張佳音

（大慶鉆探工程公司鉆井二公司，黑龍江大慶163413）

D油田淺層水平井由于目的層埋深和井深均較淺，開發(fā)周期相對(duì)較短，為了節(jié)約成本技術(shù)套管下深淺，甚至取消了技術(shù)套管，導(dǎo)致裸眼井段較長(zhǎng)，造成新問題的同時(shí)，也導(dǎo)致施工中本來存在的問題被不同程度的“放大”，增加了鉆井施工的難度。

1 施工難點(diǎn)及存在問題

1.1 施工難點(diǎn)

（1）淺部地層成巖性差，膠結(jié)疏松，鉆井過程中易漏、易塌和堵鉆頭水眼。

（2）鉆井區(qū)塊部分探井黑帝廟油層見氣顯示，施工中易氣侵、易發(fā)生淺氣層井噴。

（3）N二段地層發(fā)育大段泥巖，泥巖吸水水化膨脹易剝落，造漿性能強(qiáng)，鉆井過程中易發(fā)生井塌、鉆具泥包及卡鉆事故。

（4）位于斷層附近的設(shè)計(jì)井，鉆井過程中易井漏。

（5）部分設(shè)計(jì)井P油層已投入注水開發(fā)，鉆井過程中易發(fā)徨油水侵。

（6）部分井地層傾角較大，最大地層傾角7.7°，鉆井過程中直井易斜，定向井直井段軌跡控制難度大。

（7）油層部位鉆進(jìn)時(shí)易油氣水侵、易井噴。

（8）井眼大，地層軟，造斜率不容易控制。大斜度穩(wěn)斜段，摩阻扭矩大。

1.2 存在問題

（1）D油田淺層水平井技術(shù)套管被取消后，裸眼段鉆遇大段泥巖，鉆井施工中鉆具泥包問題十分嚴(yán)重，2018年共施工30口水平井，發(fā)生泥包鉆具復(fù)雜15口井，占比高達(dá)50%。

（2）由于三維軌跡設(shè)計(jì)、裸眼井段增長(zhǎng)、水平段頻繁找層等原因，導(dǎo)致井眼軌跡不規(guī)則，造成鉆進(jìn)摩阻大、起下鉆遇阻、電測(cè)遇阻、下套管不暢等問題。

（3）受斷層影響，目的層構(gòu)造深度會(huì)發(fā)生變化，著陸垂深與設(shè)計(jì)有偏差，導(dǎo)致角度調(diào)整幅度較大，造成著陸時(shí)鉆進(jìn)速度極慢，嚴(yán)重制約了鉆井速度。

（4）由于油層薄、豐度低以及斷層發(fā)育等影響，在水平段鉆進(jìn)時(shí)頻繁找層，致鉆出的井眼不規(guī)則，鉆進(jìn)時(shí)摩阻扭矩大。

（5）技術(shù)套管取消后，水平井裸眼井段增長(zhǎng)，對(duì)鉆井液抑制性、潤(rùn)滑性要求大幅提高。

2 軌跡剖面設(shè)計(jì)優(yōu)化

井身剖面設(shè)計(jì)的原則：一是保證鉆井施工安全、快速、高效；二是盡量減小鉆機(jī)負(fù)荷；三是有利于采油工程。

從力學(xué)分析的角度和現(xiàn)場(chǎng)施工的具體情況來，在彎曲井段，隨著鉆柱所受張力的增加，鉆柱加在井壁上的力也增大，從而增大了鉆柱與井壁之間的摩擦阻力。因此，造斜點(diǎn)應(yīng)盡可能選的深一些，盡可能縮短造斜點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)的長(zhǎng)度。在滿足鉆井目的的前提下，應(yīng)可能選擇比較簡(jiǎn)單的剖面類型，力求彎曲軌道段最短，以減小井眼軌跡控制的難度和鉆井工作量，有利于安全、優(yōu)質(zhì)、高效鉆井，從而降低成本。

