薛友強(qiáng)

摘 要：水平段井眼軌跡控制難點(diǎn)主要是設(shè)計(jì)造斜井段和穩(wěn)斜井段。隨著油田勘探開發(fā)的深入，動(dòng)用儲(chǔ)量逐步轉(zhuǎn)向深層、復(fù)雜斷層、零散富集區(qū)發(fā)展，開發(fā)難度越來越大，水平井和定向井技術(shù)隨之快速發(fā)展。本文探討了水平井現(xiàn)場(chǎng)施工中井身剖面、井斜調(diào)整、靶點(diǎn)設(shè)置、摩阻、粘卡以及地層保護(hù)等關(guān)鍵技術(shù)。通過嚴(yán)格優(yōu)選鉆進(jìn)參數(shù)、合理的采用復(fù)合鉆進(jìn)，頻繁的短起下作業(yè)以及對(duì)鉆井液性能的及時(shí)調(diào)整和維護(hù)，實(shí)現(xiàn)了提高鉆井速度，減少成本，提高了鉆井效益的目的。

關(guān)鍵詞：水平井； 鉆進(jìn)參數(shù)；井身剖面 ；對(duì)策

前 言

隨著油田勘探開發(fā)的深入，動(dòng)用儲(chǔ)量逐步轉(zhuǎn)向深層、復(fù)雜斷層、零散富集區(qū)發(fā)展，開發(fā)難度越來越大，水平井和定向井技術(shù)隨之快速發(fā)展。依據(jù)垂直剖面圖也可以定義為水平位移大于或等于垂深兩倍的水平井或定向井。水平井與直井對(duì)比具有明顯優(yōu)勢(shì)。一是開發(fā)復(fù)雜斷塊油藏，可以鉆遇多個(gè)目的層，鉆遇厚度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于直井，節(jié)約了鉆井成本和布井?dāng)?shù)量；二是開發(fā)海上油田，尤其是近海油田，優(yōu)勢(shì)更為明顯，節(jié)約大量投資和海底設(shè)備；三是可以不過多受環(huán)保要求限制，有效控制地下儲(chǔ)量。

1水平井常規(guī)技術(shù)

1.1井眼軌跡

水平段井眼軌跡控制難點(diǎn)主要是設(shè)計(jì)造斜井段和穩(wěn)斜井段。水平段軌跡的控制直接影響了水平段合理位置。水平段延伸，造成導(dǎo)向工具鉆壓難以傳遞，摩阻增加，軌跡控制難度加大，加上鉆遇巖層的復(fù)雜性，軌跡控制難度更大。一般采取措施有（1）優(yōu)化鉆具組合。優(yōu)選“鉆頭+ 單彎螺桿動(dòng)力鉆具+ 欠尺寸扶正器+ 無磁鉆具+MWD”的單彎柔性倒裝鉆具組合，有助于加壓、造斜和井眼軌跡控制。（2）摩阻扭矩計(jì)算，采取軟件計(jì)算調(diào)整鉆進(jìn)參數(shù)。（3）造斜點(diǎn)的選擇。選取巖層穩(wěn)定、儲(chǔ)層發(fā)育相對(duì)較好，容易實(shí)現(xiàn)快速造斜。造斜井段采取圓弧形，減少摩阻扭矩。（4）隨鉆隨測(cè)。利用MWD 隨時(shí)監(jiān)測(cè)井眼軌跡，實(shí)時(shí)監(jiān)控底部鉆具組合與地層巖性的關(guān)系，調(diào)整滑動(dòng)鉆進(jìn)與復(fù)合鉆進(jìn)的時(shí)間和比例，控制井眼軌跡。

1.2井身剖面

大位移井井身剖面不能超過鉆柱扭矩最大值，能盡量增大延伸距離，降低摩阻和扭矩，減少套管磨損，改進(jìn)管材和鉆柱組合、測(cè)量下入能力。井身剖面設(shè)計(jì)有三種類型：（1）懸鏈線剖面。特點(diǎn)是鉆柱與井壁間的接觸力等于0，低扭矩。缺點(diǎn)是井身剖面壁井眼軌道長(zhǎng)，需要修正井身剖面。（2）增斜-穩(wěn)斜剖面。井身剖面造斜率較低（<2°/30m），采取大功率頂部驅(qū)動(dòng)裝置，配套重鉆柱結(jié)構(gòu)才能達(dá)到目的層。（3）下部井段造斜剖面。造斜點(diǎn)比較深，可以降低扭矩和套管磨損，使用低功率頂部裝置和輕鉆柱可以完成。

