毛德森，羅亮，高東陽(yáng)，成鵬飛，李鵬飛，董潤(rùn)科

1.中國(guó)石油新疆油田分公司 開發(fā)公司（新疆 克拉瑪依 834000）2.洲際海峽能源科技有限公司 新疆分公司（新疆 克拉瑪依 834000）

瑪湖10億噸級(jí)大油田是中國(guó)石油集團(tuán)公司“十三五”后兩年及“十四五”期間原油上產(chǎn)的最重要領(lǐng)域。新疆油田制定了“十四五”實(shí)現(xiàn)原油產(chǎn)量1795×104t的發(fā)展規(guī)劃；為了實(shí)現(xiàn)這一發(fā)展規(guī)劃，從2019 年開始在未來(lái)7 年內(nèi)每年要完成水平井鉆井300 余口，鉆機(jī)供需矛盾已經(jīng)成為制約實(shí)現(xiàn)這一發(fā)展目標(biāo)的瓶頸問(wèn)題，迫切需要大幅度提高鉆井速度、縮短鉆井周期。2018年在準(zhǔn)噶爾盆地重點(diǎn)探區(qū)勘探開發(fā)建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)指揮部的統(tǒng)一組織與協(xié)調(diào)下，在西部鉆探的大力支持與配合下，洲際海峽能源科技有限公司引進(jìn)了北美系統(tǒng)優(yōu)化鉆井理念和方法，在瑪131 示范區(qū)開展水平井提速先導(dǎo)性試驗(yàn)，達(dá)到了預(yù)期的提速效果，并于2019年在瑪2井區(qū)進(jìn)行推廣提速，效果顯著。北美某公司系統(tǒng)化鉆井優(yōu)化技術(shù)是借助KM-ERA鉆井優(yōu)化軟件和大數(shù)據(jù)，對(duì)施工井進(jìn)行系統(tǒng)化、全方位、高精度優(yōu)化分析，目前國(guó)內(nèi)同等功能和精度的鉆井優(yōu)化軟件尚且處于開發(fā)狀態(tài)，還未投入使用，部分油田的重點(diǎn)井有使用國(guó)外其他鉆井優(yōu)化軟件，但開放的功能有限，也沒(méi)有在國(guó)內(nèi)形成規(guī)?；瘧?yīng)用[1]。

1 瑪2井區(qū)簡(jiǎn)況

1.1 地質(zhì)簡(jiǎn)況

瑪北油田瑪2 井區(qū)位于準(zhǔn)噶爾盆地西北緣，距克拉瑪依110 km，南距瑪納斯湖約5 km，西距艾里克湖約2.5 km處，其北部為瑪北油田瑪湖131井區(qū)，西南部為艾湖油田瑪湖18 井區(qū)?，? 井區(qū)構(gòu)造位于準(zhǔn)噶爾盆地中央坳陷瑪湖凹陷西環(huán)帶瑪北斜坡帶，在瑪005 北斷裂帶、瑪003 西斷裂帶和瑪2 東斷裂帶之間，主力開發(fā)三疊系百口泉組百二段第二小層（T1b22）致密砂礫巖油層，完井方式為套管完井。三開主要鉆遇克上組灰褐色泥巖、克下組褐色泥巖、百三段和百二段致密砂礫巖。

三開地層巖石力學(xué),采用北美某公司ERA 優(yōu)化軟件建立地質(zhì)力學(xué)模型，并形成巖石力學(xué)模擬圖（圖1）。

圖1 中百口泉組原始地層空隙壓力當(dāng)量密度（ECD）為1.49 g/cm3，目前百口泉組地層空隙壓力當(dāng)量密度＜1.49 g/cm3；當(dāng)不同井深下的井筒壓力當(dāng)量密度＜高坍塌風(fēng)險(xiǎn)界線對(duì)應(yīng)的當(dāng)量密度時(shí)，井眼失穩(wěn)的風(fēng)險(xiǎn)很高；當(dāng)不同井深下的井筒壓力當(dāng)量密度＞該井深處的地層最小水平應(yīng)力對(duì)應(yīng)的當(dāng)量密度時(shí)，如果地層存在微裂縫，發(fā)生井漏的風(fēng)險(xiǎn)會(huì)比較大；當(dāng)不同井深下的井筒壓力當(dāng)量密度＞該井深處的地層破裂壓力當(dāng)量密度時(shí)，發(fā)生井漏的風(fēng)險(xiǎn)極高。根據(jù)巖石力學(xué)模擬結(jié)果發(fā)現(xiàn)瑪2井區(qū)內(nèi)所有井的三開巖石力學(xué)數(shù)據(jù)相差不大，但是鐵路南北分布的井，以及區(qū)塊邊緣井的巖石力學(xué)模擬結(jié)果相差會(huì)比較大一點(diǎn)。結(jié)合實(shí)鉆情況，發(fā)現(xiàn)鐵路北邊的井，地質(zhì)建模結(jié)果與實(shí)鉆情況吻合度要更高一些。

