楊淺3井區薄層特超稠油水平井鉆完井技術

蒲尚樹，田康寧，宋新峰，鄭 林，胡 凱

(1.中國石化河南石油工程技術有限公司鉆井工程公司，河南南陽 473132；2.長江大學石油工程系；3.中國石化河南油田分公司采油二廠)

河南油田楊淺3井區主要含油層位為古近系核桃園組三段，油層埋藏702～863 m，平均單層厚度2.8～3.3 m，在油層溫度下,脫氣原油黏度達到14 771.4～77 507.4 mPa·s，屬于薄層特超稠油油藏。由于采用直井、定向井等常規方式開發，油藏裸露面積小，且儲層膠結疏松、油井易出砂，嚴重影響了該區整體開采效果。為此，在楊淺3井區通過鉆水平井和運用復合防砂篩管完井技術，增大了油層裸露面積，擴大了蒸汽波及體積和熱驅范圍，提高了蒸汽吞吐熱效率和油藏儲量動用程度，并有效解決了油井出砂問題[1-2]。

1 水平井井眼軌跡控制技術

1.1 井身結構及井眼剖面設計

(1)井身結構優化。綜合考慮了稠油蒸汽吞吐熱采工藝、封固疏松地層、鉆具傳輸測井、井控安全和投入成本等方面的要求，采用了二開制井身結構類型(圖1)。一開：采用φ444.5 mm鉆頭鉆至井深300 m左右，下入φ339.7 mm表層套管，封固上部成巖性差、膠結疏松地層及地表水，水泥返至地面，為二開安裝井口裝置和安全鉆井提供可靠條件。二開：采用φ244.5 mm鉆頭進行二開，上部井段下入φ177.8 mm套管，水平段下入φ177.8 mm復合防砂篩管，水泥返至地面，滿足楊淺3井區稠油油藏蒸汽吞吐開采需要(注蒸汽溫度高達30 ℃)。

(2)井眼剖面設計優化： ①采用簡單、圓滑的直-增-穩-增-平軌道類型，便于施工。 ②為確保薄油層鉆遇率，水平段靶框采用矩形靶，靶區范圍1 m×10 m×300 m(水平段長)，縱偏差0.5 m，橫偏差5 m，前后擺動不超過5 m。 ③綜合考慮采油工藝要求、地層特性因素影響、螺桿造斜能力、井下復雜等因素，斜井段造斜率25°～39°/100 m，水平井段軌跡調整造斜率控制在18°～25°/100 m以內。 ④造斜點應考慮該區塊地層的特點和地面條件因素，要有足夠的靶前位移調整余量。

1.2 實鉆井眼軌跡控制技術

(1)造斜段：楊淺3井區中上部地層較疏松，對于造斜工具的選擇影響較大，造斜率難以保證[3]。施工時要克服MWD測量數據滯后的影響，及時預測井底的井斜、方位和造斜率，及時調整鉆井參數和鉆具組合，確保順利著陸[4]。施工要點：一是要選用大度數(1.75°或2°)螺桿，滿足疏松地層造斜率要求；二是嚴格控制井眼曲率避免過大過急，保持其圓滑性，防止出現較大的狗腿，給后續施工帶來困難；三是定向造斜前，要保證鉆井液性能良好和井眼暢通，確保彎殼螺桿順利下井，且嚴禁使用彎殼螺桿鉆具劃眼和懸空處理鉆井液；四是摩阻較大時，及時進行短程起下鉆，修整井壁，清理巖屑床。

(2)水平段：楊淺3井區油層較薄，平均單層厚度2.8～3.3 m，水平井儀器存在測量誤差和測量盲區(大于15 m)，鉆水平井的難度大，易造成井眼軌跡“冒頂和穿底”現象。因此，水平井段施工時，要根據實鉆結果，及時分析和預測軌跡，提前進行軌跡調整。考慮到油層薄、油層垂深存在誤差，小度數造斜工具又難以滿足地質跟蹤油層的要求，根據實鉆經驗，在該區施工時，一般選用1.25°或1.5°的單彎螺桿。并在水平段施工時，要復合與滑動鉆進相結合，井眼軌跡調整幅度要小，防止出現“波浪式”井眼。

