大位移水平井钻井技术研究.pdf
付文泉 曲大伟 蔡兵
中图分类号：G277 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）48-0036-01
一、引言
大位移水平井可以更大限度地穿越油层，增大油藏泄油面积，扩展井组对区块的控制广度，从而提高产量和采收率，节省油田开发成本，具有显著的开发效益。然而，我国大位移水平井钻井技术水平与国外相比仍存在较大的差距，许多技术难题需要攻关。构造位于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡，储层发育良好，而地面井口位置多处于山区峡谷地势中，井场布置成本高，钻前周期长。因此，为了节省开发成本，提高井组对油区的控制面积。希望能够通过钻探实践，检验大位移水平井的地质与工程的理论研究、整体技术以及应用常规设备实施大位移水平井的钻井能力，针对钻井过程中亟待解决的技术难题和实际问题进行总结分析，如软件计算数值的可靠性和对现场的指导性、相关井下工具的性能等，以便为该区块后续大位移水平井的钻井施工提供经验，进而形成适用于该区块的大位移水平井钻井配套技术。
二、基本情况简介
1、地层构造概况
依据现今的构造形态和盆地的演化历史，鄂尔多斯盆地可以分为：伊盟隆起、渭北隆起、西缘冲断带、晋西挠曲带、天环坳陷、陕北斜坡等六个次级构造单元。陕北斜坡定形于早白垩世，为一平缓的西倾单斜，地层倾角小于1度，坡降为6-8m/km。其上由于差异压实作用而发育一系列轴向北东-南西向的鼻状构造。对于长6油藏而言，西倾单斜上发育的鼻状构造在岩相变化和储层物性变化的配合下，形成油气的聚集的有利区。研究区位于陕北斜坡的中东部，是油气聚集的有利区之一。
三、技术措施
1、钻井工程技术方案
（1）造斜段井斜≤50°时，采用的钻具组合：Φ215.9mm钻头+Φ172mm1.5°动力钻具+回压凡尔+Φ127mm无磁承压×1根+LWD+521×410+Φ127mm加重钻杆×20根+Φ127mm钻杆。该钻具组合能够在定向初期很好的稳定工具面，井下加压顺畅，能够提供较充足的造斜率。
（2）造斜段井斜≥50°时，采用倒装钻具组合：Φ215.9mm钻头+Φ172mm1.5°动力钻具+回压凡尔+Φ127mm无磁承压×1根+LWD+521×410+Φ127mm钻杆×30根+Φ127mm加重钻杆×20根+Φ127mm钻杆。上倒钻具后，工具反扭角相应增加，但是有利于钻头加压，在大井斜井段可提供较理想的机械钻速。
（3）造斜段采用定转结合的方式进行轨迹控制，精细化预测和操作，尽最大可能确保轨迹的平滑，为后期施工打好基础。
（4）水平井段建议使用的钻具组合：Φ215.9mm钻头+Φ172mm1.5°动力钻具（无扶）+回压凡尔+Φ127mm无磁承压×1根+LWD+521×410+Φ127mm钻杆×90根+Φ127mm加重钻杆×45根+Φ127mm钻杆。首先，无扶螺杆在该区块水平钻进中具有较好的稳斜性能，可将转滑比控制到最小，有利于井眼轨迹的平整；第二，需要再上部加入足够的加重钻杆以提供上部压力，确保水平段后期的顺利推进；第三，每钻进200m就进行一次短起下，并及时将加重钻杆向上部倒装。
2、钻井液技术方案
A.一开井段
该井一开井段为疏松砂层，可钻性好，要求配浆开钻。一开按设计配80m3预水化土浆开钻，使钻井液粘度维持在40s以上，钻井液密度1.05～1.07g/cm3，使用好固控设备，搞好钻井净化，钻完一开井深，充分循环洗井，待振动筛筛面基本无钻屑时方可短起作业，起钻前可加入0.05～0.1%的XC适当提高钻井液粘切，确保表层套管顺利下入井底。
B.二开井段
①固表层套管后，对一开泥浆进行二开前的预处理，加足聚合物量，转化为低固相聚合物钻井液体系二开钻进；严禁采用清水钻进，防止清水长期浸泡地层引起井壁垮塌、埋钻等恶性事故的发生。利用大泥浆池循环，便于有效沉降，除去有害固相；
