鎮涇油田HH37P1水平井鉆完井技術

閆吉曾，羅 懿

(中石化華北分公司工程技術研究院，河南鄭州 450006)

鎮涇油田HH37P1水平井鉆完井技術

閆吉曾，羅 懿

(中石化華北分公司工程技術研究院，河南鄭州 450006)

為評價水平井開發鎮涇油田長8油藏的經濟技術可行性，部署了HH37P1水平井。分析了該井的施工難點，提出了相應的技術對策。現場施工中通過優化鉆具組合、控制井眼軌跡、調節鉆井液性能及配合相應的工程工藝技術，使HH37P1水平井順利完鉆。通過測井資料結合錄井顯示，采用預置管柱完井方式配合后期壓裂改造，初見成效。HH37P1井的成功實施為有效開發鎮涇油田提供了新的途徑。

水平井;鉆井;完井;井眼軌跡;HH37P1井;鎮涇油田

鎮涇油田位于甘肅省鎮原、涇川、崇信三縣內，構造位置處于鄂爾多斯盆地西緣天環向斜南段，地層平緩西傾，構造南東高，北西低，單斜背景上發育有低幅度的鼻狀構造。為驗證地質評價成果，探索鎮涇油田長8有效開發方式，評價水平井開發鎮涇油田長81油藏的技術、單井產能和經濟可行性，中石化華北分公司在鎮涇油田部署了第一口水平井——HH37P1井，目的層為三疊系延長組長81，設計井深2668.9 m，水平段長450 m。

1 施工難點

(1)本區中生界自下而上主要發育有三疊系、侏羅系中下統、白堊系下統，區塊主要位于辮狀河三角洲扇裙上，發育辮狀河三角洲沉積體系，地層非均質性較強，增加了水平井著陸的難度。

(2)第四系巖性主要為灰黃色粘土層、底部為棕色砂礫層，黃土層垂直節理發育，鉆至該層極易發生井漏，甚至不返漿;羅漢洞組地層砂巖粒度較粗，且單層厚度大，地層疏松成巖性差，易發生滲漏及裂隙性漏失。

(3)極易鉆遇膏鹽層，鹽膏層主要分布在涇川境內，部分井在華池組地層發現厚度從幾米、十幾米到幾十米不等的膏鹽層，一般鉆遇厚度在10 m左右。在該區域施工鉆井液極易被鹽膏浸，引起流變性變差，粘切升高，密度升高，失水增大。隨著泥漿礦化度的增高，粘切降低。膏鹽浸會造成下鉆、下套管遇阻和電測井的困難。

(4)三開水平段施工，鉆井液攜巖困難，極易在井斜40°～60°井段形成巖屑床，造成井下復雜情況。

2 技術對策

2.1 優化井眼軌跡，增加著陸點的可控性

造斜段軌跡控制是從造斜點開始至A靶點，在這一井段通過MWD實時跟蹤井眼軌跡，根據地層自然造斜率，選擇合理的單彎動力鉆具，通過優化鉆具組合，從而獲得所需要的造斜率。

(1)進入造斜段前，對井眼進行電子多點測斜，根據直井段實鉆軌跡對待鉆井眼軌跡進行修正，消除直段產生的位移偏差，選擇地層穩定性較好的層位進行造斜，以利于斜井段井眼軌跡控制。

(2)為保證使實鉆造斜率不低于井身設計造斜率，防止因各種因素造成工具實鉆造斜率低于理論預測值，要按比理論值高20%左右來選擇造斜工具。在施工中，及時分析工具在不同井斜及滑動鉆進和復合鉆進的造斜能力，制定合理的滑動鉆進和復合鉆進工作方式，以達到井眼軌跡控制預定效果。

(3)在著陸控制過程中，根據巖屑錄井資料，進行儲層預測，進行待鉆井眼設計，實時調整造斜率，增加著陸的可控性。

(4)在著陸前，及時調整方位，做到矢量入靶，井斜、方位、垂深、靶前位移均達到設計要求，為水平段控制打下良好的基礎［1～5］。

(5)做好動態監控，每鉆進5～10 m測量一次軌跡參數，運用DrillNet，LandMark等定向井軟件進行精確計算，并對待鉆軌跡進行預測和設計，對當前在用工具的造斜率進行分析，調整控制好垂深、井斜和位移，為水平井著陸創造條件。