以往D油田淺層水平井多采用“直—增—穩(wěn)”三段制，三段制軌跡控制的特點(diǎn)是剖面簡(jiǎn)單、操作復(fù)雜，需要頻繁的測(cè)量井斜和方位數(shù)據(jù)，及時(shí)調(diào)整軌跡。但是,由于隨著淺層水平井的靶半徑的縮小、進(jìn)入目的層井斜的要求及滿足防碰要求。我們通過對(duì)比分析，得出結(jié)論在造斜段采用五段制“直—增—穩(wěn)—降—穩(wěn)”的軌跡，更能滿足設(shè)計(jì)對(duì)井眼軌跡控制的要求，這樣設(shè)計(jì)，井眼軌跡更加平滑，調(diào)整頻次降低，操作更加簡(jiǎn)單，同時(shí)在保證井身質(zhì)量的情況下，下移造斜點(diǎn)，減少了調(diào)整控制井段的長(zhǎng)度，井眼控制更加方便，大大提高了鉆井時(shí)效。

3 鉆具組合優(yōu)化設(shè)計(jì)

鉆具組合是我們有效控制井眼軌跡的手段之一，它的作用是讓井眼軌跡按照我們?cè)O(shè)計(jì)的方向進(jìn)行。隨著科技的不斷發(fā)展，水平井鉆具組合也在不斷地優(yōu)化，尤其是在隨鉆控制儀器及動(dòng)力鉆具不斷進(jìn)步后，增斜鉆具、穩(wěn)斜鉆具及井斜方位控制軟件均得到了不同程度的發(fā)展。我們針對(duì)淺層水平井井眼軌跡控制技術(shù)的特點(diǎn)、難點(diǎn)，結(jié)合鉆具組合的受力特點(diǎn)，通過分析五段制軌跡對(duì)鉆具組合的特殊要求，得出了五段制鉆具組合的受力特點(diǎn)，根據(jù)特點(diǎn)優(yōu)選了鉆具組合，保證了淺層水平井的順利中靶和安全、高效施工。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工特點(diǎn)優(yōu)選了3套鉆具組合如下所示：

（1）造斜段穩(wěn)斜鉆具組合：?215mmPDC+?199mm SST+?158mm NMDC+?199mm SST+?158mmDC+?199mmSST+?158mmDC+?127mm DP。該鉆具組合適用于造斜段，為穩(wěn)中偏“調(diào)”的鉆具組合，在穩(wěn)斜的同時(shí)可以通過動(dòng)力鉆具進(jìn)行快速井斜調(diào)整，保證造斜段的造斜率，提高中靶概率。

（2）水平段穩(wěn)斜鉆具組合：?215mmPDC+?199mm SST+?158mmNMDC+?158mmDC+?199mmST+?158mmDC+?199mmSST+?159mmDC+?127mm DP。該鉆具組合適用于水平段，為穩(wěn)中偏“控”的鉆具組合，水平段井斜變化較小，井斜控制以穩(wěn)為主。

（3）水平段調(diào)整鉆具組合：?215mmPDC+?158mm NMDC+?199mmSST+?158mmDC+?199mmS?ST+?158mmDC+?127mmDP。該鉆具組合主要是為水平段大幅度調(diào)整井斜所設(shè)計(jì)的，針對(duì)多靶點(diǎn)、井斜和方位調(diào)整頻次較高的地層，使用該鉆具組合可以快速實(shí)現(xiàn)對(duì)井斜和方位的調(diào)整。

4 淺層水平井軌跡控制技術(shù)

