紅河油田水平井井身結構優化技術探討

田繪杰 （中石化華北油田分公司工程技術研究院，河南 鄭州 450000）

紅河油田是鄂南致密砂巖油藏的主要區塊，分布于甘肅省慶陽市的鎮原、涇川、崇信3縣，構造位置處于鄂爾多斯盆地西緣天環向斜的南段，地層平緩西傾。該油田屬于中生界內陸湖泊相碎屑巖含油氣體系，屬于低孔、低滲、低產的 “三低”油田，開發難度較大。紅河油田水平井平均埋深在2000m左右，完鉆井深大多為3300m左右，水平段長介于800～1200m之間，靶前位移介于280～400m之間。在水平井開發過程中主要存在以下難點：①地層穩定性差，易漏易跨。紅河油田自上而下依次鉆遇第四系、白堊系羅漢洞組、環河組、華池組、洛河宜君組、侏羅系安定組、直羅組、延安組和三疊系延長組，主要目的層為三疊系延長組。鉆遇地層自上到下承壓能力均較低，鉆井過程中經常發生井漏現象，同時鉆遇地層多為灰褐色泥巖、粉砂質泥巖和泥質砂巖，水敏性極強，易吸水膨脹，從而發生井壁坍塌現象。②三級井身結構機械鉆速低，鉆井周期長。例如，井深3000m、水平段長1000m的HH37P10井平均機械鉆速僅為4.95m／h，鉆井周期為85d左右。針對上述問題，筆者對紅河油田水平井井身結構優化技術進行了研究。

1 三級井身結構優化技術

紅河油田第四系黃土層具有結構疏松，承壓能力低，滲透能力強等特點，容易發生滲漏等復雜情況，為一開必封井段，常規三級井身結構一開采用?374.7mm井眼，下?273mm套管封固；二開采用?241.3mm井眼鉆完斜井段，下?177.8mm套管封固A靶點前泥巖裸眼井段，盡量避免井下復雜情況的發生；三開裸眼完井后裸眼封隔器分段壓裂。由于該井身結構安全有效，在整體開發初期取得了一定的效果。但常規三級井身結構最大缺點是斜井段機械鉆速較慢，2012年上半年紅河油田該井身結構井二開斜井段平均機械鉆速僅為3m／h左右。針對上述問題，采取復合三級井身結構，具體優化措施如下。

1.1 井眼軌跡控制技術

1）軌道設計 軌道設計是水平井鉆井施工的首要環節，通過軌道優化能有效降低鉆進過程中的摩阻扭矩、降低施工難度和提高中靶精度［1－2］。具體而言，在三級井身結構軌道設計時采用 “直－增－穩－增－平”的雙增穩剖面，靶前位移控制在350m左右，造斜率控制在7°／30m以下，穩斜段置于井斜角70°左右的井段，這樣便于軌跡及時調整。

2）井身質量的控制 鉆井過程中必須確保井眼軌跡圓滑，以防止井徑急劇變化，出現不規則井眼［3－4］。直井段要注意防斜，最大井斜角不大于3°。斜井段要防止出現 “大肚子”井眼，平均井徑擴大率要求不大于10%；全井采用優化的鉀氨基鉆井液體系，抑制泥巖水化膨脹，穩定井壁，并且嚴格控制泥漿性能，斜井段失水不高于5ml，防止出現井壁垮塌現象。

1.2 套管安全下入技術

1）井眼準備措施 下套管前必須認真通井，通井時要注意以下2點：①下鉆過程中要注意遇阻顯示，對測井井徑曲線呈縮徑段以及不規則井段，應進行反復提拉直至暢通；②下鉆到井底后循環泥漿時，應勤活動鉆具，禁止在某處長時間循環，以免導致該井段沖出 “大肚子”井眼。