(6)根據地質軌跡調整方案，對水平段軌跡進行待鉆井眼軌跡設計，在施工中通過MWD實時跟蹤調整軌跡，滿足地質靶點要求。

2.2 井漏預防措施

井漏一直影響著鎮涇油田鉆井的施工進度，制約提速增效，為此在HH37P1井施工前做好防漏準備。

2.2.1 堵漏材料

單項壓力封閉劑、復合堵漏劑及鋸末、蕎麥皮、麥殼、短麥草、果殼等粒狀與纖維狀的堵漏材料。

2.2.2 表層堵漏

一開鉆進時配制較高粘度的泥漿，控速鉆進，以減少環空鉆井液當量密度，降低壓漏黃土層的概率，發生漏失時先進行短起或上下拉幾次，然后加入麥殼、3～5 cm的麥草等進行堵漏，漏失不返漿時堵漏材料可直接從井口加入;黃土層與羅漢洞交界處發生漏失，采用復合堵漏劑+麥殼堵漏。現場應根據不同的漏失類型和漏失層位采取不同的堵漏方法。

2.2.3 二開堵漏

羅漢洞組、洛河組及直羅組砂巖層厚度大成巖性差，巖屑呈松散狀，砂粒直徑0.3～1.0 mm，孔隙相對發育、滲透性極強，在一定的壓差下，易造成從滲漏到大漏。無論哪個層位當出現部分漏失的現象，均先采取隨鉆堵漏的辦法，如果不見效果再采用復配材料進行靜止堵漏。

2.3 鉆遇鹽膏層處理措施

(1)鉆遇鹽膏層時不能采取置換部分新鉆井液的方法，可放寬鉆井液密度(達到設計上限)，向鉆井液中一次性加足設計中的抗鹽抗鈣處理劑PAC及CMC，用氫氧化鈉調整pH值在9～10之間，以保證鉆井液性能穩定，盡量少補充淡水泥漿，使泥漿自然轉化成欠飽和狀態，保持井眼穩定。

(2)盡量減少鉆井液的循環量、減少維護處理量，緩解地層膏鹽溶蝕程度。

(3)完鉆起鉆時可在膏鹽層注入粘度、切力高的鉆井液來預防巖屑在井筒內架橋造成測井儀器遇阻。

2.4 調整水平段鉆井液性能，滿足安全鉆井攜巖要求

在原漿基礎上加潤滑劑，減少摩阻和扭矩，控制粘滯系數在設計范圍內。根據實際情況，調整好流變參數，對于賓漢流體，保持動塑比在0.36～0.48之間;對于冪律流體，保持流性指數n在0.4～0.7之間，配合使用固控設備，提高鉆井液的攜巖能力，保證井眼清潔［6，7］。

(1)鉆進過程中，注意觀察井口返漿和巖屑返出情況，保持各種處理劑的有效含量，并定期補充，使鉆井液性能符合設計要求，提高鉆井液的抑制防塌、懸浮、攜帶巖屑能力，確保正常鉆進。

(2)鉆進期間，以補充膠液為主，盡量把所有藥品都配制成膠液，然后均勻加入鉆井液，保持鉆井液性能的穩定，并防止未溶好的鉆井液處理劑堵塞儀器和篩網，影響儀器工作和振動篩跑漿。

(3)加強固控設備的使用，鉆井過程中不間斷使用三級固控設備，使用150目以上的振動篩，及時清除鉆井液中的有害固相，降低鉆井液密度。

(4)鉆進過程中根據振動篩上的返砂情況，及時發現地層巖性變化，及早發現煤層和泥巖，調整鉆井液性能，以保證井壁穩定和井下安全。

3 現場施工工藝

本井主要困難是造斜段及水平段的施工，涉及到鉆具組合的優化、鉆井液的有效攜巖、井眼軌跡的控制等問題。

3.1 實鉆鉆具組合

3.1.1 造斜段

造斜段指的是從造斜點至A點前的增斜井段段。

本井從1730.23 m開始定向，由于井眼尺寸為311.15 mm，為了確保造斜率達到設計要求，施工中使用1.5°單彎動力鉆具，使得實鉆軌跡與設計軌跡比較吻合。增斜井段共用3趟鉆，在增斜井段施工中，根據本井設計的造斜率，滑動和復合鉆進相結合，通過復合鉆進破壞巖屑床，使井眼暢通，減小摩阻和扭矩便于滑動定向鉆進，每鉆進1個單根測一次靜態數據，采用了測多點的方法以及兩套儀器交叉使用以校正儀器的準確性。本井鉆至A靶點前，根據實鉆結果及地層變化，進行了1次軌跡調整，垂深比原設計下調3 m，為能準確著陸，每測一組數據，設計幾種著陸方案，從中選取最合理的一種方案施工，最后順利矢量中靶。

