與切力變低，加入生物聚合物XC來提高鉆井液的粘度與切力，保證攜帶懸浮鉆屑的要求。

3.2.3 鉆進(jìn)過程中出現(xiàn)托壓現(xiàn)象

造斜井段特別是井斜在30°～60°井段時易出現(xiàn)托壓現(xiàn)象，主要有2種原因，一是鉆井液體系的潤滑性能差，鉆具粘附在井壁；二是由于鉆井液的攜砂能力不好，不能及時地將巖屑攜帶干凈而形成巖屑床。針對第一種情況可以采用在鉆井液中增加潤滑劑加量及瀝青類封堵劑，同時在鉆井液中加入玻璃微珠或塑料小球等固體潤滑劑，提高鉆井液的潤滑性及護(hù)壁能力，降低摩擦阻力；針對第二種情況可以利用稠漿舉砂、提高鉆井液的粘度，調(diào)整鉆井液的流型，使其具有較高的動塑比，同時工程上要及時短起下鉆破壞巖屑床，解除托壓現(xiàn)象。

4 認(rèn)識與體會

（1）井眼軌跡控制方面。選擇合理的鉆具結(jié)構(gòu)有利于提高井眼軌跡控制精度，通過使用不同度數(shù)的單彎螺桿及調(diào)整鉆具組合，有利于達(dá)到穩(wěn)斜、微增、增斜目的，從而控制調(diào)整井眼軌跡的井斜、方位，進(jìn)入靶點，實現(xiàn)鉆井目的。同一種鉆具組合在不同初始井斜角井段造斜率不同，井斜越大，造斜率越高，鉆井參數(shù)也有一定的影響。同時，水平井鉆井應(yīng)加強(qiáng)對鉆具扭矩、摩阻和疲勞應(yīng)力的計算分析，加強(qiáng)鉆具的管理，選擇安全系數(shù)較大的鉆具入井，減少鉆具事故。

（2）鉆井液技術(shù)方面。維持鉆井液良好的潤滑性是解決托壓問題的關(guān)鍵，并使用好四級固控設(shè)備，最大限度地清除有害固相，始終維持低固相鉆進(jìn)。

（3）鉆頭使用方面。高效PDC鉆頭可以提高機(jī)械鉆速，節(jié)約鉆井周期，提高經(jīng)濟(jì)效益。井斜超過30°后，可考慮使用短半徑、小切削齒的PDC鉆頭鉆進(jìn)，提高機(jī)械鉆速。

（4）管理方面。鉆前徹底檢查設(shè)備隱患，防止鉆進(jìn)時設(shè)備故障引起井下復(fù)雜，并加大培訓(xùn)力度，開好班前班后會，使技術(shù)措施得到貫徹執(zhí)行。同時，加大了鉆井液投入力度，配備了完整的固控系統(tǒng)，堅持連續(xù)使用，抓好四級凈化，控制固相含量，保證鉆井液性能穩(wěn)定，減少摩擦阻力和扭矩，確保了井眼暢通，避免了井下復(fù)雜情況的發(fā)生。