長慶油田油井水平井鉆井技術的現狀和發展趨勢探討

摘要:本文分析了長慶油田油井水平井鉆井技術的現狀，提出了未來發展的趨勢，供大家參考。

隨著水平井綜合能力和工藝技術的發展，特別是水平井的軌跡設計技術，MWD、LWD和導向技術的發展，促生了多種水平井新技術，比如:大位移井鉆井技術、分支井鉆井技術、大位移水平井鉆井技術等，逐步成為新老油田開發的重要技術手段。

1水平井鉆井技術現狀

長慶油田勘探區域主要在陜甘寧盆地，勘探總面積約37萬平方公里。油氣勘探開發建設始于1970年，先后找到油氣田22個，其中油田19個，累計探明油氣地質儲量54188.8萬噸(含天然氣探明儲量2330.08億立方米，按當量折合原油儲量在內)。從2003年到2007年12月，只用了短短四年時間就實現了從1000萬噸到2000萬噸的大跨越，成為國內僅次于大慶油田、勝利油田的第三大油田。由鉆井定向井技術服務公司負責的鉆井總公司油井水平井完井23口，累計進尺達到50538m，累計完成水平段長度6868.32m，鉆井周期較去年提高17.95%，平均機械鉆速提高22.74%，提速效果明顯。

2井身剖面

(1)剖面類型。

剖面類型選擇的是否合理，直接影響到施工難度，人靶的精度等。塞平1、塞平2井采用“直—增—穩—增—水平”剖面，穩斜段的井斜很不容易穩住，需要多次倒換鉆具才能得以實現其次，由于穩斜段的造斜率為零，導致兩個增斜段的造斜率增加，由于工具不能達到如此高的造斜率，只有提高造斜點，所以增加了斜井段的長度，導致增加鉆井周期和勞動強度等。針對這種情況，在以后或所鉆的7口水平井剖面全部采用“直—增—微贈—水平”剖面，現場證實，利于施工。

(2)造斜率選擇。

造斜率受鉆具結構的性能、地層造斜能力等因素的影響，在選配鉆具時考慮到已鉆井眼的軌跡對下部鉆具造斜特性的改變等因素。目前，長慶油田水平井造斜段的造斜率取值一般為25°～38°/100m。

(3)造斜點選擇。

造斜點的選擇:一是應選在比較穩定的地層，避免在巖石破碎帶，漏失地層，流砂層或容易坍塌等復雜地層定向造斜，以免出現井下復雜情況，影響定向施工。二是應選在可鉆性較均勻的地層，避免在硬加層定向造斜。三是造斜點的深度應根據設計井的垂直井深，水平位移和剖面類型決定。四是滿足造斜率的要求。根據安塞油田地層特點、油層深度和剖面類型，水平井的造斜點一般選在比較穩定的系厚層淺灰色細砂巖，夾薄層灰黑色泥巖、深灰色紛砂質泥巖及淺灰色粉砂巖的長2地層較為合適。靖安油田造斜點一般選在灰色油跡細砂巖，長2地層相對比較穩定，直井段長，斜井段進尺相對少，有利于提高鉆井周期，降低鉆井成本。

3井眼軌跡控制技術

(1)鉆具組合。

①直井段。

根據地層的造斜能力一般選用四合一鉆具組合，在靖平2井試驗了PDC鉆頭+1。單彎螺桿快速防斜鉆井技術，證明對易斜地層防斜非常有效。

②造斜段。

采用1025或1030單彎螺桿造斜。

⑤增斜段。

一種是單扶正器鉆具結構，這種鉆具結構具有輕、柔、簡的特點，起下鉆順利;另一種是雙扶正器鉆具結構，與前一種相比，這種鉆具結構的特點是對鉆井參數十分敏感，能及時通過改變參數，在一定范圍內，達到改變鉆具性能的目的。采用單扶正器鉆具結構較多。

④水平段。

在實踐中摸索了幾種鉆具結構:一是導向鉆具，即DTU鉆具結構;第二種是直螺桿+PDC鉆頭;第三種是轉盤鉆進方式。通過幾口井的現場實踐，我們認為這幾種鉆具結構各有優缺點:第一種鉆具結構即可鉆進，又可定向，非常靈活，有利于軌跡控制，鉆時快，但是這種鉆具結構不經濟，成本高;第二種鉆具結構不能定向鉆進，仍然存在成本問題;第三種鉆具結構的成本較前兩種低，但是鉆具的受力復雜，鉆時慢。在長慶所鉆的水平井中，上述三種鉆具組合中的第一種應用最多。