1.2 井身結(jié)構(gòu)及井眼軌跡簡(jiǎn)況

井身結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)見表1。井眼軌跡，瑪2井區(qū)井眼軌跡設(shè)計(jì)一般為“直井段-增斜段-穩(wěn)斜段-增斜段-水平段”五段式中半徑水平井。通常在三開開鉆后20 m左右開始造斜，造斜段一般在500～700 m，造斜率6°/30m～8°/30m，水平段一般在1400～2000 m。

表1 井身結(jié)構(gòu)

2 瑪2井區(qū)三開鉆井優(yōu)化技術(shù)

2.1 瑪2井區(qū)三開施工難點(diǎn)

三開密度窗口窄，克下組井眼失穩(wěn)和水平段井漏問(wèn)題很難得到平衡?，?井區(qū)克下組褐色泥巖易失穩(wěn)，密度偏低時(shí)會(huì)發(fā)生嚴(yán)重井眼垮塌，同時(shí)百口泉組T1b22水平段微裂縫較發(fā)育，鉆進(jìn)ECD易超過(guò)地層最小水平應(yīng)力，易發(fā)生井漏。水平段長(zhǎng)，井眼清潔難度大，易發(fā)生起下鉆困難及井眼堵塞問(wèn)題；以及井眼摩阻大，滑動(dòng)鉆進(jìn)托壓嚴(yán)重。

2.2 三開鉆井優(yōu)化技術(shù)

1）根據(jù)KM-ERA軟件巖石力學(xué)模擬圖，確定地層坍塌壓力、最小水平應(yīng)力和破裂壓力，優(yōu)選鉆井液密度在1.52～1.54 g/cm3，同時(shí)優(yōu)化鉆井液流變性、鉆進(jìn)排量和起下鉆速度，精細(xì)管理循環(huán)當(dāng)量密度ECD，預(yù)防地層失穩(wěn)和漏失。

2）利用北美某公司ERA水力學(xué)建模分析，精細(xì)控制ECD[2]。鉆進(jìn)及循環(huán)ECD 的控制：根據(jù)北美某公司ERA 水力學(xué)建模分析，ECD 主要受鉆井液密度、排量、轉(zhuǎn)速、鉆井液流變性和機(jī)械鉆速的影響。一般情況下，鉆井液密度基本不做大的調(diào)整，在正常的調(diào)整幅度下（鉆井液流變性調(diào)整幅度10%，排量調(diào)整幅度1～2 L/s），大斜度井段鉆井液流變性對(duì)ECD 影響最大，其次是排量（圖2）。綜合考慮井漏和井眼清潔問(wèn)題，通常在瑪2 井區(qū)水平段優(yōu)化的鉆井液6 轉(zhuǎn)值為5～6，盡可能降低高端流變性，優(yōu)化排量為14～16 L/s ，避免鉆進(jìn)ECD 大幅度超過(guò)地層最小水平應(yīng)力，發(fā)生井漏。

圖2 ECD分析優(yōu)化圖

抽汲ECD 的控制：瑪2 井區(qū)高坍塌風(fēng)險(xiǎn)井段3400～3600 m控制起鉆速度≤10 m/min（圖3），必要時(shí)進(jìn)行倒劃眼起鉆，避免抽汲誘導(dǎo)井眼失穩(wěn)。激動(dòng)ECD 的控制：井眼暢通情況下，下鉆激動(dòng)ECD 都不會(huì)超過(guò)鉆進(jìn)或循環(huán)時(shí)的ECD，因此在控制激動(dòng)ECD防止井漏時(shí)，主要考慮開泵時(shí)產(chǎn)生的激動(dòng)ECD。因此要求開泵前，先啟動(dòng)頂驅(qū)30 r/min，轉(zhuǎn)動(dòng)30～40 s，然后緩慢開泵，出口返出正常，扭矩、立壓正常，再逐步緩慢提高排量到正常排量，避免開泵過(guò)猛，激動(dòng)壓力過(guò)大，導(dǎo)致井漏。