3.1.2 水平段

水平段指的是從A靶點至B靶點的井段。

由于鉆具組合合理及鉆井參數合理，僅兩趟鉆就完成了整個水平段的施工，水平段長451 m。本井在水平段滑動鉆進時，速度較慢，影響了機械鉆速，為了保證井下的安全，根據井下情況適時短起下鉆作業，以清除巖屑床，使井眼暢通，并降低了摩阻和扭矩。

3.2 軌跡控制

表1 HH37P1井造斜段鉆井參數

從A靶點至B靶點之間的水平段，由于鉆具組合比較合理，鉆井參數進行了優化(見表2)，共兩趟鉆完成了整個水平段的施工任務，泥漿性能符合設計要求，水平段井眼軌跡符合地質要求調整的靶點。

表2 HH37P1井水平段鉆井參數

3.3 儲層保護技術

三開水平段采用鉀胺基聚合物鉆井完井液體系，三開前配制鉀銨基聚合物鉆井液100 m3，性能滿足要求:粘度40～60 s，密度1.05～1.08 g/cm3，API失水量≤5 mL/30 min。三開鉆進過程中，補充K－PAM和K－HPAN膠液，預防井徑擴大與失穩，確保順利鉆完水平段，有效保護油氣層。實鉆鉆井液性能見表3。

表3 三開水平段鉆井液性能

從表3及實際鉆井液實測性能來看，鉆井液失水基本控制在5 mL/30 min左右，粘度合理，實現了有效攜巖與油氣層保護的要求。

3.4 主要工程技術措施

(1)為確保直井段井身質量，每鉆進50～150 m測斜一次，若發現有超標趨勢，及時采取吊打或定向糾斜等措施;在斜井段施工中，簡化鉆具結構，少用接頭，用加重鉆桿替代鉆鋌，全井全部采用一級斜臺肩鉆桿;在水平段的施工中，在動力鉆具上面配一個208 mm扶正器，降低了復合鉆進時的增斜率，在滑動鉆進時勤活動鉆具防止粘卡的發生。

(2)配備頂部驅動系統，降低了工程施工難度，處理井下復雜情況的能力大大增強，節省了時間，縮短了鉆井周期，確保鉆井施工的安全順利進行。

(3)上部地層易吸水膨脹，形成厚泥餅阻卡，堅持短程起下鉆制度，保證起下鉆暢通，每鉆進200～300 m(或純鉆時間35～40 h)，短程起下鉆一次，起鉆過程中如有遇阻要反復拉井壁或劃眼，直到暢通無阻后再下鉆到井底繼續鉆進。每鉆完一個單根先上提劃眼一次后再接單根，鉆進時送鉆均勻，鉆壓和轉速在設備能力允許范圍內按設計要求執行。針對目的層水平段鉆井液要保持抑制性和攜砂能力，控制粘度在45～60 s，保持潤滑劑加量，控制Kf值＜0.07，使用聚合物處理劑和CMC、銨鹽、無熒光防塌劑、控制失水量≤5 mL/30 min、保持抑制性，pH值9～10，保持泥漿性能，防止地層坍塌掉塊保護井壁和井底安全。

(4)嚴格控制起下鉆速度，防止抽吸壓力或“激動”壓力造成井涌、井塌、井漏等井下復雜事故。鉆進時，要做到早開泵、慢開泵、晚停泵，每次起鉆前充分循環鉆井液，保持井眼干凈，以減少井下復雜情況。

(5)水平段每鉆進100～200 m，短起下鉆一次，短起下鉆井段長度100～500 m，短起下鉆過程中，視情況可采用倒劃眼措施，清除巖屑床，降低摩阻和扭矩。鉆進中，根據地質導向測取的地質參數，分析地層情況，及時調整井眼軌跡，滿足地質要求。