(2)鉆頭優化技術。

通過9口水平井鉆頭的使用情況分析，我們認為水平井鉆井施工中，選擇鉆頭時，應遵循下列原則。

①表層選P2鉆頭，二開直井段選HA系列鉆頭，爭取單只鉆頭單趟鉆鉆完直井段。②造斜段一般選擇保徑較好的三牙輪鉆頭，如SVT517GK等，以防在斜井段因鉆頭偏磨而導致掉牙輪等復雜事故的發生。③水平井段選擇TDM1925SEU PDC或保徑特別好的HJ517L鉆頭，采用螺桿和轉盤復合鉆進的方式，輕壓快鉆，既可提高機械鉆速，也可防止使用其它牙輪鉆頭偏磨造成的掉油杯現象。

(3)控制方法。

油層薄，卡層難度大，地質上無法準確預告目的層的垂直深度，給軌跡控制帶來了相當大的困難。首先，從剖面設計人手，把“直—增—穩—增—水平”剖面改成“直—增—增—增—水平”，為軌跡控制奠定良好的基礎。其次，采用有線或MWD進行實時監測，為軌跡控制提供了可靠的保證。

4水平井鉆井技術研究方向

(1)馬嶺油田簡化井身結構的水平井鉆井技術。

在安塞、靖安油田簡化井身結構的水平井鉆井技術基本成熟，但是馬嶺油田存在著出水、漏失、裸眼段較長等井壁穩定性問題，簡化井身結構鉆井液的成本很高。因此必須先期進行適合馬嶺油田的低成本水平井鉆井液體系研究。

(2)大直徑管柱昕能通過的井眼曲率研究。

韓志勇老師編寫的水平井軌道設計的理論與實踐論文中提到，根據甲方手冊的公式計算，N80鋼級的95/8套管所能通過的最大井眼曲率為6.970/30m。根據我國水平井鉆井的實踐，勝利、大港在局部曲率達到160/30m的井眼內均順利下入，且未發現問題，說明甲方手冊關于套管可通過曲率的公式需要修正，并且給出了新的修正系數。但是在一些資料中提到244．5mm套管所能通過的最大井眼曲率為8.20/30m，90/30m時出現過斷套管事故。由于我局承擔的對外水平井技術服務項目中，在斜井段均有95/8技術套管，為了保證井下的安全，必須認真進行大直徑管柱所能通過的井眼曲率及受力分析的研究。

(3)老井側鉆水平井。

用費用低的老井側鉆井代替部分調整井，是老油田穩產的措施之一。其與長、中半徑水平井差別是增加了套管段銑或用斜向器開窗工藝，高造斜率的小井眼工藝。此項技術在大港、華北等油田都比較成熟 而且我局通過技術研究，實施了兩口開窗側鉆定向井，但是在實際施工中暴露了許多問題，并且從完成開窗側鉆水平井寧探1井的方案論證來看，我們在老井側鉆水平井方面仍有許多需要研究的地方。

(4)多底井、分枝水平井。

在我局基本掌握了一井一層的水平井鉆井技術。但是隨著國內外鉆井技術的發展，多分支水平井已在國外幾大公司得到開發，并取得較大進展。其主要技術難點有:鉆井工藝和裝備研究技術、已鉆分枝井的保護和重入，各分析井完井管柱的連接、密封及固井質量，以及相應的測井、壓裂改造以及采油、修井技術。

5結語

水平井鉆井技術的應用向綜合應用方向發展:小井眼水平井鉆井、橫向多分支水平井鉆井、大位移水平井鉆井等技術都已投入實際應用，采用的技術包括導向鉆井系統、隨鉆測量系統、串接泥漿馬達、PDC鉆頭和欠平衡鉆井。水平井鉆井技術在這一背景下進入一個新的發展時期，鉆井技術的成熟和應用更豐富了這一變化，預計在本世紀初水平井鉆井技術將完全進入科學鉆井時代。