圖3 抽汲ECD和激動(dòng)ECD對(duì)起下鉆速度敏感性分析圖

3）北美某公司井眼清潔理念及相關(guān)技術(shù)[3-4]。根據(jù)該公司提出的水平段井眼清潔的傳輸帶理念（圖4），優(yōu)化鉆井參數(shù)和工藝；同時(shí)借助KM-ERA摩阻扭矩分析，監(jiān)測(cè)井眼摩阻、扭矩發(fā)展趨勢(shì)，評(píng)估井眼清潔狀況，實(shí)現(xiàn)對(duì)鉆井參數(shù)和工藝的二次優(yōu)化。

圖4 井眼清潔傳輸帶示意圖

165.1 mm（6?″）井眼清潔推薦的參數(shù)。旋導(dǎo)：頂驅(qū)轉(zhuǎn)速≥100 r/min，排量造斜段17～19 L/s，水平段14～16 L/s，鉆井液6 轉(zhuǎn)值造斜段4-5，水平段5-6。1.25°螺桿：井斜60°以后頂驅(qū)轉(zhuǎn)速70～80 r/min，排量造斜段17～19 L/s，水平段14～16 L/s，鉆井液6 轉(zhuǎn)值造斜段4～5，水平段5～6。該公司根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)大數(shù)據(jù)分析、軟件模擬和實(shí)驗(yàn)室結(jié)果得出的一套水平井大斜度井段（井斜＞60°）井眼清潔理念。當(dāng)井眼直徑平方/鉆桿直徑平方＜3.25 時(shí)，遵從小井眼清潔法則：最低轉(zhuǎn)速60～70 r/min，120 r/min為最佳，鉆井液6轉(zhuǎn)值=井眼直徑（單位英寸）×（0.8～1）倍，環(huán)空返速最低0.75 m/s，最佳1 m/s。當(dāng)井眼直徑平方/鉆桿直徑平方＞3.25 時(shí)，遵從大井眼清潔法則：最低轉(zhuǎn)速120 r/min，180 r/min 為最佳，鉆井液6 轉(zhuǎn)值=井眼直徑（單位英寸）×（1～1.2）倍，環(huán)空返速最低0.75 m/s，最佳1 m/s。轉(zhuǎn)速、排量和鉆井液6轉(zhuǎn)值是水平井大斜度井段井眼清潔的關(guān)鍵參數(shù)，這3 個(gè)參數(shù)必須全部滿足才能達(dá)到井眼清潔的效果，否則井眼清潔效果會(huì)比較差，如果這3個(gè)參數(shù)進(jìn)一步強(qiáng)化提高，井眼清潔效果會(huì)更好；當(dāng)井漏風(fēng)險(xiǎn)較高時(shí)，就需要綜合考慮井漏風(fēng)險(xiǎn)、設(shè)備能力等因素，進(jìn)行二次合理優(yōu)化，盡可能地提高轉(zhuǎn)速，控制鉆井液6 轉(zhuǎn)值和排量走井眼清潔所需的最低要求，這樣既能滿足井眼清潔，也能控制ECD，降低井漏風(fēng)險(xiǎn)。