圖1 楊淺3井區水平井井身結構圖

通過對楊淺3井區先期施工的幾口水平井的實鉆分析與研究，形成了適合于該區水平段施工的薄油層水平井井底測量盲區預測技術，實現了對井眼軌跡的精細控制，提高油層鉆遇率。施工要點：一是搞好鄰井地層對比準確地質預告，著陸前調整好井斜，使井眼軌跡沿著目的層傾向方向鉆進；二是選擇同廠家同型號螺桿鉆具，減小工具對造斜率影響，確保井底測量盲區的預測信息準確率；三是采用滑動與復合鉆進方式交替進行，每鉆進5～6 m改變一次；四是根據返出巖屑準確判斷地層巖性，及時調整井眼軌跡；五是地質較復雜或油層超薄時，可運用LWD隨鉆監測技術，根據伽馬和電阻率曲線，結合地質氣測、熒光定量分析等錄井資料，及時調整井眼軌跡，實現水平段井眼軌跡的精準控制。

2 鉆井液技術

2.1 鉆井液體系優選

楊淺3井區地層較疏松，施工時，要預防井壁垮塌。因此，斜井段和水平段選用兩性離子聚合物混油防塌鉆井液體系，其配方為：(5%～8%)膨潤土+0.3%Na2CO3+(0.3%～0.5%)FA367+(0.3%～0.5%)KPAM+1%SHN-1+0.3 %XY-27+(2%～3%)SFT+(6%～8%)白油+(0.1%～0.2%)SP-80+1%ZRH-2。

2.2 鉆井液維護與處理

(1)一開及二開直井段:一開及上部直井段地層疏松、成巖性較差、易漏失，維護處理以保證鉆井液要有較強的攜帶能力和抑制能力，密度控制在1.15 g/cm3左右，黏度在50～60 s之間。

(2)斜井段及水平井段:斜井段鉆進要保持聚合物濃度，增強鉆井液的抑制性。增斜井段逐漸加入2 %乳化瀝青和1 %ZRH-2，以提高體系的防塌能力和潤滑性能。井斜大于40°以后，要提高鉆井液的懸浮和攜帶能力，并加入(6%～8%)白油、(0.1%～0.2%)SP-80，進一步提高體系的潤滑性和防塌能力，摩阻系數控制在0.1以下。進入目的層前,將濾失量控制在5 mL以內，保護好油層。完鉆前提前處理好鉆井液，維護性能均勻穩定。

3 固井工藝技術

3.1 固井施工難點

一是套管在拉力和自重作用下，斜井段、水平段嚴重偏心，窄邊鉆井液很難被水泥漿頂替走；二是受到水泥漿失重影響，井眼高邊產生強度較弱的高滲透性水泥石，不能充分分隔油水層，易引起油氣水竄槽；三是在水平段，水泥漿析出的自由水在井眼高邊聚集，形成通道，導致水竄槽；四是中上部地層較疏松，固井過程中,易造成漏失；五是鉆井液在井眼低邊的固相沉積易形成鉆井液滯留帶而影響水泥環質量。

3.2 水泥漿體系選擇

針對該區塊的水平井固井難點，優化選擇了防漏增韌高強度水泥漿體系：G級高抗水泥+2.0 %防竄漏失劑W-99+1 %減阻劑USZ+1.68 %降失水劑G303+0.8 %膨脹劑TW502+0.2 %消泡劑XP-Ⅱ+10 %增強劑PZW-A +10 %漂珠+30 %石英砂。其主要性能見表1，水泥漿沉降穩定要好，避免出現分層現象，上下密度差小于0.059 g/cm3，縮短水泥漿凝結時間，增加水泥石早期強度。選用BSC-010L型沖洗液，提高井眼的沖洗效果。沖洗液要有較低紊流臨界排量，排量控制在18 L/s以下；在紊流下要有10 min以上的接觸時間，且與鉆井液、水泥漿有良好的相容性。

表1 水泥漿主要性能

3.3 固井工藝技術優化[5]

