靖邊氣田水平井鉆井工藝技術探討

魏 萍 ，馬思平，高 飛 ，席春燕，高寧生，魏迎龍

（1.中國石油長慶油田分公司第四采氣廠，內蒙古烏審旗 017300；2.中國石油長慶油田蘇里格南作業分公司內蒙古烏審旗 017300；3.中國石油長慶油田分公司長南氣田開發項目部，內蒙古烏審旗 017300；4.中國石油長慶油田分公司第一采氣廠，寧夏銀川 750006）

靖邊氣田水平井鉆井工藝技術探討

魏 萍1，馬思平1，高 飛1，席春燕2，高寧生3，魏迎龍4

（1.中國石油長慶油田分公司第四采氣廠，內蒙古烏審旗 017300；2.中國石油長慶油田蘇里格南作業分公司內蒙古烏審旗 017300；3.中國石油長慶油田分公司長南氣田開發項目部，內蒙古烏審旗 017300；4.中國石油長慶油田分公司第一采氣廠，寧夏銀川 750006）

與常規定向井相比，水平井具有明顯的優勢:單井產量高，可鉆穿多個層位的氣層，采收率高，開采時間長，綜合效益高。所以，對于低產低滲透油層，水平井鉆井具有極大的意義和價值。近年來，長慶油田水平井鉆井數量迅速增加，為“三低”油氣藏的高效開發提供了更為有利的技術手段。經過不斷的摸索和實踐，靖邊氣田的水平井鉆井工藝技術，取得了一定的成果和經驗。本文就此技術作簡要介紹。

水平井；靖邊氣田；鉆井技術

水平井作為油氣田開發的一項成熟、適用技術，在世界范圍內正日益得到推廣應用。隨著這項技術的突破性進展，綜合鉆井成本逐年下降，經濟效益顯著提高，水平井在不同油氣藏開發中都得到廣泛應用，作為提高鉆井效率、增加石油產量的重要手段。實踐數據表明，這項技術投入產出優勢明顯，單井平均產量是普通直井的2至5倍。目前長慶油田采氣一廠實施完鉆的水平井有4口。正在實施的水平井一口GP25-17。

圖1 GP25-17井身結構示意圖

1 靖邊氣田水平井鉆井工藝技術介紹

1.1 地質導向

1.1.1 地質導向簡介 地質導向就是利用近鉆頭地質、工程參數測量和隨鉆控制手段來保證實際井眼穿過儲層并取得最佳位置。

測井導向具有直觀準確的特點，隨鉆測井技術具有有效的地質導向作用。靖邊氣田目前應運比較成熟的是MWD無線隨鉆儀。MWD井下儀器總成安裝在下部鉆具組合的非磁鉆鋌內，其下井前要調整好工作模式和傳輸速度，并準確地測量偏移值，輸入計算機。儀器在井下所測的井眼參數通過鉆井液脈沖傳至地面，信息經地面處理后，可迅速傳到鉆臺。其中包括實時井深、井斜、方位角、工具面等。然而，在實際鉆井作業中，MWD所測的工程參數實際上是儀器所處位置的參數，由于這一位置與鉆頭之間一般有10～15 m左右的距離，儀器無法及時測量井底地質資料。目前靖邊氣田水平井地層識別上運用GR隨鉆測井儀器，延后鉆頭深度15 m，當井斜較大時隨鉆GR測井作用增大。隨鉆測井對地質錄井資料的準確性進行驗證,經過綜合分析判斷，以保證鉆頭在氣層中鉆進[1]。

在水平鉆進過程中，根據實時鉆井、錄井資料、隨鉆測井綜合分析判斷井眼軌跡，進行地質預告，隨時調整井斜角，優化井眼軌跡，保證準確順利鉆進。

圖2 導向系統組成

1.1.2 靖邊氣田地質導向應用

（1）龍平1井實施情況分析，龍平1井于2006年5月12日開鉆；6月15日于石盒子組井深2998 m處開窗造斜。

垂深3413.79 m開始，巖性為灰褐色白云巖，鉆時29～36 min/m，全烴0.179%～0.973%，結合隨鉆GR判斷進入馬五13小層。最終靶點，垂深3414.5 m，井斜87.4°，靶前距 449 m。

