海拉爾油田水平井鉆井技術及應用效果

張 輝，張振華

（中國石油長城鉆探工程有限公司鉆井二公司，遼寧盤錦 124109）

海拉爾油田水平井鉆井技術及應用效果

張 輝，張振華

（中國石油長城鉆探工程有限公司鉆井二公司，遼寧盤錦 124109）

海拉爾油田地質情況復雜，水平井鉆井難度大，通過鉆井難點分析，在鉆井過程中充分利用無線隨鉆測量和綜合錄井技術，加強井眼軌跡控制和井眼凈化，優選鉆頭鉆具及泥漿技術，保證了水平井鉆井質量和固井質量，為油田有效開發打下了基礎。

海拉爾油田；水平井鉆井；鉆井液技術

1 海拉爾油田地層特點

大慶油田海拉爾油區位于內蒙古海拉爾盆地中部，該區儲層是屬于低滲、低壓、低豐度、大面積分布的巖性油氣藏。希3區塊油氣藏埋藏深度為2 300～3 000 m，各層系地層特點如下。

（1）青元崗組：以粘土、流砂層為主，成巖性差，地層孔隙大，井壁穩定性差。

（2）伊敏組：以灰色泥巖、細砂巖為主，巖性松軟，膠結質量差，分選性差，易吸水膨脹，易坍塌和縮徑。

（3）大磨拐河組：上部以灰色泥巖、泥質粉砂巖、粉砂巖為主，易吸水膨脹；下部以泥質粉砂巖、粉砂巖夾雜色細粒砂礫巖為主，成巖性較好，易坍塌，局部含油較好。

（4）南屯組：以灰色泥巖、泥質粉砂巖、粉砂巖、細砂巖為主，局部含有砂礫巖（內含石英巖），成巖性較好，地層孔隙較小，井壁穩定性強，不易坍塌和縮徑，巖石可鉆性較差，含油較好。

2 鉆井難點分析

（1）由于油層較薄、測量信息滯后，水平段施工時滑動導向鉆進的比例大于旋轉鉆進比例，嚴重影響機械鉆速。而在水平段下入PDC的目的是多打進尺、減少起下鉆時間、預防掉牙輪事故，但是使用PDC鉆頭在波浪式軌跡中滑動鉆進托壓嚴重、鉆壓傳輸困難，鉆壓小鉆速太慢、鉆壓大工具面難控制；下入牙輪鉆頭可以解決工具面問題，但是機械鉆速慢并且要防止掉牙輪事故。

（2）大斜段、水平段尤其是波浪式井段，泥漿攜巖困難，易形成巖屑床；大磨拐河組、南二段黑泥巖易掉塊，易造成劃眼、卡鉆復雜情況，特別是2009年水平井設計中技套下入不足未封住易塌地層，給水平段施工造成很大的困難。

（3）靶前位移小，造斜段的造斜率高是影響鉆井質量的一個難點。

（4）固井質量方面，技套水泥要求返高至表層套管鞋處，而青元崗組與伊敏組交界處大段砂巖易漏。由于油層較薄，水平段采用套管射孔完井，固井質量成為突出難點。

3 水平井鉆井技術

3.1 鉆井技術

3.1.1直井段

在直井段施工中，加強防斜打直技術措施，合理調配鉆進參數，減小造斜段的工作量是施工的基礎。因為正位移偏大，實際造斜點下移，造斜率提高，影響軌跡控制、施工速度和提高入靶點的難度，給后續施工留下隱患。甲方在后期的水平井設計中，考慮了井下安全因素，增長了直井段設計，通過下技套封固大磨拐河組，為水平段的施工保證了井下安全。

3.1.2造斜段

從造斜點開始，利用 MWD監控井眼軌跡，及時測取并處理數據，根據軌跡控制要求采取相應措施，保持實際井眼軌跡盡可能地按設計軌道施工。其鉆具組合為單彎增斜鉆具組合（215.9 mm井眼）：215.9 mm鉆頭＋172 mm單彎＋158.8 mm無磁鉆鋌＋127.0 mm斜坡鉆桿＋127.0 mm加重鉆桿＋127.0 mm鉆桿。

在井斜小于40°時，為減少起下鉆次數，根據區塊地層造斜和設計造斜率要求情況，下入1.25度的單彎螺桿鉆具配合PDC鉆頭增斜鉆進，滿足造斜率要求。

井斜大于40°時，更換牙輪鉆頭帶1.25度單彎，及時調整鉆進參數，確保工具面的穩定性和滿足造斜率的要求；當實鉆井眼軌跡較設計超前時，采用復合鉆進方式，以達到穩斜或微增斜的目的；反之，則采用定向鉆進方式。

接近目的層時，改下LWD隨鉆測量，其鉆具組合為：215.9 mm鉆頭＋172 mm單彎＋LWD＋127 mm斜坡鉆桿＋127 mm加重鉆桿＋127 mm鉆桿。

3.1.3水平段

（1）鉆具組合：通過幾口井的現場試驗，基本確定了LWD組合為：215.9 mm牙輪鉆頭＋172 mm單彎（1度）＋LWD＋127.0 mm斜坡鉆桿＋127.0 mm加重鉆桿＋127.0 mm鉆桿。