楊淺3井區采用復合防砂篩管和免鉆塞分級固井工藝技術。為確保固井施工質量，采用了雙管外封隔器；采用免鉆式分級箍，減少了施工工序，降低了鉆分級箍對套管損壞的風險。

(1)下套管前井眼準備。楊淺3井區水平井二開裸眼井段較長，篩管串尺寸較大，下套管前，要求帶φ238 mm扶正器下鉆通井,短程起下鉆循環洗井后，用2%～4%的塑料小球鉆井液封閉大井斜段和水平段，確保下套管順利。

(2)免鉆塞分級注水泥器安裝要求。免鉆塞分級注水泥器上扣時避免損壞，安裝在巖性較穩定的井段，并保證其居中良好，能夠工作正常。

(3)管外封隔器安裝要求。選用兩個HXK177.8-Ⅱ規格的管外封隔器,并座封在井徑規則、巖性較穩定的井段。控制下套管速度，避免猛剎猛放，防止損壞封隔器膠筒。

(4)選用合適的套管附件。選擇居中度較好的雙弓彈性套管扶正器，井斜小于35°的斜井段，每兩根套管加1只扶正器，井斜大于35°的井段每根套管加1只扶正器，分級注水泥器和封隔器上下各加1只扶正器。

(5)完井工藝技術優化。下完套管后蹩壓坐封管外封隔器，蹩開分級注水泥器，循環鉆井液。固井注水泥結束后，先用水泥泵車頂替2 m3壓膠塞再換成鉆井泵增大排量頂替，最后留2 m3余量用水泥泵車頂替碰壓至22 MPa，穩壓5 min，待關閉套下行關閉循環孔后，緩慢釋放壓力至10 MPa，憋壓候凝。候凝時間達到24 h，下入φ89 mm鉆桿帶可退式撈矛的服務管柱打撈免鉆塞部件。

4 實施效果

在楊淺3井區水平井鉆井和復合防砂篩管完井技術取得了較好的應用效果，不僅確保了鉆井速度和施工質量，而且油井投產后取得了明顯的增產效果。先期施工的16口水平井，平均井深1214.4 m，平均機械鉆速達到13.79 m/h，平均鉆井周期8.16天，中靶率100%，油層鉆遇率均在75 %以上。免鉆塞分級固井工藝技術的應用，也取得較好效果，施工的16口井聲變測井評價結果Ⅰ、Ⅱ級固井質量均合格，90 %的井段達到優質標準，滿足了薄層特超稠油熱采工藝的需要；免鉆塞分級注水泥器使用情況良好，打撈成功率為100 %，避免了鉆塞可能對套管造成損壞。首批16口井經過3周期的蒸汽吞吐開采，平均單井日產量保持在6.75 t/d,是該區塊直井、定向井平均單井日產量的2.83倍，油井不出砂，效果十分顯著。

5 結論與認識

(1)應用水平井復合防砂篩管鉆完井技術，確保了楊淺3井區鉆井施工質量，提高了蒸汽吞吐效率和儲量動用程度，防砂效果明顯。

(2)楊淺3井區水平井井身結構和井眼剖面優化、薄層水平井井眼軌跡控制技術是實現目的層中靶和提高薄油層鉆遇率的關鍵。

(3)兩性離子聚合物混油防塌鉆井液體系，具有良好的潤滑防塌效果，可滿足楊淺3井區水平井施工要求。

(4)復合防砂篩管和免鉆塞分級固井工藝技術、防漏增韌高強度水泥漿體系和相關技術措施的實施，確保了固井施工質量。

[1] 馬道祥，羅曉慧，張清軍,等.河南稠油油田淺薄層油藏防砂技術[J].石油地質與工程,2007,21(1)：72-74．

[2] 李學良.薄層稠油水平井防砂完井技術[J].石油地質與工程,2008,22(6)：102-104.

[3] 薛建國，吳應戰，王冰暉,等.超淺層大位移水平井樓平2井鉆井技術[J].石油鉆采工藝,2008,30(3)：11-14.

[4] 王興武.薄層水平井軌跡控制技術[J].鉆采工藝,2010,33(6)：127-129.

[5] 周代，何德清，蒲世東,等.分級注水泥器與管外封隔器的選用[J].油氣田地面工程,2009,28(2)：42-43.