1.3鉆頭要求

大位移井鉆頭必須具有軸承使用周期長(zhǎng)，良好的保徑能力、掌背耐磨損和密封高溫下不容易失效。大位移井一般采取復(fù)合鉆井技術(shù)，設(shè)計(jì)實(shí)際轉(zhuǎn)速200r/min以上，鉆具組合在鉆頭圍繞軸線旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，類似做行星運(yùn)動(dòng)，使用用1.5°單彎螺桿，鉆頭牙掌和偏磨牙輪損壞嚴(yán)重，一般常用1°、1.25°兩個(gè)級(jí)別的單彎螺桿。影響鉆頭造斜重要的參數(shù)是彎角和彎矩，同時(shí)影響鉆頭的受力，彎角偏移過大，側(cè)向振動(dòng)較大，損壞井眼尺寸擴(kuò)大和螺桿鉆具。鉆頭每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，就會(huì)打亂齒圈的破碎環(huán)帶，井底破碎出現(xiàn)不均勻和不充分，容易磨穿牙輪齒槽較薄的殼體部位，導(dǎo)致鉆頭失效。復(fù)合鉆具在做行星運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，鉆具偏向下井壁形成環(huán)空，發(fā)生巖屑床堆積和滑移，造成鉆頭背錐、齒圈輪體和掌背磨損、沖蝕而減小鉆速。在水平段和斜井段，鉆頭在鉆具自重作用下，造成井壁側(cè)壓增大，增加側(cè)切作用后，在大井斜的環(huán)境下，產(chǎn)生摩擦熱導(dǎo)致密封失效；由鉆頭的受力情況可知，鉆頭受到井壁較大支撐力，牙輪出現(xiàn)偏轉(zhuǎn)，造成牙輪與牙掌的間隙過大，泥漿中的固體成分進(jìn)入密封空間劃傷密封圈，密封失效。再就是牙輪偏轉(zhuǎn)造成牙輪與牙掌軸頸的摩擦由面摩擦變?yōu)榫€摩擦，油膜損壞，軸承失效。

2 應(yīng)用實(shí)例

油田某井井口方位 1° 距離156m，位于濟(jì)陽坳陷東營凹陷鼻狀構(gòu)造帶斷塊，設(shè)計(jì)井斜深3460.43 m，垂深2833m。實(shí)際完鉆斜深3420.00m，垂深2841.47 m，水平段長(zhǎng)289.01m，水平位移750.87 m。井深結(jié)構(gòu)：一開：Φ444.5 mm*404 m 表層套管：Φ339.7 mm×401.64m.二開：Φ215.9 mm×3420.00 m 油層套管（含篩管）：Φ139.7 mm×3388.11m

3 施工難點(diǎn)

定向段造斜率要求高且井眼擴(kuò)大率小，滑動(dòng)鉆進(jìn)拖壓嚴(yán)重；該井設(shè)計(jì)油層2.5m，實(shí)際鉆進(jìn)時(shí)A靶油層僅為92cm，為尋找油層，反復(fù)調(diào)整井斜（甲方做出6次調(diào)整井斜），造成井眼曲率增大，送鉆困難；斜井段巖屑床堆積，造成攜砂困難；托壓時(shí)上提下放活動(dòng)鉆具，造斜率偏低，井斜稍有滯后，增加滑動(dòng)鉆進(jìn)增斜，難以保證井眼軌跡圓滑；水平井水平段存在的共性問題，一是摩阻增大，二是粘卡，長(zhǎng)時(shí)間靜止很容易粘卡；裸眼段長(zhǎng)，地層復(fù)雜，“上糊下掉”現(xiàn)象突出。在水平段施工中，首先要嚴(yán)格控制失水，同時(shí)在保護(hù)油氣層的前提下，合理控制鉆井液密度，防止井壁掉塊大量產(chǎn)生。

4施工問題處理

4.1 首先送鉆，水平井施工中，一般采用的是“切菜式”送鉆，少送勤送，一次送鉆一小截，送鉆時(shí)，觀察好靈敏針，送鉆不增鉆壓，保持持續(xù)送鉆，同時(shí)觀察工具面變化，保證好定向所需要的工具面。

4.2 脫壓造成的后果是滑動(dòng)送鉆鉆壓只增不回，同時(shí)工具面不發(fā)生變化，本井解決措施上提出一個(gè)單根，滑動(dòng)鉆進(jìn)到井底，脫壓嚴(yán)重，需要復(fù)合鉆劃眼修復(fù)井眼。

4.3 更換鉆具組合，容易造成定向困難，尤其是下入地質(zhì)導(dǎo)向儀器，因?yàn)殂@具的剛度和柔性發(fā)生變化。需要?jiǎng)澭蹃碚{(diào)整，計(jì)算好井深，甩掉2-3個(gè)單根，開泵劃至井底，多劃幾遍能保證好劃眼效果，在井斜角大于60°之后，需要采用倒置鉆具組合，把加重鉆桿放在井斜角較小井段或直井段。

4.4為保證井眼曲率圓滑，必須減少滑動(dòng)鉆進(jìn)的次數(shù)和井深，盡量保持復(fù)合鉆，在增斜段，不能大段滑動(dòng)鉆進(jìn)，每個(gè)單根采用滑動(dòng)鉆+復(fù)合鉆結(jié)合，在巖性軟，鉆時(shí)較快的井段，適當(dāng)?shù)幕瑒?dòng)鉆進(jìn)增井斜，這樣節(jié)約定向消耗的大量時(shí)間。同時(shí)結(jié)合設(shè)計(jì)，在前期施工中，欠井斜施工，避免在后期復(fù)合鉆增井斜太快，還需要滑動(dòng)鉆進(jìn)回扣井斜，影響鉆井進(jìn)度。同樣在水平段施工中，本井采用單彎后+擴(kuò)大器的穩(wěn)斜鉆具組合，減少了滑動(dòng)鉆進(jìn)，增加復(fù)合鉆，保證了井眼圓滑。

4.5 定期搞好短起下，本井井斜大于45°后每300米左右短起下一次，進(jìn)入水平段每100-150米左右短起下一次，以破壞巖屑床并將巖屑帶出。接單根每打完一個(gè)單根，劃2遍井眼后方可測(cè)斜，提泵上提摩阻還是很大，繼續(xù)劃，直到上提沒有問題，才能接單根。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱全塔. 孤平1 井超長(zhǎng)水平段水平井鉆井技術(shù)[J].石油鉆探技術(shù)，2016，33（6）：68-71.