大位移井鉆井技術(shù)在坪北油田的應(yīng)用

鄭雙進(jìn)，侯 煉 （長(zhǎng)江大學(xué)石油工程學(xué)院，湖北 武漢430100）

黎 亮 （中石化江漢石油管理局鉆井一公司，湖北 潛江433124）

坪北油田位于陜西省延安市安塞縣境內(nèi)，地處我國(guó)黃土高原中部，構(gòu)造位置屬陜北斜坡中部坪橋鼻褶帶，為近南北走向傾角小于1°的西傾單斜，局部因差異壓實(shí)作用發(fā)育著一些低緩的鼻狀隆起，屬特低滲、低壓、低豐度、低產(chǎn)的難動(dòng)用儲(chǔ)量。在坪北油田鉆大位移井，可以擴(kuò)大油田的勘探開發(fā)面積，具有顯著的綜合經(jīng)濟(jì)效益。在P136平臺(tái)上成功鉆成的P76－106大位移井，完鉆井深2417.52m，垂深1391.38m，水平位移1757.71m，造斜點(diǎn)深249m，穩(wěn)斜段長(zhǎng)1767.09m，最大井斜63.4°，位移垂深比達(dá)到1.26，是目前坪北油田位移垂深比最大的井，該井的成功完鉆為大位移井在坪北油田的推廣積累了大量施工經(jīng)驗(yàn)。

1 大位移井鉆井技術(shù)難點(diǎn)

結(jié)合坪北油田大位移井鉆井實(shí)踐，分析得知P136平臺(tái)大位移井面臨的技術(shù)難點(diǎn)主要體現(xiàn)在井眼軌跡控制難、井眼防碰難度大、井身質(zhì)量難以保證及井下復(fù)雜情況多等幾方面。

（1）井斜大、位移大、穩(wěn)斜段長(zhǎng)、井眼軌跡控制難。該井組最大位移垂深比1.26，水平位移1757.71m，穩(wěn)斜段長(zhǎng)1767.09m，無(wú)論采用何種鉆具組合保持井斜角恒定都十分困難，加上地層的各向異性、地層走向以及地層的變換趨勢(shì)導(dǎo)致方位忽左忽右，方位漂移不穩(wěn)定［1］，使井眼軌跡控制難度更大。

（2）叢式井井網(wǎng)密集，井眼防碰難度大。P136平臺(tái)是一個(gè)采油與鉆井共用的老平臺(tái)，井場(chǎng)面積狹小，施工井?dāng)?shù)多，井網(wǎng)密集，防碰技術(shù)要求嚴(yán)格，施工難度較大。

（3）靶區(qū)半徑小，要求中靶精度高，井身質(zhì)量苛刻。在P136平臺(tái)施工的大位移井穩(wěn)斜段長(zhǎng)，靶區(qū)半徑僅10m，井斜角控制范圍為±1°，方位角控制范圍為±2°，在長(zhǎng)穩(wěn)斜段的井眼軌跡控制中，稍不注意就會(huì)脫靶，因此必須全井隨鉆跟蹤，才能確保井身質(zhì)量合格。

（4）地層復(fù)雜層位多，鉆井過(guò)程中易出現(xiàn)井壁坍塌、縮徑、阻卡、井漏等復(fù)雜情況。

2 大位移井鉆井技術(shù)措施

基于P136平臺(tái)大位移井鉆井面臨的主要技術(shù)難點(diǎn)，結(jié)合坪北油田地質(zhì)情況，采取如下技術(shù)措施，順利完成了P76－106井鉆井施工。

2.1 降摩減扭措施

摩阻扭矩問題是大位移井鉆井面臨的首要問題。由于大斜度井段巖屑的快速沉積，井眼低邊部位易形成巖屑床下滑到井底，造成摩阻與扭矩增大，嚴(yán)重時(shí)造成環(huán)空憋堵、井漏、卡鉆、垮塌等復(fù)雜情況，給鉆井施工帶來(lái)極大危害。

通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)選擇淺造斜點(diǎn)［2］、低造斜率和采用懸鏈線軌道或準(zhǔn)懸鏈線剖面，并盡量簡(jiǎn)化下部定向工具結(jié)構(gòu) （尤其是減少鉆鋌數(shù)量及長(zhǎng)度），采取正、倒劃眼等措施，修整和平滑井眼，以降低摩阻和扭矩。

在大斜度井段，根據(jù)摩阻和扭矩情況適時(shí)采用潤(rùn)滑劑以提高鉆井液的潤(rùn)滑性。如在鉆井液中加入足量的原油、塑料小球、多功能潤(rùn)滑劑等進(jìn)行降摩減阻。當(dāng)泥漿中潤(rùn)滑劑含量達(dá)2%左右，摩阻仍超過(guò)150kN時(shí)，可考慮混油鉆井液。