該公司井眼清潔判斷分析手段及措施。利用實(shí)際采集到的上提、下放懸重和空轉(zhuǎn)扭矩值（上提、下放懸重和空轉(zhuǎn)扭矩值采集方法：每鉆完一個(gè)立柱后，停頂驅(qū)，以6～10 m/min的速度，上提至少一個(gè)單根，記錄平穩(wěn)的上提懸重值；然后以6～10 m/min 的速度，下放至少一個(gè)單根，記錄平穩(wěn)的下放懸重值），借助ERA鉆井優(yōu)化軟件對(duì)井眼上提、下放摩阻系數(shù)和扭矩摩阻系數(shù)進(jìn)行分析，評(píng)估井眼清潔狀況。鉆進(jìn)期間扭矩摩阻趨勢(shì)出現(xiàn)增加，排除鉆井液潤(rùn)滑性、泥餅質(zhì)量、地層原因和軌跡原因后，就預(yù)示著井眼清潔存在問(wèn)題，可能是鉆屑導(dǎo)致的，也可能是井眼失穩(wěn)導(dǎo)致的[5]。井眼清潔措施：進(jìn)一步優(yōu)化、強(qiáng)化鉆進(jìn)參數(shù)（轉(zhuǎn)速、排量、鉆井液6 轉(zhuǎn)值）；增加接立柱前的劃眼循環(huán)時(shí)間，必要時(shí)停止鉆進(jìn)，循環(huán)至少1.5 個(gè)遲到時(shí)間去清潔井眼，劃眼及循環(huán)參數(shù)不低于鉆進(jìn)參數(shù)；起鉆前根據(jù)KM-ERA模擬出的井眼清潔所需最小循環(huán)時(shí)間，充分徹底循環(huán)井眼干凈，直到振動(dòng)篩干凈為止；起鉆出現(xiàn)過(guò)提，要求下鉆1～3柱至正常井段，循環(huán)井眼干凈后再嘗試吊卡起鉆，或進(jìn)行倒劃眼起鉆至井斜30°，然后再循環(huán)至少1.5個(gè)遲到時(shí)間，徹底充分清潔井眼后再吊卡起鉆。完鉆后雙扶鉆具組合倒劃眼起鉆至井斜30°井斜，循環(huán)至少1.5個(gè)遲到時(shí)間，然后吊卡起鉆，不通井直接電測(cè)或下套管。

4）利用ERA軟件模擬計(jì)算，對(duì)比分析MSE機(jī)械比能與CCS 巖石強(qiáng)度曲線（圖5），優(yōu)化鉆井參數(shù)及措施，提高鉆井效率和鉆頭、螺桿壽命；同時(shí)也能夠判斷螺桿或鉆頭是否損壞（含鉆頭泥包）[6]。

圖5 MSE機(jī)械比能與CCS巖石強(qiáng)度曲線對(duì)比分析圖

MSE=井下鉆壓/井筒面積+120π×轉(zhuǎn)速×井下扭矩/井筒面積×機(jī)械鉆速。

MSE 接近巖石抗壓強(qiáng)度則說(shuō)明破巖效率高，鉆井效率高。當(dāng)MSE超過(guò)CCS時(shí)，預(yù)示著鉆頭選型可能不夠合理，或鉆井參數(shù)使用不當(dāng)，大量能量做了無(wú)用功（比如粘滑、振動(dòng)和渦動(dòng)消耗的能量），需要優(yōu)選鉆頭，優(yōu)化鉆井參數(shù)，改善鉆井效率，提高鉆頭、螺桿壽命。

粘滑高的解決措施：優(yōu)選鉆頭；控制低密度固相含量≤6%，提高泥餅質(zhì)量，提高鉆井液潤(rùn)滑性；提高轉(zhuǎn)速，降低鉆壓；倒劃眼短起下鉆。振動(dòng)/渦動(dòng)的解決措施：優(yōu)選鉆頭；增加鉆壓，降低轉(zhuǎn)速。

鉆頭使用到中、后期，當(dāng)MSE 持續(xù)大幅度超過(guò)CCS時(shí)，且伽馬和電阻率曲線基本平穩(wěn)、地層巖性未變，鉆壓、轉(zhuǎn)速基本未變，立壓發(fā)生變化，機(jī)械鉆速降低，鉆頭或螺桿很可能出問(wèn)題了。

