李兵

（中國石油大慶鉆探工程公司鉆井技術(shù)研究院，黑龍江 大慶 163413）

英頁1H井位于松遼盆地中央坳陷區(qū)古龍凹陷西側(cè)英臺鼻狀構(gòu)造帶東翼，鉆探目的層位為青一段，兼探黑帝廟、薩爾圖、葡萄花、高臺子油層，探索“水平井+大規(guī)模體積壓裂”技術(shù)提高產(chǎn)量的有效途徑，加快資源有效動(dòng)用步伐[1-5]。設(shè)計(jì)井身為4717.81m，設(shè)計(jì)垂深為：2383.11m。目的層位地層壓力系數(shù)平均值1.0、破裂壓力系數(shù)1.8、低溫梯度4.6℃/100m，為保證該水平井能夠安全高效地鉆井，對該井進(jìn)行了鉆井方案優(yōu)化設(shè)計(jì)。

1 英頁1H井難點(diǎn)分析

英頁1H井為一口頁巖油水平井，地質(zhì)勘探風(fēng)險(xiǎn)高，目的層部分層位壓力較高存在超壓，鄰井復(fù)雜情況多，導(dǎo)致鉆井施工復(fù)雜，主要難點(diǎn)如下：

（1）由于速度場的變化，在時(shí)深轉(zhuǎn)換過程中可能會產(chǎn)生誤差，導(dǎo)致設(shè)計(jì)目標(biāo)層深度與實(shí)鉆深度不符，增加設(shè)計(jì)難度。

（2）根據(jù)地質(zhì)資料以及鄰井發(fā)生的復(fù)雜情況顯示，層位從姚二、三段至泉頭組，姚二、三段裂縫最為發(fā)育，為垂直裂縫。姚二、三段極易發(fā)生漏失，且上部為強(qiáng)水敏地層，下部青二、三段為破碎性不穩(wěn)定泥巖且不具備做技套條件。

（3）由地質(zhì)分層以及巖性分析可以看出，嫩江組200-1880m為水敏性地層，青山口組下部地層破碎性泥巖發(fā)育具有非常強(qiáng)的水敏性，井壁易失穩(wěn)，地層易坍塌青一段水平段長2133.20m，井壁穩(wěn)定難度大[6-7]。

（4）英臺及鄰近地區(qū)鉆井施工易發(fā)生井漏，鄰井英47、英X56和英391井在青一段發(fā)生了油氣侵（氣侵）；英30、英901井分別在青二、三段和姚二、三段發(fā)生漏失。

2 英頁1H井鉆井優(yōu)化設(shè)計(jì)

2.1 井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

針對松遼盆地中央坳陷區(qū)古龍凹陷英臺鼻狀構(gòu)造以及地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)要求，本井設(shè)計(jì)采用三開井身結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)依據(jù)如下：

一開采用Ф339.7mm套管下至水層底界下10-20m穩(wěn)定泥巖處，保護(hù)淺層水，建立井口并安裝井控裝置，為二開技術(shù)鉆井提供安全保證。

圖1 井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

二開采用Ф244.5mm技套，由于青二、三段破碎性泥巖不穩(wěn)定，不具備做技術(shù)套管的條件，因此二開下至姚一段底部穩(wěn)定泥巖處?？紤]地層的不穩(wěn)定性以及鄰井易發(fā)生井塌井漏等事故，封固姚二、三段易漏失層及以上強(qiáng)水敏地層，減少三開裸眼段長度，降低三開摩阻扭矩和施工風(fēng)險(xiǎn)，保障勘探開發(fā)，實(shí)現(xiàn)安全鉆進(jìn)。

三開全井下入P110×9.17mm生產(chǎn)套管，采用Ф215.9mm井眼鉆至設(shè)計(jì)井深。設(shè)計(jì)采用尾管固井，回接封固，保證套管整體壓裂實(shí)施。若承壓試驗(yàn)壓力允許，可選用全井下套管封固。

2.2 井眼軌跡設(shè)計(jì)

根據(jù)地質(zhì)靶點(diǎn)，采用逆推法設(shè)計(jì)井眼軌道[8-15]，造斜點(diǎn)1971.54m，造斜率4.5～4.8°/30m，靶前距393m，水平段長2133m，最終井斜角89.49°采用5段制雙弧雙增剖面，提高中靶率；依據(jù)《水平井施工技術(shù)規(guī)范》，設(shè)計(jì)造斜率為4.5～4.8°/30m，反算出造斜點(diǎn)為1971.54m。具體軌道設(shè)計(jì)見表1。

表1 井眼軌跡設(shè)計(jì)

2.3 鉆井液

鉆井液設(shè)計(jì)部分考慮到井壁穩(wěn)定優(yōu)化的問題，選用油基鉆井液抑制泥頁巖分散，選擇合理鉆井液密度平衡坍塌壓力。

一開設(shè)計(jì)采用具有良好和攜屑能力以及造壁性好的膨潤土混漿鉆井液，二開采用鉀鹽共聚物鉆井液，抑制嫩江組水敏性地層，三開青一段屬于頁巖油藏，地層具有非常強(qiáng)的水敏性和不穩(wěn)定性，目前還沒有水基鉆井液完成青一段頁巖油水平井的先例，所以該井三開設(shè)計(jì)采用油包水鉆井液體系，保證泥頁巖水平段安全鉆進(jìn)。