4 完井方式

HH37P1井砂巖鉆遇厚度451 m，錄井油浸顯示砂巖66 m，油斑顯示砂巖307 m，油跡顯示砂巖78 m，測井解釋油層175.2 m，差油層53.9 m。

根據測井解釋結合錄井顯示，優選預置管柱完井方式，配合后期壓裂改造。分5段進行壓裂，累計入地總液量1182.9 m3，加砂173.2 m3，施工數據見表4。

表4 HH37P1井分段壓裂施工數據

5 實施效果

HH37P1井完鉆井深2680 m，水平段長451 m，鉆井周期45.96天，全井機械鉆速5.9 m/h，水平段機械鉆速7.39 m/h，水平段平均井徑擴大率僅1.62%。水平段兩趟鉆就鉆至B靶點，施工時間4.46天，保持了較高的機械鉆速。說明鉆井參數、鉆具組合比較合理，鉆井液流變性好，保持了井壁穩定，滿足了攜巖要求，保證了安全鉆進。

水平段軌跡控制精準，實鉆軌跡和調整設計軌跡基本吻合，滿足地質要求，為后續施工作業準備了優良的井眼。A靶點方位164.85°，縱距0.02 m，橫距0.82 m;B靶點方位164.97°，縱距0.12 m，橫距0.28 m。實鉆軌跡如圖1所示。

壓后1天放噴出油，試油初期平均日產油10 t，最高日產油達到33 t(見圖2)，較鄰井HH373井提高6.01倍，較鄰井ZJ18－4井提高3.74倍，增產效果明顯。

圖1 HH37P1井實鉆軌跡

圖2 HH37P1壓后試油曲線

6 結語

(1)通過鉆前設計優化，現場精準施工，HH37P1井順利完鉆，實現了較為理想的油氣產量，達到了預期目的，為開發鎮涇油田探索了新的途徑。

(2)三開水平段所使用的鉀銨基鉆井液，其流變性能好，能有效攜巖，保持井壁穩定，滿足儲層保護要求，可推廣應用。

(3)水平段施工過程中通過鉆井參數優化，鉆井液性能調整，實時跟蹤軌跡，根據地層自然造斜率和工具的造斜率，運用待鉆井眼軌跡設計，實鉆軌跡和設計軌跡符合率高，為后期作業提供了合格的井眼。

(4)根據測井、錄井資料，優選預置管柱完井方式配合后期壓裂改造，在HH37P1井中初見成效。

［1］韓志勇.定向井設計與計算［M］.山東東營:中國石油大學出版社，2007.

［2］陳平.鉆井與完井工程［M］.北京:石油工業出版社，2005.

［3］胡湘炯，高德利.油氣井工程［M］.北京:中國石化出版社，2003.

［4］趙金洲，張桂林.鉆井工程技術手冊［M］.北京:中國石化出版社，2005.

［5］編寫組.鉆井手冊(甲方)(上下冊)［M］.北京:石油工業出版社，1990.

［6］陳庭根，管志川.鉆井工程理論與技術［M］.山東東營:中國石油大學出版社，2000.

［7］鄢捷年.鉆井液工藝學［M］.山東東營:中國石油大學出版社，2001.

Drilling and Completion Technology Used in Horizontal Well of Zhenjing Oilfield

YAN Ji-zeng，LUO Yi(Research Institute of Engineering Technology of Huabei Branch，SINOPEC，Zhengzhou Henan 450006，China)

To evaluate economic and technical feasibilities of Chang 8 reservoir in Zhengjing oil field developed by horizontal well，HH37P1 well was arranged.The construction difficulties were analyzed with corresponding technical measures.By optimizing bottom hole assembly，controlling well trajectory，regulating drilling fluid properties and combining corresponding engineering technology，HH37P1 horizontal well was successfully drilled.The combination of logging data and logging showed the initial success by using presetting pipe string completion and following fracturing reformation.The successful implementation of HH37P1 horizontal well provides a new approach to effective development of Zhenjing oilfield.

horizontal well;well drilling;well completion;well trajectory;HH37P1 horizontal well;Zhenjing oilfield

TE243

A

1672－7428(2012)06－0031－04

2011－10－20;

2012－05－24

閆吉曾(1975－)，男(漢族)，中石化華北分公司工程技術研究院工程師，油氣井工程專業，碩士，從事鉆完井工程設計、鉆井水力學研究、鉆井數值模擬等工作，河南省鄭州市隴海西路199號，yan1975@126.com。