2.2 軌跡控制措施

井眼軌跡控制需掌握地層自然造斜規(guī)律和方位飄移規(guī)律，通過(guò)優(yōu)選鉆具組合和優(yōu)化鉆井參數(shù)，適時(shí)調(diào)整井斜和方位，使井眼軌跡沿設(shè)計(jì)井眼軌道鉆進(jìn)［3］。

坪北油田地層趨于平緩，地層傾角較小，方位飄移無(wú)規(guī)律，當(dāng)井斜角小于30°時(shí)，方位忽左忽右，飄移不穩(wěn)定。該井改變以往采用單點(diǎn)定向的鉆井模式，采用MWD無(wú)線隨鉆跟蹤和PDC＋導(dǎo)向鉆井的定向鉆井模式，實(shí)現(xiàn)一趟鉆完成增斜、穩(wěn)斜、降斜的定向模式，以實(shí)現(xiàn)井眼軌跡平滑，減少起下鉆次數(shù)和縮短鉆井周期的目標(biāo)。

針對(duì)坪北油田的地層特點(diǎn)，綜合分析P136平臺(tái)已完鉆井的鉆井資料，確定該井井眼軌跡控制方案如下：

1）直井段 直井段采用塔式鉆具組合鉆進(jìn)，使用電子多點(diǎn)測(cè)斜儀進(jìn)行井眼軌跡跟蹤監(jiān)測(cè)，鉆頭出表層套管后采用小鉆壓 （20～30kN）吊打鉆進(jìn)，鉆進(jìn)至鉆鋌全部出套管后正常加壓鉆進(jìn)，確保了直井段井身質(zhì)量，最大井斜為1°，井底位移僅1.5m，為下部井段造斜和井眼軌跡控制奠定了基礎(chǔ)。

2）增斜井段 增斜井段應(yīng)用導(dǎo)向鉆井技術(shù)，采用?215.9mmSKH447G鉆頭＋?172mm （1°）單彎螺桿＋無(wú)磁短節(jié)＋?158.8mm無(wú)磁鉆鋌×1根＋?127mm加重鉆桿×16根＋?127mm鉆桿＋108mm方鉆桿鉆具組合，完成增斜段365m，滑動(dòng)鉆進(jìn)與旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)比例為1∶1.5，嚴(yán)格按照直井段＋增斜段＋穩(wěn)斜段三段制設(shè)計(jì)剖面施工。施工過(guò)程中采用MWD無(wú)線隨鉆測(cè)斜儀跟蹤軌跡，加密測(cè)點(diǎn)及時(shí)對(duì)井眼軌跡進(jìn)行監(jiān)控，并運(yùn)用軟件進(jìn)行井眼軌跡預(yù)測(cè)，適時(shí)調(diào)整井斜、方位等施工參數(shù)，嚴(yán)格控制井眼軌跡變化趨勢(shì)，使井眼軌跡沿設(shè)計(jì)軌道鉆進(jìn)。增斜段以滑動(dòng)鉆進(jìn)為主，共完成648.75m，井斜60.12°，方位139.10°，井眼軌跡控制滿足設(shè)計(jì)要求，增斜井段軌跡平滑，施工順利。

3）穩(wěn)斜井段 穩(wěn)斜井段是該井組施工的重點(diǎn)難點(diǎn)井段，施工過(guò)程中要保證井眼軌跡的平滑，降低摩阻扭矩，還要預(yù)防富縣組的垮塌、阻卡等復(fù)雜事故。該井段以旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)為主，結(jié)合滑動(dòng)鉆進(jìn)，采用PDC鉆頭＋1°螺桿鉆具鉆穿富縣組，再用牙輪鉆頭配倒裝鉆具組合至完鉆，鉆井過(guò)程中采用MWD無(wú)線隨鉆儀跟蹤測(cè)斜，鉆至井深2417.52m，井斜63.40°，閉合方位138.5°，閉合距1757.71m，達(dá)到設(shè)計(jì)要求，順利完鉆。

2.3 井眼凈化措施

該井選擇淡水鉆井液體系，一開使用膨潤(rùn)土漿鉆井，二開使用鉀基聚合物防塌鉆井液。鉆井過(guò)程中精細(xì)維護(hù)鉆井液性能，增大泵排量，提高環(huán)空返速，并改善流型，以滿足攜砂和清除井底巖屑的要求。

在適時(shí)調(diào)整鉆井液性能的情況下，采取如下措施實(shí)現(xiàn)井眼凈化的目標(biāo)：

（1）為了防止富縣組地層坍塌，在保證動(dòng)力鉆具安全和地面機(jī)泵條件允許的情況下，增大排量至34～36L／s，保證環(huán)空上返速度在1～1.5m／s，以實(shí)現(xiàn)紊流攜砂，改善井眼清洗效率。