（1）D油田淺層水平井開發(fā)目的層以薄差、邊際油層為主，因此鉆井施工的特點(diǎn)是防碰繞障、井斜方位測(cè)量頻繁，因此工作之中是井眼防碰。實(shí)際工作中我們通過加強(qiáng)對(duì)臨井老井?dāng)?shù)據(jù)的分析，制定多種設(shè)計(jì)方案并進(jìn)行優(yōu)化；軌跡控制過程中，通過加密測(cè)量井斜和方位，及時(shí)分析數(shù)據(jù)，認(rèn)真計(jì)算和實(shí)時(shí)監(jiān)控，及時(shí)調(diào)整井眼軌跡，優(yōu)化鉆進(jìn)施工參數(shù)，滿足了井眼軌跡連續(xù)平滑的設(shè)計(jì)要求，降低了狗腿度，同時(shí)有效避免了井眼相碰復(fù)雜事故的發(fā)生。

（2）在實(shí)鉆軌跡控制過程中，在滿足地質(zhì)開發(fā)要求的前提下，我們一般采取軌跡落后控制的方法，效果很好。經(jīng)過多年的研究及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，實(shí)鉆軌跡落后控制，是一種對(duì)淺層水平井軌跡控制十分有益的方法，具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：一是較大幅度地增加了復(fù)合鉆進(jìn)井段的長(zhǎng)度，有效提高了機(jī)械鉆速；二是避免了因目的層上移，井斜超前造成的中靶失??；三是減少了因井斜控制不利引起的更換鉆具組合，減少了起下鉆次數(shù)，提高了鉆井時(shí)效。

5 鉆井液設(shè)計(jì)優(yōu)化

5.1 鉆井液體系優(yōu)選

針對(duì)淺層水平井施工技術(shù)難點(diǎn)，要求鉆井液具有很強(qiáng)的抑制性，抑制大段泥頁(yè)巖造漿；良好的封堵能力，有效封堵地層大孔隙和微裂縫；優(yōu)質(zhì)的潤(rùn)滑性能，保證長(zhǎng)裸眼段安全高效施工。為滿足以上施工要求優(yōu)選使用具有強(qiáng)抑制高潤(rùn)滑性的鉀鹽聚合物鉆井液體系。

維護(hù)要點(diǎn)：

（1）膨潤(rùn)土含量控制在3%左右，防止后期粘切過大，不好控制。

（2）膠液按進(jìn)尺補(bǔ)充，鉆井液藥品濃度大陽離子聚合物0.4%，小陽離子穩(wěn)定劑0.6%，保證鉆井液的抑制能力。

（3）鉆進(jìn)過程中用銨鹽、降粘劑及防塌降濾失劑水溶液調(diào)整好粘度、切力，維護(hù)好鉆井液性能。

（4）鉆進(jìn)過程根據(jù)施工摩阻情況加入適量的潤(rùn)滑劑以保證鉆井液潤(rùn)滑性能。

（5）鉆進(jìn)過程中按補(bǔ)充2%的隨鉆封堵材料，保證鉆井液的封堵性。

（6）強(qiáng)化固控設(shè)備的使用，振動(dòng)篩、除泥器使用率達(dá)到100%，離心機(jī)視現(xiàn)場(chǎng)情況使用。

6 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

在鉆進(jìn)過程中每打完一個(gè)單根要進(jìn)行充分循環(huán)劃眼后再鉆進(jìn)下一個(gè)單根，保證巖屑及時(shí)返出。2019年優(yōu)快鉆井技術(shù)在D油田淺層水平井施工中應(yīng)用6口井，鉆井時(shí)效達(dá)到了明顯的提高，相關(guān)數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 6口井施工情況

應(yīng)用的6口淺層水平井，平均井深2310m，平均鉆井周期20.33d，平均機(jī)械鉆速23.97m/h，施工順利無復(fù)雜情況發(fā)生。較紙上鉆井方案平均減少3.7d，鉆井時(shí)效較以往施工大大提高。

7 結(jié)論

（1）優(yōu)快鉆井技術(shù)可以有效提升D油田淺層水平井的鉆井時(shí)效。

（2）軌跡剖面設(shè)計(jì)和鉆具優(yōu)化為軌跡的實(shí)控提供了很大方便，提高了鉆井速度。

（3）淺層優(yōu)快鉆井技術(shù)為以后高效施工淺層水平井提供了技術(shù)保障。