非常規致密砂巖油藏分段壓裂橋7平1水平井鉆井技術

陳小元，楊國杰，魏秀剛，楊寶華，秦 春，王 委

（中國石化江蘇石油工程有限公司鉆井處，江蘇江都 225261）

為實現穩產增產目的，對非常規油氣藏實施水平井壓裂開發是江蘇油田的必然選擇。為有效動用橋7斷塊Ef22－5的致密砂巖體儲量，江蘇油田在橋河口地區部署了第一口非常規致密砂巖油藏分段壓裂橋7平1水平井。該區域主要由東臺、鹽城、三垛、戴南、阜寧組等地層組成；區域巖性復雜，井壁穩定性差；戴南組泥巖易水化膨脹、縮徑，阜二段泥巖硬脆、裂隙發育，易吸水造成掉塊垮塌。該儲層厚度較薄，產狀變化大，儲層平均孔隙度12.6%，平均滲透率10.9×10－3μm2，屬于低孔低滲儲層。通過采取針對性的技術措施，順利地完成了該井鉆井任務，該井分段壓裂后，初期獲日產20 t油流。

1 井身剖面和結構優化設計

1.1 井身剖面優化設計

為有效應對目的層垂深及造斜率不確定等因素，嚴格將全角變化率控制在16°／100 m內，并確保水平井分段壓裂工具的順利下入，將剖面設計為直－增－穩－增－平型。具體剖面數據見表1。

1.2 井身結構優化設計

表1 井身剖面數據

井身結構設計一是滿足分段壓裂水平井完井作業需求，二是根據地層特點，表套須要封住上部極易垮塌的Ny2段地層，技術套管要下到入窗點，以滿足水平段下分級壓裂管柱及安全鉆井的需要，井身結構設計見表2。

2 鉆井施工技術［1－3］

2.1 井身軌跡控制

2.1.1 直井段控制

直井段施工措施：①一開φ342.9 mm井眼采用塔式組合，二開直井段使用直螺桿大鐘擺、單彎鉆具組合。②加強井身軌跡監測，一旦發現井斜，立即采取措施。③優化鉆井參數，采取低鉆壓、高轉速，大排量施工。

表2 井身結構設計數據

二開使用直螺桿大鐘擺鉆具組合鉆進至2096.18 m時，監測井斜出現，最大井斜達到2.96°，且已產生了24.68 m的反向位移，另外吊打鉆進太慢，為此，下入φ222.2PDC配合單彎螺桿，采取滑動鉆進與復合鉆進相結合的方法，提高了機械鉆速，并將鉆井方位從35°調整到235°，且井斜控制在3°內。

2.1.2 著陸段控制

著陸段軌跡控制重點一是控制好全角變化率，保證軌跡平滑；二是能應對目的層垂深上移或下移，避免目的層垂深變化過大而填井事故的發生，其具體的技術措施是：①采用小角度單彎組合和滑動與復合鉆進相結合，將全角變化率控制在設計值內。②利用地質導向技術控制軌跡。③采用以一定角度穩斜探七尖峰等標志層的方法，來應對目的層垂深的不確定性過大。該段使用單彎螺桿復合鉆井技術鉆進至2235.82 m，開始定向造斜，采用1.25°單彎組合和滑動與復合鉆進相結合，每根滑動6～7 m，復合2～3 m，控制造斜率在13.5～15°／100 m。在鉆遇王八蓋子、七尖峰等標志層之前，井眼軌跡控制始終留有50～70 m穩斜調整段，以滿足A靶垂深上下可調范圍20 m。在井深2740 m處，根據LWD測取的電阻率和伽馬曲線判斷，已提前鉆遇七尖峰標志層。經分析，目的層比設計提高了近21 m，地質決定A、B靶垂深均上調21 m，工程據此立即進行滑動增斜，鉆至井深2857 m進入目的層。但由于實際油層變薄為層厚4.2 m，且油層傾角由原設計的88°左右變平為89°～90°，在井深2915 m處鉆出油層底部。經研究決定，滑動增斜追油層鉆進至井深3003 m，預測井底井斜92°～93°，錄井發現有油砂出現，這表明再次進入油層，順利完成著陸段施工（表3）。

