范欽明

摘要：全液壓車載鉆機(jī)以其集成動(dòng)力頭優(yōu)勢，可有效的解決淺層石油大位移水平井施工中出現(xiàn)的加壓困難、水平鉆進(jìn)拖壓等技術(shù)難題，避免施工事故，提高鉆井效率，并配合漂浮下套管方法，降低下套管風(fēng)險(xiǎn)，提高下套管成功率，保證鉆井順利實(shí)施。

Abstract： With the advantages of integrated power head， the fully hydraulic vehicle drilling rig can effectively solve the technical problems such as pressure difficulties and horizontal drilling and drag pressure in the construction of shallow oil horizontal well with large displacement， avoid construction accidents， improve drilling efficiency， cooperate with the floating casing method， lower casing risk reduction， improve the success rate of the lower casing， and ensure the smooth drilling implementation.

關(guān)鍵詞：淺層石油;大位移水平井;車載鉆機(jī);鉆井工藝

Key words： shallow oil;large displacement horizontal well;mobile rig;drilling technology

中圖分類號(hào)：TE256? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-4311（2019）26-0185-02

0? 引言

水平井一直是國內(nèi)外各大油田促進(jìn)油氣勘探開發(fā)的主要手段之一，對低滲透油藏能加快井底滲流向擬線性流轉(zhuǎn)變，是延長油田解決石油開發(fā)多井、低產(chǎn)、低效的有效手段，也是老油田挖潛、提高采收率和開發(fā)質(zhì)量的重要途徑[1-2]。延長油田大部分位于陜北黃土高原，油藏埋深淺，覆蓋層厚，水平井位垂比普遍大于2.0，對大位移水平井施工造成了諸多困難。通過引入車載動(dòng)力頭鉆機(jī)和電磁波無線隨鉆測量儀及相關(guān)鉆井技術(shù)，可有效解決因位垂比大而產(chǎn)生的鉆井、下套管難題[3-4]，實(shí)現(xiàn)了淺層石油大位移水平井成功順利實(shí)施。本文以南泥灣油田劉553平1井為例。

1? 項(xiàng)目概況

劉553平1井位于山西省延安市寶塔區(qū)南泥灣油田劉臺(tái)區(qū)，屬陜北黃土塬區(qū)溝、梁、峁地貌，鉆遇地層主要有第四系、侏羅系延安組和三疊系，厚度分別為220m、70m和290，目的油層主要是長62油層，設(shè)計(jì)井深1666m，垂深580m，水平段長1004m，油層發(fā)育與砂體匹配關(guān)系較好，油層較厚區(qū)域主要分布在該井區(qū)中部區(qū)域，厚度穩(wěn)定，局部達(dá)12m以上。劉553平1井設(shè)計(jì)水平段油層厚度10～12m，平均約10m。

2? 施工技術(shù)難點(diǎn)

①該井垂深較淺，表土層厚，造斜曲率大，施工較困難;②水平段長，水平段鉆進(jìn)時(shí)容易拖壓，鉆頭鉆壓得不到保證，鉆效低甚至無法鉆進(jìn);③井眼曲率大，水平段長，臨界阻力角以上井段過短，套管下入難度大、風(fēng)險(xiǎn)高。

3? 施工工藝

3.1 井身結(jié)構(gòu)

該井鉆探目的層為延長組淺灰，灰色細(xì)粒長石砂巖與深灰色砂質(zhì)泥巖不等厚互層，根據(jù)試驗(yàn)地質(zhì)條件，結(jié)合目前水平井鉆井技術(shù)、設(shè)備及工具能力，采用 “單弧剖面”（直-增-水平）三段制剖面形式，如圖1所示。該剖面相對簡單，工具選擇方便，施工易于控制;三段制剖面彎曲（高造斜率段）井段相對較短，利于降低鉆柱下入摩阻，確保鉆具能夠安全順利通過彎曲段，利于鉆井成本控制，確定造斜率為7～9°/30m。

3.2 鉆具組合

一開直井段：Φ311.2mmPDC*0.3m+630*4A10雙母+Φ165mm鉆鋌*3+Φ127mm加重鉆桿+Φ127mm鉆桿。

二開直井段和造斜段：Φ215.9mm牙輪*0.37m+Φ172mm*1.5°螺桿*7.4m+4A11*410變徑接頭*0.34+411*410定向接頭*0.67+Φ165mm無磁鉆鋌*9.06+411*410天線接頭*1.32+Φ127mm加重鉆桿*1+Φ127mm鉆桿。