②控制钻井液密度、粘度在合适范围内，保证此段快速穿过，减少井壁浸泡、冲刷时间，从而有效地保护井壁。起钻时配一罐稠钻井液清洗井眼，以保证井下安全；
③二开直井段（特别是斜井段），应做好井壁稳定工作，加强钻井液的抑制包被和封堵作用，提高钻井液的抑制、防塌和防漏能力。保证聚合物加量，钻井过程中坚持补充K-PAM和NH4-HPAN胶液，增强钻井液的抑制泥岩水化膨胀能力，用超细碳酸钙增加钻井液的封堵性；
④此井段要注意防止缩径，因此采用FT342，起到防塌和润滑，并改善泥饼质量；采用FL-1和GF-1协助降低失水，抑制泥岩水化膨胀；钠膨润土和PAC-HV调节泥浆流变性实现成功携砂之目的；
⑤钻进过程中应根据井下实际情况和钻井液性能变化，将所需加入的处理剂按比例配成胶液以“细水长流”的方法补充维护钻井液，避免钻井液性能波动过大；根据井下摩阻情况，适量加入润滑剂，改善钻井液的润滑性；
⑥做好防漏堵漏工作，钻遇煤层前及时向钻井液中补充一定量的封堵剂，提高地层压力增强剂的加量，另外下钻时要控制下放速度，防止下钻速度过快造成激动压力过大压漏地层。井场应储备足够量堵漏剂，以便及时堵漏；对于漏失较为严重的地层，先期加入随钻封堵材料提前预防漏失；漏失发生后，对于漏速小的，可向井浆中加入2～3%随钻堵漏剂；漏速大5m3采用复合堵漏法。井漏严重时应请示甲方，确定下步堵漏措施；
⑦良好的固控设备和高的运转率是保证钻井液质量的前提，因此，必须使振动筛、除砂器、除泥器等与钻井泵同步运转，根据需要有效使用离心机，保证固相和含砂在控制范围内；
⑧钻进过程中，要注意观察井口返浆情况、振动筛上的岩屑返出、岩屑形状的变化，严格控制钻井液性能达到设计要求，提高钻井液悬浮、携带岩屑能力，确保正常钻进，在适当的粘切下，盡量提高动塑比，防止岩屑床的形成。endprint
3、完井技术方案
（1）完井管串结构：按照设计要求进行套管串联接，根据现场油层情况确定磁性定位处，按照要求下入扶正器，根据井径、井斜、井眼轨迹的实际情况合理的安排扶正器的位置，确保固井质量。
（2）下套管技术措施及要求
A.水平段灌注泥浆时，要不间断活动套管，防止粘卡，并时刻注意悬重变化。下套管操作平稳，严禁猛刹、猛放；
B.入井套管必須通径，下套管必须逐根紧扣，控制下放速度，下套管必须采用套管钳按API规定的最佳扭矩上扣；
C.对送井套管及其固井工具和附件，必须严格检查，确保其质量。浮箍浮鞋的回压凡尔必须可靠；
D.碰压后，用水泥车清水顶压，稳压2～3min后泄压，如回压阀密封好，则敞压候凝；否则，套管内控制压力候凝，其值为管内外静液柱压差附加2～3MPa。
E.在循环过程中，循环出的柴油建议排放到泥浆池中，井场严禁烟火。
四、现场应用
（一）主要技术经济指标
该井完钻井深1414米、垂深515.53米、造斜点85米、水平位移1077.76米、最大井斜92.80°，该井位垂比2.09，平均机械钻速8.86m/h。
（二）取得的试验成果
该井为一口重点生产井，标志着青该地区在大位移水平井钻井技术又取得了重大突破。该井是一口高难度大位移浅层水平井，也该采油厂的第一口位垂比大于2的大位移浅层水平井，取得的主要成果如下：
1、形成了浅层定向及大位移水平井轨迹控制技术；
2、形成了该区块大位移水平井钻井配套技术，包括井眼轨道优化设计技术、井眼轨迹测量与控制技术、钻井液技术以及钻井装备工具配套技术等；
3、形成了该区块大位移水平井安全钻井技术，包括适合地层特点的钻井液体系优选技术、长裸眼水平井井壁稳定技术、长裸眼水平井携岩技术，安全钻进技术等；
6、该采油厂第一口位垂达到2.09的大位移水平井，创采油厂位垂比最大技术指标；
7、积累了宝贵而丰富的在该区块进行大位移水平井钻井工程设计与施工经验，为在该区块进行大位移水平井钻井技术现场试验和推广应用奠定了坚实基础。
8、实践表明，胜利一体化项目具备了应用常规设备实施位垂比大于2的大位移水平井钻井施工的能力。endprint