2.1.3 水平段軌跡控制

及時分析LWD隨鉆測井資料，判斷油層鉆遇情況，若發現鉆出油層，及時采取措施，提高油層鉆遇率。根據軌跡控制實際，優選小井眼水平段鉆具組合，盡量采用復合鉆進來調整井斜，提高復合滑動比，盡可能避免滑動鉆進托壓現象和控制好狗腿。水平段共采用了三種鉆具組合，基本滿足軌跡控制需求。鉆具組合1：φ152PDC＋φ120 mm1.25°單彎（自帶φ148 mm扶正器）＋φ146 mmSTB＋A。A＝浮閥＋LWD短節＋φ88.9 mmHWDP×1根＋MWD短節＋φ88.9 mmHWDP×1根＋φ120 mm柔性加壓器＋φ88.9 mmDC×1根＋柔性短節＋φ120 mm隨鉆震擊器＋φ88.9 mmDP×1根＋φ88.9 mmHWDP×15根＋φ88.9 mmDP×66根＋φ88.9 mmHWDP×40根＋φ88.9 mmDP。鉆具組合2：φ152PDC＋φ127mm1.25°單彎（自帶 φ148 mm 扶正器）＋A。鉆具組合3：φ152PDC＋φ120 mm1.25°單彎（不帶扶正器）＋A。

表3 應對目的層垂深上移的措施

組合方式1為單彎雙穩組合，滑動鉆進造斜率為0.3～0.4°／m，復合鉆進基本為穩斜效果，增斜率為－4°～＋6°／100 m。組合方式2為單彎單穩組合，滑動鉆進造斜率為0.3～0.5°／m，復合鉆進為微增效果，增斜率為＋5～＋7°／100 m。組合方式3為不帶穩定器單彎組合，滑動鉆進造斜率為0.3°／m，復合鉆進為微降效果，降斜率為－3°／100 m。水平段進尺591.68 m，水平段滑動進尺49.3 m，復合進尺542.38 m，復合進尺占水平段總進尺的比例為91.67%，實際控制油層424.65 m。

2.2 鉆井液技術

（1）優選正電膠聚胺聚合物潤滑防塌鉆井液體系。該體系具有良好的抑制性［3］、井壁穩定性、潤滑防卡性能、防止鉆頭泥包和無生物毒性等優點。其基本配方是：（3～5）%膨潤土＋0.2%DS－301＋（0.2～0.3）%PMHA－Ⅱ＋（0.6～0.8）%NH4－HPAN＋（0.1～0.3）%SF－1＋（2～3）%RHJ－I＋（8～10）%原油＋（2～3）%FT－1＋（1～2）%BPS＋（0.2～0.4）%聚胺。日常維護以“細水長流”的方式補充NH4－HPAN、BPS和胺基抑制劑等混合膠液。

（2）保持井壁穩定的措施。鉆井液密度保持在1.26 g／cm3；分別將 API、HTHP濾失量控制在5 mL、12 mL以下；鉆入易塌層段前，應及時加入2%～3%的防塌劑。

（3）凈化井眼的措施。二開前徹底掏罐清砂，振動篩篩布逐漸更換成110目。著陸段振動篩篩布使用140目，水平段時的振動篩篩布應更換成150目。每班使用離心機4～6 h；大斜度和水平段定期添加BPS，應將動塑比控制在0.5以上，以增強鉆井液懸浮攜帶能力。