5）該公司KM-ERA 軟件模擬分析下鉆摩阻趨勢(shì)，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)決策，提高鉆井速度。根據(jù)KM-ERA軟件模擬出的井眼下放摩阻系數(shù)，來(lái)分析判斷下鉆情況，提前預(yù)測(cè)因井眼摩阻導(dǎo)致的下鉆遇阻和滑動(dòng)鉆進(jìn)無(wú)法進(jìn)行等問(wèn)題，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)做出正確判斷和決策，提高施工速度。從圖6 可以看出不同井深下的下放懸重，以及預(yù)測(cè)下鉆發(fā)生螺旋屈曲鎖死的具體井深，當(dāng)下放摩阻系數(shù)是0.37 時(shí)，下鉆到5000 m時(shí)，鉆具發(fā)生螺旋屈曲鎖死，將無(wú)法下放，需要?jiǎng)澭鄣降住Ｈ缫蚓勰ψ璐?，?dǎo)致下鉆困難或無(wú)法下放鉆具時(shí)（摩阻大，鉆具發(fā)生螺旋屈曲鎖死），采用正常鉆進(jìn)參數(shù)，正常下放速度，劃眼到井底即可，不用反復(fù)或緩慢劃眼，以免浪費(fèi)時(shí)間；如果預(yù)測(cè)出水平段后期因井眼摩阻大，無(wú)法進(jìn)行滑動(dòng)鉆進(jìn)時(shí)，可指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)提前組織旋導(dǎo)鉆具組合，或通過(guò)提高鉆井液潤(rùn)滑性、降低低密度固相含量和改善泥餅質(zhì)量等措施，降低井眼摩阻，提高鉆井速度。

圖6 上提、下放懸重對(duì)摩阻系數(shù)敏感性分析圖

6）該公司KM-ERA 軟件模擬分析空轉(zhuǎn)扭矩和靜態(tài)扭矩趨勢(shì)（圖7），預(yù)測(cè)粘吸卡鉆風(fēng)險(xiǎn)，防止粘吸卡鉆?，? 井區(qū)三開鉆井液密度高，粘吸卡鉆風(fēng)險(xiǎn)大。施工中利用實(shí)際采集到的靜態(tài)扭矩和空轉(zhuǎn)扭矩值（根據(jù)按照優(yōu)化工程師要求，在每次測(cè)斜結(jié)束后，保持鉆具不動(dòng)，啟動(dòng)頂驅(qū)30 r/min，記錄扭矩峰值，即為靜態(tài)扭矩；然后提高轉(zhuǎn)速至正常的鉆進(jìn)轉(zhuǎn)速，記錄比較平穩(wěn)的扭矩值，即為空轉(zhuǎn)扭矩），評(píng)估井眼粘吸卡鉆風(fēng)險(xiǎn)，當(dāng)靜態(tài)扭矩與空轉(zhuǎn)扭矩值比較接近，意味著粘吸卡鉆風(fēng)險(xiǎn)很低，當(dāng)靜態(tài)扭矩值和空轉(zhuǎn)扭矩值差值≥4 kN·m時(shí)，粘吸卡鉆的風(fēng)險(xiǎn)會(huì)比較大，需要調(diào)整鉆井液性能，采取預(yù)防粘吸卡鉆相關(guān)技術(shù)措施，降低粘吸卡鉆風(fēng)險(xiǎn)。在瑪2 井區(qū)施工的21口井中，通過(guò)監(jiān)測(cè)空轉(zhuǎn)扭矩和靜態(tài)扭矩差值變化，評(píng)估粘吸卡鉆風(fēng)險(xiǎn)，在預(yù)防粘吸卡鉆方面起到了很好的效果。

圖7 轉(zhuǎn)扭矩和靜態(tài)扭矩對(duì)摩阻系數(shù)敏感性分析圖

7）該公司KM-ERA軟件進(jìn)行工程力學(xué)建模，通過(guò)對(duì)等效拉力對(duì)鉆壓敏感性分析，判斷復(fù)合鉆進(jìn)時(shí)鉆柱發(fā)生螺旋屈曲前的最大鉆壓（圖8），避免了鉆具在螺旋屈曲狀態(tài)下的疲勞傷害；以及通過(guò)等效拉力對(duì)摩阻系數(shù)敏感性分析，確定最大過(guò)提量（圖8），避免出現(xiàn)拉斷鉆具事故。