隨后四開進行水平段鉆進，錄井顯示地層出現異常，工程檢查測斜儀器問題，井斜數據出現偏差，隨后鉆井進行調整，直到垂深3409.72 m處軌跡井斜低于90°。后井斜以85°快速穿越上部地層。

垂深3431.7 m處，巖性為灰褐色白云巖，鉆時4～30 min/m，全烴0.818%～3.554%，現場初步判斷進入馬五13。

鉆進垂深3440.89 m，巖性為灰色灰質云巖，含灰性比較普遍，鉆時12～33 min/m，全烴0.059%～0.133%。現場分析為馬五14。考慮后續工程上施工安全，微增井斜繼續鉆進尋找目的層馬五13，從鉆進情況來看，該井水平段后段地層傾角又變緩,后段上翹。

垂深3436.6 m，井斜97.0°，水平段長度1006.5 m，泵壓出現異常，起鉆檢測鉆具，發現螺桿下部連接部分斷落。從現場資料來看，該井已完成1000 m水平段鉆進，錄井顯示，下古含氣層視厚度339.0 m，鑒于以上情況，該井以現井深完鉆。

（2）靖平09-14井實施情況分析，靖平09-14井于2007年9月15日開鉆，10月15日導眼井完鉆，根據導眼井鉆探情況，設計靖平09-14井水平段方向為205°，水平段長度為800 m，以主力氣層馬五13為目標層，靶點馬五13頂部。2007年10月27日三開，在石盒子組2782 m處開始造斜。

靖平09-14井垂深3164.5 m（斜深3280 m）進入馬家溝組地層，井斜79.78°若不調整按設計鉆進，斜深3280 m時井斜達到85°，與導眼井相比，水平井本溪組增厚7.19 m，水平井奧陶系頂海拔下降7.7 m。奧陶系頂對比分析及后續微調：利用地質錄井及隨鉆GR進行跟蹤，鉆至3174.84 m后，馬五11，馬五12地層、自然伽瑪與導眼井對比明顯，此時井斜85.73°出現馬五13頂含泥云巖段。

因導眼井馬五13頂部含泥云巖2.6 m，最終確定在垂深3 m內，將井斜調至89°入靶，垂深3177.56 m，井斜89.03°，氣測上升到0.4%以上，巖屑為深灰褐色含氣細粉晶云巖，對比分析認為此時鉆遇層位為奧陶系馬家溝組馬五13。

1.2 鉆井液技術

靖邊氣田水平井主要是以古生界奧陶系馬五1-3氣藏為目的層，要鉆穿該復雜地層，技術難度大，要求高。對鉆井液體系也有特殊要求。下面以龍平一井為例來說明。

1.2.1 地層地質特性

（1）表層黃土層欠壓實，膠結性差，極不穩定，極容易發生漏失和竄漏現象；直羅組在長慶油氣田的每個區塊都是復雜地層，縮徑與垮塌同時存在，解決縮徑的同時要防止發生垮塌，在解決垮塌的同時要防止產生縮徑，兩個問題同時解決的安全限量很小，現場操作的難度很大。

（2）二開直井段的延安組、延長組高嶺土含量高，易發生縮徑阻卡；紙坊組地層分散造漿；劉家溝組存在區域性漏失，尤其在氣田南部區塊更為嚴重，龍平1井與嚴重漏失的陜12井區相鄰，發生漏失的可能性更大；“雙石層”主要以硬脆性泥巖地層為主，該泥巖還存在有微裂縫，水進入后極容易破壞其原始力學穩定性，造成井壁失穩，進而發生垮塌，并且還處于斜井段位置，使發生垮塌的程度增加[2]。