（4）提高鉆井液潤滑性的措施。使用原油作為主潤滑劑，將優質機油、乳化石蠟、固體潤滑劑復配，并利用乳化劑量充分乳化。根據井深、井斜、摩阻的變化，以“少食多餐”方式定期補充，將泥餅摩阻系數控制在0.1以內。井斜＜40°時，含油量達3%～5%，45°～70°時含油量達6%～10%，井斜＞70°時含油量達8%～10%。通過采取以上技術措施，鉆井液性能得到充分的發揮，較好地滿足了鉆井作業施工，但在水平段泥巖井段時的井壁穩定不理想，鉆井液性能還有待于改進；另外在3040～3180 m井段和3193～3205 m井段鉆遇油層底部泥巖，出現井壁失穩剝落、垮塌，因多次短起下及下鉆遇阻掛卡劃眼，造成井徑擴大率高，3040～3180 m，平均井徑擴大率52.37%，3193～3205 m，平均井徑擴大率24.56%。

2.3 完井壓裂管柱下入技術

橋7平1完井壓裂管柱為：φ149.8懸掛封隔器＋φ114.3套管×48根＋φ147.5裸眼封隔器＋φ114.3套管×2根＋φ146投球滑套＋φ114.3套管×1根＋φ147.5裸眼封隔器＋φ114.3套管×9根＋φ146投球滑套＋φ114.3套管×8根＋φ147.5裸眼封隔器＋φ114.3套管×4根＋投球滑套＋φ114.3套管×4根＋φ147.5裸眼封隔器＋φ114.3套管×3根＋φ146投球滑套＋φ114.3套管×5根＋φ147.5裸眼封隔器＋φ114.3套管×2根＋φ146投球滑套＋φ114.3套管×2根＋φ147.5裸眼封隔器＋Фφ114.3套管×1根＋φ140壓力滑套＋φ114.3套管×1根＋φ127井筒隔絕閥＋φ127導壓鞋。

由于完井管柱封隔器多，外徑大，不易順利下入。電測完，使用5種不同剛性鉆具通井措施。第1次通井：下入φ151通井規＋φ168套管刮削器刮削φ178套管內壁，并在懸掛器坐封井段反復刮削多次。第2次通井：下入φ152.4牙輪鉆頭通井。第3次通井：下入φ146銑錐＋φ150西瓜皮磨鞋。第4次通井：下入φ152.4牙輪 ＋φ150西瓜皮磨鞋。第5次通井：下入φ152.4牙輪＋2個φ150西瓜皮磨鞋。在通井過程中，一是采取沖放為主、旋轉為輔的方式進行劃眼，以防止劃出新眼。二是通過開泵沖劃、上下活動、循環短起下、在遇阻點及狗腿大的點處上下多拉等措施，順利將壓裂管柱下入井內。

3 認識與建議

（1）本井在A點垂深上移21 m的情況下，仍準確鉆遇油層入窗，這主要得益于以一定角度穩斜探標志層的方法。

（2）長水平段多級壓裂水平井，必須要控制好全角變化率及水平段的井徑擴大率，做好下完井管柱前的井眼準備。這是確保完井管柱的順利下入及保證封隔器封隔效果的關鍵。

（3）使用柔性加壓器、水平段采用5～15根加重鉆桿代替普通鉆桿適當增加鉆具的剛性，是滿足鉆壓、扭矩傳遞，減少托壓、避免鉆具自鎖的好方法。

（4）使用優質的胺基鉆井液體系，保證了該井的順利施工。但本井水平段鉆遇的泥巖井段垮塌嚴重，強抑制聚胺體系在應對大斜度井段泥巖垮塌方面還需進一步完善。

（5）本井φ120×1.25°的單彎螺桿造斜率較高，以后應選用0.75～1°的單彎螺桿。同時建議6″井眼采用4″鉆桿，降低循環壓耗，確保能達到設計排量施工。

［1］劉吉余，馬志欣，孫淑艷.致密含氣砂巖研究現狀及發展展望［J］.天然氣地球科學，2008，19（3）：316－319.

［2］何樹山，岳發輝，周明信.大港油田大位移鉆井技術研究與實踐［J］.西南石油大學學報，2008，17（2）：24－26.

［3］崔海林，陳建隆，牛洪波，等.勝利油田首口小井眼長水平段水平井鉆井技術［J］.石油鉆探技術，2011，（5）：14－17.