圖8 114.3 mm鉆桿拉應(yīng)力對(duì)鉆壓和摩阻系數(shù)敏感性分析圖

鉆柱在螺旋屈曲狀態(tài)下，復(fù)合鉆進(jìn)時(shí)鉆柱受力復(fù)雜，容易發(fā)生鉆具疲勞傷害，發(fā)生鉆具事故。通過(guò)KM-ERA軟件進(jìn)行模擬計(jì)算，確定鉆柱發(fā)生螺旋屈曲前的最大鉆壓，要求復(fù)合鉆進(jìn)不能長(zhǎng)時(shí)間超過(guò)這個(gè)鉆壓，避免鉆桿發(fā)生疲勞傷害。鉆柱在彎曲應(yīng)力狀態(tài)下，抗拉強(qiáng)度與直井中的抗拉強(qiáng)度完全不同，薄弱位置不再僅僅是井口附近的鉆具，如果鉆柱位于造斜段大狗腿、軌跡不好的井段，鉆柱的抗拉和抗扭強(qiáng)度都會(huì)有不同程度的降低，出現(xiàn)起鉆遇卡或卡鉆時(shí)，最大上提噸位不能再參考鉆具本身的抗拉強(qiáng)度，否則發(fā)生拉斷鉆具的風(fēng)險(xiǎn)較大。通過(guò)KM-ERA 軟件對(duì)整個(gè)鉆柱從上到下的等效拉應(yīng)力進(jìn)行分析（等效拉應(yīng)力是將拉應(yīng)力、彎曲應(yīng)力、扭矩應(yīng)力綜合后一種等效合力），確定薄弱點(diǎn)的抗拉強(qiáng)度，以及井口的過(guò)提量，避免發(fā)生拉斷鉆具事故。

3 瑪2井區(qū)三開完井優(yōu)化技術(shù)

1）完鉆后按照KM-ERA 軟件模擬的井眼清潔所需最小循環(huán)時(shí)間和推薦的井眼清潔參數(shù)，充分循環(huán)清潔井眼，然后倒劃眼起鉆至井斜30°，倒劃眼參數(shù)為推薦的清潔參數(shù)，倒劃眼速度≤5 m/min，倒劃眼結(jié)束后循環(huán)至少1.5 個(gè)遲到時(shí)間，充分清潔井眼后（圖9），吊卡起鉆，直接電測(cè)[7-8]。

圖9 倒劃眼井眼清潔效果圖

2）電測(cè)結(jié)束后，下入四扶通井（通井鉆具組合：Φ165.1 mm 鉆頭+雙母+Φ160 mm 扶正器+Φ114.3 mm加重鉆桿1根+Φ160 mm扶正器+Φ160 mm扶正器+Φ114.3 mm 加重鉆桿1 根+Φ160 mm 扶正器+Φ 114.3 mm 加重鉆桿1 根+Φ114.3 mm 鉆桿），充分循環(huán)井眼，直到振動(dòng)篩干凈為止，要求每循環(huán)一個(gè)遲到時(shí)間，卸一個(gè)立柱，避免長(zhǎng)時(shí)間沖刷同一井段，同時(shí)提高井底附近的井眼清潔度，井眼循環(huán)干凈后，打入高潤(rùn)滑性封閉漿（4%～5%液體潤(rùn)滑劑+1%～2%固體潤(rùn)滑劑+2%～3%聚合醇+1%～2%玻璃球），封閉整個(gè)斜井段和水平段，吊卡起鉆。通井優(yōu)選倒角30°、包角330°和大排屑槽（排屑槽過(guò)流面≥環(huán)空過(guò)流面積的35%）的扶正器（圖10），提高扶正器的通過(guò)性，降低憋泵風(fēng)險(xiǎn)，提高通井安全[9]。

圖10 推薦的扶正器倒角和包角圖

3）通過(guò)分析鉆進(jìn)期間（尤其是最后一趟鉆）和通井期間的井眼摩阻系數(shù)情況，并將所有鄰井鉆進(jìn)和通井期間井眼摩阻系數(shù)與其實(shí)際下套管時(shí)的摩阻系數(shù)進(jìn)行對(duì)比分析，得出一個(gè)鉆進(jìn)和通井期間摩阻系數(shù)與實(shí)際下套管摩阻系數(shù)的關(guān)系經(jīng)驗(yàn)值。借助這個(gè)經(jīng)驗(yàn)值來(lái)預(yù)測(cè)本井實(shí)際下套管的井眼摩阻系數(shù)，最后將本井預(yù)測(cè)的下套管摩阻系數(shù)與ERA模擬出的本井常規(guī)法下套管所允許的最大井眼摩阻系數(shù)（圖11）進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果來(lái)優(yōu)化下套管措施。如果預(yù)測(cè)的本井下套管摩阻系數(shù)≤ERA模擬的常規(guī)法下套管所允許最大井眼摩阻系數(shù)，選擇常規(guī)法下套管。如果預(yù)測(cè)的本井下套管摩阻系數(shù)＞ERA 模擬的常規(guī)法下套管所允許最大井眼摩阻系數(shù)，選擇漂浮下套管或旋轉(zhuǎn)下套管。