（3）山西組、太原組以及本溪組有多套煤層和炭質泥巖存在，受沉積環境的影響和煤層本身固有的不穩定性限制，首先存在很大的力學不穩定性，以及煤層微裂縫中含有極少量的膨脹性極強的泥頁巖或其它粘土物質，在泥漿濾液侵入后，進一步破壞了煤層的原始力學結構，發生垮塌的可能性更大，尤其是太原組和本溪組的煤層相對發育良好，穩定性更差，同時該井段還處于大斜度增斜段，煤層暴露段長，力學穩定性差，更加劇了垮塌程度。

（4）目的層馬五1-3的儲層極薄，只有3.5～4 m厚，且存在一定的坡降和地質小構造，上下界面都有泥巖存在，水平段鉆進要穿行1000 m，井眼軌跡控制難度很大，極易發生在上下泥巖中穿行，給井眼的穩定留下很大的安全隱患。

1.2.2 龍平一井鉆井液技術 針對上述地層特性并結合長慶油氣田鉆井的多年經驗和近年的科研成果應用情況，龍平一井在鉆進過程中使用了兩套鉆井液體系即低固相不混油生物聚合物鉆井液體系和用于水平段的無土相低傷害暫堵鉆（完）井液體系。

（1）解決縮徑與垮塌同層的技術思路與對策，龍平1井中，表層段直羅組縮徑與垮塌同層存在，從鉆井液角度講，給解決地層縮徑帶來了極大的難度，難以兩頭兼顧，為此，選用抑制防塌性的清水聚合物鉆井液體系，以其強的抑制防塌性來防止直羅組垮塌，同時以其良好的流變特性，配合形成紊流作用，使易縮徑地層適當擴大，從而實現既防塌又解決縮徑的目的。

（2）不混油低固相生物聚合物鉆井液體系，不混油低固相生物聚合物鉆井液體系具有較強的防塌能力、良好潤滑性能及流變性能，能夠有效防止“雙石層”和煤層及炭質泥巖垮塌。通過實踐證實，該泥漿體系能很好的滿足斜井段鉆進中泥漿技術要求。其主要優點如下：①井眼穩定；②潤滑降摩阻防卡效果明顯；③井眼凈化效果良好[3]。

（3）無粘土低傷害暫堵鉆井液體系，無粘土低傷害暫堵鉆井液體系具有穩定性良好、密度低、失水低、潤滑防卡性能優良、能有效生物降解等特點，能夠適應長水平段鉆進，同時對氣層暫堵性好，對氣層傷害低，是一種新型高效的鉆井液體系。目前暫堵鉆井液體系已經為靖邊氣田水平井水平段鉆進過程中所普遍使用。

2 結論及建議

2.1 結論

（1）引進新的地質導向儀器和技術（如LWD、FEWD等），利用先進技術降低水平井的鉆進風險。同時要求地質人員熟悉靖邊氣田的地質情況，將理論和經驗結合起來保證水平井正常鉆進。

（2）總結經驗，不斷地完善和改進鉆井液體系。施工過程中要求鉆井液技術與工程技術緊密結合、相互溝通，以保證水平井安全快速鉆進。

2.2 建議

（1）優選鉆井液體系，在鉆到山西、太原及本溪組地層時調整鉆井液密度，使鉆井液柱靜壓力有效平衡地層壓力，減少鉆井液失水量，保證安全鉆進。

（2）目前，鉆井液直羅段聚硅酸鹽、全井段無粘土體系，符合長慶水平井鉆井液體系發展的方向，但還需要不斷地完善和改進。施工過程中要求鉆井液與工程技術緊密結合、相互溝通，這樣才能保證水平井安全快速鉆進。

[1] 李相方，剛濤，隋秀香，等.欠平衡鉆井期間地層流體流入規律研究[J] .石油學報，2002，23（2）:48-52.

[2] 趙峰，唐洪明，林海春，等.壓差的連續改變對鉆井液儲層損害程度的影響[J] .鉆井液與完井液，2007，24（6）:427.

[3] 榮海波，夏斌，賀昌華，張云.小尺寸無線隨鉆測量儀器DWD在深側鉆短半徑水平井中的應用[J] .石油天然氣學報，2005，26（4）：11-19.

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