二開水平段：Φ215.9mmPDC*0.37m+Φ172mm*1.25°螺桿*7.4m+Φ212mm扶正器*0.72m+4A11*410變徑接頭*0.34+411*410定向接頭*0.67+Φ165mm無磁鉆鋌*9.06+411*410天線接頭*1.32+Φ127mm加重鉆桿*1+Φ127mm鉆桿。

3.3 鉆井參數(shù)

一開直井段：采用Ф311.2mmPDC鉆頭鉆進(jìn)，鉆壓控制在80kN以內(nèi)，保證井眼打直，使用30-50L/s的大排量，保證攜巖需要，轉(zhuǎn)速60-100rpm，，提高鉆井效率。

二開直井段及造斜段：采用Ф215.9mm三牙輪鉆頭鉆進(jìn)，保證造斜段增斜率，鉆壓控制在90-120kN，排量28-35L/s，泵壓6-10MPa，保證螺桿的正常工作。

三開水平段：采用Ф215.9mmPDC鉆頭鉆進(jìn)，鉆壓80-150Kn，排量28-30L/s，泵壓12-16MPa。

3.4 鉆井液配方及性能

一開鉆進(jìn)地層為第四系，主要保證井壁的穩(wěn)定性，防止漏失;二開定向段采用低固相泥漿，加入K-PAM膠液，防止由于處理劑加量不足造成井徑擴(kuò)大與失穩(wěn)，鉆遇砂巖段，可適當(dāng)加大K-PAM的加量，補(bǔ)充足量的防塌劑、降濾失劑、水基潤滑劑、地層壓力增強(qiáng)劑，以增加護(hù)壁能力，提高鉆井液的粘度和切力，增加攜屑、懸屑能力，保證巖屑及時(shí)返出，保證孔內(nèi)干凈，鉆井液性能應(yīng)滿足：粘度38-60s，密度1.05-1.08g/cm3，靜切力1-3Pa，動(dòng)切力2-8Pa，濾失量<15ml，泥餅<1.0mm，含沙量0.3-0.5%，pH值9-10;二開水平段在上段鉆井液體系的基礎(chǔ)上，加入足量的潤滑劑、聚合物降濾失劑，調(diào)節(jié)鉆井液的流變性能，同時(shí)增加潤滑性，降低孔內(nèi)鉆具磨阻，鉆井液性能滿足：粘度35-60s，密度1.05-1.12g/cm3，靜切力2-5Pa，動(dòng)切力5-10Pa，濾失量<10ml，泥餅<0.5mm，含沙量<0.3%，pH值9-10。

3.5 主要設(shè)備機(jī)具

該井垂深淺，二開直徑大，造斜難度大，采用常規(guī)鉆機(jī)施工困難，而選用CMD100型全液壓車載動(dòng)力頭鉆機(jī)可有效解決加壓難度大的難題，并配合SEMWD-2000電磁波無線隨鉆測井設(shè)備可有效提高鉆井效率。

CMD100型鉆機(jī)是北京天和眾邦勘探技術(shù)股份有限公司生產(chǎn)的全液壓車載鉆機(jī)，動(dòng)力頭行程15.2m;最大提升力100t，最大提升速度30.5m/min;最大給進(jìn)力14.5t，給進(jìn)速度55.5m/min;動(dòng)力頭轉(zhuǎn)速0-300r/min，最大扭矩24750Nm;定心盤工作臺(tái)基孔？準(zhǔn)508mm，工作臺(tái)擴(kuò)大狀態(tài)下開口尺寸？準(zhǔn)813mm。具有如下特點(diǎn)：①機(jī)動(dòng)性強(qiáng)，搬遷運(yùn)輸方便，工人勞動(dòng)強(qiáng)度小;②鉆機(jī)采用全液壓多回路控制，具備多項(xiàng)安全保護(hù)的功能，包括提升力限制、給進(jìn)力限制、扭矩限制、動(dòng)力頭給進(jìn)鎖定、鉆桿夾持能力調(diào)節(jié)等;③鉆機(jī)具有鉆壓調(diào)節(jié)功能，可根據(jù)地層情況、孔徑、鉆井工藝選擇準(zhǔn)確地控制鉆進(jìn)力的大小，滿足淺井定向鉆進(jìn)壓力需求和下套管壓力需求;④動(dòng)力頭可翹起至80°，主軸浮動(dòng)長度102mm，裝卸鉆桿方便，減少了鉆孔輔助時(shí)間，減輕了工人勞動(dòng)強(qiáng)度;⑤主軸具有制動(dòng)功能，進(jìn)行定向、水平鉆進(jìn)工作時(shí)避免主軸發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。