三開鉆井液密度根據(jù)鄰井施工經(jīng)驗(yàn)和地層孔隙壓力確定，英47井青一段發(fā)生油氣侵，經(jīng)循環(huán)鉆井液（密度1.23～1.25g/cm3）后油氣侵結(jié)束，古平1井三開1.38g/cm3。設(shè)計(jì)鉆井液性能參數(shù)如表2所示。

表2 鉆井液性能

2.4 鉆具組合及摩阻扭矩設(shè)計(jì)

一開采用PDC鉆頭加塔式鉆具組合設(shè)計(jì)大鉆鋌用量，控制參數(shù)，保證井眼開直，二開直井段采用PDC鉆頭+螺桿+單鐘擺鉆具組合設(shè)計(jì)，該井段采用單鐘擺鉆具組合防斜同時(shí)配備無磁鉆鋌加測斜保證井斜，為了井控安全，二開是應(yīng)配備齊鉆具內(nèi)防噴工具。三開造斜段采用PDC+螺桿+MWD的鉆具組合，水平段使用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向，儀器方面要確保工具造斜能力達(dá)到4.8°/30m左右，以滿足井眼軌跡設(shè)計(jì)曲率要求，根據(jù)井斜角變化情況，及時(shí)調(diào)整加重鉆桿位置在造斜點(diǎn)和著陸點(diǎn)附近，使加重鉆桿保持剛性，減少側(cè)向力。

摩阻扭矩分析通過軟件模擬，該井三開的最大扭矩為26.77kN·m，未超出允許極限，上提摩阻為178.4kN，下放摩阻為199.0kN，如圖2。

圖2 三開摩阻扭矩分析圖

3 實(shí)鉆效果

總體來看，復(fù)合鉆頭鉆進(jìn)后期速度較快，新鉆頭鉆進(jìn)鉆時(shí)在6.1m/h左右，進(jìn)尺普遍高，所鉆地層為青一段，巖性為灰黑色泥頁巖，所鉆地層為黑褐色油斑粉砂巖，地層巖性為砂層。地層較軟，三開前期PDC鉆頭鉆速明顯優(yōu)于復(fù)合，說明PDC鉆頭比較適合該地層，鉆速快，磨損較輕。又有旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向的配合，PDC鉆頭鉆速較快整體鉆進(jìn)較順利。

3.1各開次鉆速情況

本井使用全面鉆進(jìn)鉆頭共計(jì)4只，全井平均機(jī)械鉆速14.68m/h；一開平均機(jī)械鉆速24.7m/h，二開平均機(jī)械鉆速27.2m/h，三開平均機(jī)械鉆速9.08m/h。

一開地層相對松軟，使用了1只PDC，進(jìn)尺208m，純鉆時(shí)間23h，機(jī)械鉆速19.89m/h，鉆頭機(jī)械鉆速較快，起出鉆頭無明顯磨損。

二開地層相對變化浮動(dòng)大，使用311.2mmPDC鉆頭，機(jī)械鉆速27.2m/h，鉆頭機(jī)械鉆速較快，起出鉆頭無明顯磨損。

3.2 三開造斜段鉆頭使用情況

三開鉆進(jìn)過程中使用2只215.9mmPDC鉆頭：第一只井段為1889-2856m，進(jìn)尺967m，純鉆時(shí)間117.42h，平均機(jī)械鉆速8.23m/h。第二只井段為2856-4306m，進(jìn)尺1450m，純鉆時(shí)間146h，平均機(jī)械鉆速9.94m/h。

三開鉆進(jìn)井段1889-4306m，進(jìn)尺2417m，兩只鉆頭純鉆時(shí)間263.42h，平均機(jī)械鉆速9.17m/h。井深質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié)論

（1）合理的井身結(jié)構(gòu)，必封點(diǎn)的選取使得英頁1H井鉆井施工順利完成，沒有事故復(fù)雜情況發(fā)生。

（2）采用landmark軟件的wellplan模塊對各井段鉆具結(jié)構(gòu)、摩阻及扭矩進(jìn)行優(yōu)化，確保了井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性。

（3）通過對鉆具組合的合理優(yōu)化二開加強(qiáng)測斜二開以后，三開造斜段采用0.75～1.5°中空螺桿，水平段使用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向加入清砂接頭，避免形成巖屑床，防止了巖屑床堆積卡鉆等問題發(fā)生，有效縮短了鉆進(jìn)周期，提高了機(jī)械鉆速。

（4）三開設(shè)計(jì)采用具有良好的潤滑性的油包水鉆井液體系，保證泥頁巖水平段安全鉆進(jìn)，使得施工順利進(jìn)行。

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