2）采用滾輪扶正器 滾輪扶正器正棱上橫向裝有2排滾柱，其軸線與井眼軸線垂直。當套管進入斜井段時，一方面使大段套管本體不緊貼井眼的低邊，因而磨擦面積小；另一方面，由于滾柱的滾動，使常規下套管的滑動磨擦變為滾動磨擦，從而大大減少套管與井壁之間的摩阻系數，確保套管能夠順利入井。

3）下套管抬頭措施 下套管抬頭措施的主要內容如下：在浮鞋后第1根套管上加裝2個或者3個扶正器，使浮鞋在大斜度井段離開井壁，以減小前部套管摩阻，并引導套管順利下入大斜度井段。下入過程中應控制好速度 （每20～30s下1根套管），并派專人觀察井口返漿情況。

2 二級井身結構優化技術

2.1 完井方式的優化

針對裸眼封隔器分段壓裂完井存在的難點，通過對完井方式的優選，最終確定采用可鉆橋塞和連續油管帶底封分段壓裂方式，該壓裂方式具有壓裂起裂位置明確、壓后即可實現井筒全通徑和固井完井、可驗封、分段可靠等特點，適用于水平段固井完井。

2.2 配套技術的優化

1）防漏堵漏措施 ①無論哪個層位出現漏失現象，均應先采取隨鉆堵漏的辦法，如果沒有效果再采用復配材料進行靜止堵漏。②當出現井口失返性漏失時，應當首先上提鉆具靜置一段時間，然后再開泵循環進行試漏，如果有部分返出，應采取復配靜堵的辦法；若仍然完全失返，則要考慮選擇合適的堵漏材料，或者考慮用水泥封堵。

2）提高水平段固井質量措施 ①大排量充分循環洗井，調整鉆井液性能，控制濾失量與動切力，確保不出現沉砂、垮塌等現象。②通井起鉆前，在大斜度井段和水平段注入防卡鉆井液，并加足潤滑材料，以降低摩阻和扭矩。③合理加放扶正器，即在斜井段和水平段，每3根套管加2只扶正器。④使用微膨脹低濾失、低析水、高沉降穩定性水泥漿體系。

3 應用效果分析

3.1 三級井身結構優化效果

HH37P11井是紅河油田第一口采用復合三級井身結構的水平井，該井位于甘肅省鎮原縣屯字鎮下鄭村李家組，其井口方向為339°03′36″，目的層位為三疊系延長組長8段。HH37P10井采用常規三級井身結構，井口方向為357°7′55″，兩井相距較近，具有可比性。

表1 HH37P11井及HH37P10井鉆井指標對比表

HH37P11井及HH37P10井鉆井指標對比表如表1所示。從表1可以看出，在地質條件相近的條件下，HH37P11井較HH37P10井的機械鉆速顯著提高，鉆井周期也明顯縮短，說明水平井采用復合三級井身結構可以獲得良好的施工效果。

3.2 二級井身結構優化效果

HH12P142井是紅河油田第一口實施二級井身結構的水平井，鄰井HH12P38井采用常規三級井身結構，兩者的井身結構和完井方式不同。HH12P142井與HH12P38井指標對比表如表2所示。從表2可以看出，雖然HH12P142井比HH12P38井的機械鉆速慢，但由于HH12P142井井身結構的改變，最終使其鉆井周期遠遠小于HH12P38井的鉆井周期。加之HH12P142井采用裸眼完井方式，在開發后期綜合治理十分方便，大大提高了開發效益。

表2 HH12P142井與HH12P38井指標對比表

［1］陳庭根，管志川 .鉆井工程理論與技術 ［M］.北京：石油大學出版社，2000.

［2］陳濤平，胡靖邦 .石油工程 ［M］.北京：石油工業出版社，2002.

［3］趙國珍，龔偉安 .鉆井力學基礎 ［M］.北京：石油工業出版社，1988.

［4］蘇義腦 .水平井井眼軌道控制 ［M］.北京：石油工業出版社，2000.