SEMWD-2000電磁波無線隨鉆測量系統(tǒng)是中國電子科技集團(tuán)第二十二研究所開發(fā)的正脈沖式無線隨鉆測量設(shè)備，井下設(shè)備與地面設(shè)備通過地磁波的通信方式進(jìn)行井下測量數(shù)據(jù)的傳輸，具有數(shù)據(jù)測量實(shí)時(shí)性高、數(shù)據(jù)傳輸快、鉆井液不受影響等優(yōu)點(diǎn)，并配備上下探測伽馬，可實(shí)時(shí)監(jiān)測水平段鉆進(jìn)情況，提高目的層鉆遇率，提高鉆井效率。

3.6 下套管

由于水平段比較長，采用常規(guī)下套管方法，套管下入風(fēng)險(xiǎn)高，為了保證生產(chǎn)套管安全下入，采用漂浮下套管方法。

生產(chǎn)套管結(jié)構(gòu)：Φ139.7mm浮鞋+Φ139.7mmn套管1根+Φ139.7mm浮箍+Φ139.7mm套管1根+Φ139.7mm浮箍+Φ139.7mm套管串+漂浮接箍+Φ139.7mm套管串+139.7mm短套管+Φ139.7mm套管串+聯(lián)頂節(jié)。

下套管前嚴(yán)格通井，加入不低于2%的潤滑劑，并控制好鉆井液性能，確保摩阻系數(shù)不大于0.35，另外套管下入過程中浮力較大，通過動(dòng)力頭加壓，使套管順利下入。

4? 取得成果

通過選用CMD100全液壓車載鉆機(jī)和SEMWD-2000電磁波無線隨鉆測井設(shè)備，優(yōu)化鉆井設(shè)計(jì)和鉆井技術(shù)參數(shù)，控制定向、下套管等關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了順利完井，完井周期30天，水平段目的層鉆遇率100%，綜合質(zhì)量良好。

5? 結(jié)論及建議

①全液壓車載動(dòng)力頭鉆機(jī)以其特殊的結(jié)構(gòu)模式，能夠提供加壓能力，可同時(shí)旋轉(zhuǎn)提升，是解決淺層油氣水平井鉆井技術(shù)難題的關(guān)鍵設(shè)備，并夠有效的防止鉆井事故，提高鉆井效率。②采用漂浮下套管方法可有效的解決大位移水平井下入難度大的難題，配合動(dòng)力頭加壓能力，有效的降低了下套管風(fēng)險(xiǎn)，提高下高管的成功率。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙毅，曹曉，趙倩，馬振鋒，李紅梅.延長油田水平井鉆井優(yōu)化設(shè)計(jì)及應(yīng)用[J].石油化工應(yīng)用，2014，33（10）：25-29.

[2]李偉峰，于小龍.延長東部超淺層大位移水平井鉆井技術(shù)難點(diǎn)與對策[J].非常規(guī)油氣，2017，4（01）：100-103，83.

[3]王新敏.CMD100型車載鉆機(jī)在煤層氣“L”型井施工中的應(yīng)用[A].中國地質(zhì)學(xué)會(huì)探礦工程專業(yè)委員會(huì).第十八屆全國探礦工程（巖土鉆掘工程）技術(shù)學(xué)術(shù)交流年會(huì)論文集[C].中國地質(zhì)學(xué)會(huì)探礦工程專業(yè)委員會(huì)：中國地質(zhì)學(xué)會(huì)探礦工程專業(yè)委員會(huì)，2015：4.

[4]張曉昂，劉衛(wèi)娟.煤層氣U型井套管完井施工工藝[J].探礦工程-巖土鉆掘工程，2013（z1）：274-275.

[5]羅紅芳，張文哲.延長油田復(fù)雜區(qū)塊水平井鉆井液優(yōu)化與應(yīng)用[J].當(dāng)代化工，2019，48（05）：1042-1045，1051.

[6]王磊，韓洋.油田淺層大位移水平井的應(yīng)用研究[J].石化技術(shù)，2017，24（05）：128.

[7]李偉，張文哲，鄧都都，李紅梅，王濤，王波，王驍男，李丹陽.延長油田水平井鉆井液優(yōu)化與應(yīng)用[J].鉆井液與完井液，2017，34（02）：75-78.

[8]劉云，李偉峰.延長油田淺層大位移水平井關(guān)鍵技術(shù)分析[J].石化技術(shù)，2016，23（10）：175.

[9]鄧都都.延長油田羅龐塬地區(qū)水平井鉆井液研究與應(yīng)用[D].中國地質(zhì)大學(xué)（北京），2016.