（2）工程技術措施 ：①加密測點，每鉆進3～5m測斜一次，及時處理測斜數據，并對井底及待鉆井眼軌跡位置進行預測；②旋轉鉆進時，保持參數穩定，及時掌握造斜規律，及時短起下鉆消除巖屑床；③在發現地層變化且井底軌跡參數不明確的情況下，起鉆檢查LWD儀器，避免盲鉆造成工作量加大以準確調整井眼軌跡；④在井斜角合適的情況下，實現滑動鉆進和旋轉鉆進的合理配合，避免大段滑動鉆進，以保證井眼軌跡的平滑性及準確性，提高攜巖效果，破壞巖屑床，預防卡鉆事故。

3.2 鉆井液技術

3.2.1井壁穩定問題

由于大磨拐河組和南二段黑泥巖易掉塊，需防止井壁失穩。

（1）根據起下鉆和鉆進返出巖屑情況以及對照鄰井，適當調整鉆井液的密度，進入大磨拐河組時密度提至1.25 g／cm3，有效控制了井眼縮徑、掉塊、垮塌，地層壓力得到有效平衡。

（2）減少鉆井液濾液對井壁的浸泡程度，鉆井液中加入抗高溫降濾失劑。

（3）加大抑制劑的投入量，增強鉆井液的抑制性，抑制粘土的水化分散，每鉆進50 m，就補充50 kg的FA368，使鉆井液中的抑制劑含量達到0.3%～0.5%，鉆進過程中，及時補充其含量。

3.2.2三開井眼凈化問題

在鉆進到大斜度井段和水平段時，水平位移長也增大了巖屑床的形成。通過改善鉆井液的流變性、增大鉆井液排量，以較高的鉆井液懸浮力，降低鉆屑沉降速度；通過采用定時間、定井段短程起下鉆、分段循環、增加導向轉盤鉆進等機械的方法，清除大斜度井段和水平井段巖屑床，保證井眼清潔。

3.2.3鉆井液潤滑問題

使用極壓潤滑劑、固體潤滑劑、混入柴油等方法增加鉆井液的潤滑性，另外，固液潤滑劑的復配使用，起到了很好的潤滑效果。

3.2.4油氣層保護問題

由于裸露的油層段長，鉆井液與油層的接觸面積增大，鉆井時間相對較長，儲層被污染的機會增大。為了將儲層污染降到最低，實現對儲層進行最大限度的保護，采取以下技術措施：

（1）嚴格控制鉆井液中的有害固相，做到振動篩布不低于60目，使用高目數篩布，振動篩、除砂器使用率100%和離心機使用率達到50%，及時除去鉆井液中的有害固相，使固相顆粒對油氣層損害減少到最低程度。

（2）控制鉆井液的濾失量。鉆開油氣層前應調整好鉆井液性能，使用 HA樹脂、KH-931、SMP等降濾失劑，配合瀝青聚合醇，保證API濾失量小于3 m L，高溫高壓濾失量小于8 ml，以減少濾液侵入地層深度。

（3）增強鉆井液的抑制能力。使用0.5%～1.0%粘土穩定劑，以增強鉆井液的抑制能力，防止油氣層中粘土顆粒水化膨脹，避免因此造成油氣層滲透率下降。

（4）應用屏蔽暫堵和超低滲透保護油氣層技術，形成的泥餅在近井壁附近侵入地層淺，可以將鉆井液及其濾液與地層完全隔離，不會滲透到地層中，起到保護油層作用。

3.3 水平井完成情況

截止到2010年6月底，長城鉆探公司鉆井二公司海塔項目部已經在海拉爾油區累計水平井完成井9口，希3區塊7口（2009年施工5口，2010年2口），貝301區塊2口（2010年），累計鉆井總進尺244 220 m，水平段進尺4 388 m。希3區塊平均鉆井周期40.36 d，平均建井周期47.20 d，平均機械鉆速為7.21 m／h；貝301區塊平均鉆井周期15.31 d，平均建井周期18.76 d。

4 結論和認識

（1）井斜小于40°時，PDC鉆頭和 MWD的配合使用，可提高機械鉆速；工具面難控制時，下入牙輪鉆頭和LWD的配合使用；綜合錄井技術的應用，確保了油層的鉆遇率。

（2）硅氟泥漿體系的優選保證了井壁的穩定和攜砂能力，短起下鉆可及時破壞巖屑床，消除了井下隱患。

（3）水平段固井之前要做地層承壓實驗，防止地層漏失；剛性旋流扶正器在水平段的使用，有利于套管居中；固井水泥漿的穩定性，保證了固井質量合格，以滿足壓裂作業要求。

TE243

A

1673-8217（2011）06-0107-02

2011-07-20

張輝，工程師，1976年生，2000年畢業于江漢石油學院石油工程專業，主要從事鉆井技術研究。

李金華