圖11 下套管懸重對(duì)摩阻系數(shù)敏感性分析圖

應(yīng)用案例：MaHW2050 井完鉆井深5422 m，造斜點(diǎn)3200 m，造斜段段長(zhǎng)接近500 m，水平段段長(zhǎng)超過(guò)1700 m。完鉆后根據(jù)最后一趟鉆鉆進(jìn)期間的摩阻系數(shù)和通井期間的摩阻系數(shù)情況，結(jié)合鄰井已完成井的歷史數(shù)據(jù)資料，預(yù)測(cè)出本井下套管摩阻系數(shù)將會(huì)在0.38左右（ERA軟件模擬出下套管摩阻系數(shù)不超過(guò)0.41，采用常規(guī)下套管方式能夠?qū)⑻坠芟碌筋A(yù)訂井深5404.76 m），最終實(shí)際下套管摩阻系數(shù)和預(yù)測(cè)的下套管摩阻系數(shù)基本吻合，僅用了30 h將套管順利下到預(yù)訂位置。

4）套管扶正器優(yōu)選、放置，及柔性引鞋管串的優(yōu)化[10-11]。套管扶正器選擇倒角30°、包角330°、大排屑槽（排屑槽過(guò)流面≥環(huán)空過(guò)流面積的35%）的剛性和滾柱扶正器，交替放置在大斜度井段和水平段，滾柱扶正器的輪要大，否則在水平段起不到作用；整體式彈性扶正器不要放到水平段和大斜度井段，否則會(huì)增加下套管摩阻。柔性引鞋管串的優(yōu)化，從第一根套管開始采用一前一后2 個(gè)緊挨著的扶正器，然后隔開兩根套管，在第三根套管下部安裝扶正器，之后按照正常做法安裝扶正器，這樣套管引鞋居中度會(huì)比較好，且引鞋管串柔性和通過(guò)性也會(huì)更好一些。

5）KM-ERA 軟件模擬分析下套管激動(dòng)ECD，給出合理的下套管速度（圖12），防止下套管激動(dòng)ECD超過(guò)地層最小水平應(yīng)力或地層破裂壓力，避免發(fā)生井漏。

圖12 下套管激動(dòng)ECD對(duì)下套管速度敏感性分析圖

4 實(shí)施效果對(duì)比

2019 年海峽科技借助北美某公司先進(jìn)鉆井理念，在瑪湖推廣區(qū)瑪2井區(qū)共完成21口井技術(shù)提速服務(wù)，主要為三開造斜段、水平段和完井作業(yè)技術(shù)提速服務(wù)，效果良好，平均三開鉆、完井周期由之前的80.8天縮短至53.95天，提速33.23%，三開復(fù)雜事故平均口井損失時(shí)間由之前的16.33 天減少至8.12天，復(fù)雜事故減少50.27%（表2）。

表2 應(yīng)用效果統(tǒng)計(jì)

5 結(jié)論與建議

1）通過(guò)優(yōu)化鉆井液密度、流變性、排量和起下鉆速度，精細(xì)管理控制ECD，是預(yù)防井漏和井眼失穩(wěn)的關(guān)鍵。

2）應(yīng)用北美某公司井眼清潔理念和措施，及該公司ERA鉆井優(yōu)化軟件模擬計(jì)算，分析評(píng)估井眼清潔狀況，及時(shí)調(diào)整鉆井參數(shù)和措施，能夠很好地解決長(zhǎng)水平段水平井的井眼清潔問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)安全高效鉆井。

3）完鉆后利用雙扶鉆具組合，倒劃起鉆至井斜30°，循環(huán)至少1.5 個(gè)遲到時(shí)間，充分清潔井眼，起鉆直接電測(cè)，不僅節(jié)約了電測(cè)前的通井時(shí)間，也為下套管做好了井眼的充分清潔工作。

4）應(yīng)用北美某公司ERA 鉆井優(yōu)化軟件對(duì)相關(guān)工程力學(xué)和水力學(xué)進(jìn)行模擬分析，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工，能夠有效預(yù)防井下復(fù)雜事故，減少非生產(chǎn)時(shí)間。