（2）適當(dāng)增大鉆井液的動(dòng)塑比和終切力，以滿足懸浮巖屑和攜砂的要求，鉆井液的動(dòng)塑比宜控制在0.25～0.5之間。

（3）根據(jù)情況堅(jiān)持短程起下鉆，一般每鉆進(jìn)100～150m短起下一次，每次短起300～450m，依靠短程起下鉆清除巖屑床，保證井眼規(guī)則暢通。每鉆進(jìn)一根單根后上下活動(dòng)鉆具，在滿足井眼軌跡控制要求的前提下增加旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)的時(shí)間，以利于提高鉆井速度和提高清巖、攜砂效果。

（4）當(dāng)返出巖屑較少，單根鉆進(jìn)困難時(shí)，使用高粘度、高切力的鉆井液清洗井眼。（5）保證四級(jí)凈化，確保固控設(shè)備的良好使用，充分清除砂子等固相顆粒。

2.4 井眼防碰措施

P136平臺(tái)有10口重點(diǎn)防碰鄰井，且地面井距僅4m左右，整拖方向一致，設(shè)計(jì)方位都在第二象限，井眼防碰難度較大?，F(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程中同步開展對(duì)井眼軌跡的防碰監(jiān)測(cè)和對(duì)下部待鉆井眼軌跡的預(yù)測(cè)，實(shí)時(shí)預(yù)防井眼相碰。

鉆井之前應(yīng)用鄰井實(shí)鉆數(shù)據(jù)和該井設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行防碰掃描，分析實(shí)鉆軌跡和設(shè)計(jì)軌道的偏差距離、相對(duì)方位以及下段待鉆井眼的變化趨勢(shì)，繪制防碰部署圖。由于實(shí)鉆井眼軌跡防碰圖是根據(jù)測(cè)斜數(shù)據(jù)處理結(jié)果而繪制，因此在鉆井過(guò)程中應(yīng)堅(jiān)持勤測(cè)斜勤計(jì)算，應(yīng)用實(shí)際計(jì)算數(shù)據(jù)與鄰井實(shí)鉆數(shù)據(jù)進(jìn)行垂深、井斜和方位的對(duì)比，繪制實(shí)鉆井眼軌跡，并預(yù)測(cè)下段井眼軌跡進(jìn)行防碰掃描，了解正鉆井與防碰井的相對(duì)井距和相對(duì)方位，為調(diào)整下部井眼軌跡奠定基礎(chǔ)。

雖然防碰掃描可以解決已鉆井段的相碰問題，但對(duì)于下一待鉆井段，其井眼軌跡仍然受鉆具性能、地質(zhì)條件及鉆井參數(shù)的影響。因此，在鉆類似大位移小靶區(qū)叢式井的過(guò)程中，不要輕易改變鉆具組合，以防止其影響井眼軌跡而導(dǎo)致復(fù)雜情況發(fā)生。

3 結(jié) 論

（1）開展大位移井優(yōu)化設(shè)計(jì)是大位移井鉆井施工的基礎(chǔ)，優(yōu)化設(shè)計(jì)選擇淺造斜點(diǎn)、低造斜率和懸鏈線軌道或準(zhǔn)懸鏈線剖面有利于降低大位移井鉆井的摩阻扭矩。

（2）認(rèn)識(shí)地層自然造斜規(guī)律和方位飄移規(guī)律，采用導(dǎo)向鉆井技術(shù)和MWD隨鉆測(cè)量技術(shù)，適時(shí)優(yōu)化鉆井參數(shù)有助于提高井眼軌跡控制精度，準(zhǔn)確鉆達(dá)目的層。

（3）優(yōu)選鉆井液體系，精細(xì)維護(hù)鉆井液性能，適當(dāng)增大泵排量，提高環(huán)空返速，并堅(jiān)持短程起下鉆，保持井眼凈化是大位移井鉆井成功的關(guān)鍵。

（4）在叢式井鉆井過(guò)程中，應(yīng)同步開展對(duì)井眼軌跡的防碰監(jiān)測(cè)和對(duì)下部待鉆井眼軌跡的預(yù)測(cè)，實(shí)時(shí)預(yù)防井眼相碰。

［1］韓志勇 .定向井設(shè)計(jì)與計(jì)算 ［M］.北京：石油工業(yè)出版社，1989.

［2］盧明輝，管志川 .大位移井軌道設(shè)計(jì)中關(guān)鍵參數(shù)的確定 ［J］.石油鉆探技術(shù)，2003，10（5）：31.

［3］鉆井手冊(cè) （甲方）編寫組 .鉆井手冊(cè) （甲方）［M］.北京：石油工業(yè)出版社，1990.