大慶超淺稠油油藏水平井鉆井技術

谷玉堂　袁鈺欣　奚博文　李正華

【摘 要】大慶探區有豐富的稠油油藏，具有埋深淺，開發難度大等特點。使用直井開發效益低，使用水平井開發可以增加泄油面積，但需用到特殊工具（如斜井鉆機、雙彎螺桿等特殊工藝鉆具），成本昂貴，不利于普及推廣，文章著重分析了超淺層水平井鉆井的特點和難點，闡述了手工定向、流砂層定向等關鍵技術，為國內外此類水平井的鉆井提供了有益借鑒。

【關鍵詞】稠油 超淺層水平井 手工定向技術

1 鉆井技術難點分析

要避免使用特種裝置及設備，在鉆井施工過程中主要存在以下技術難點：（1）目的層垂深淺（280m），全井造斜率較高；（2）松散地層、流砂層大尺寸井眼不易造斜；（3）直井段淺、鉆具加壓及套管下入困難；（4）全井鉆遇地層復雜，施工過程中存在漏 、涌、卡、泥包的風險。

2 關鍵技術及解決措施

2.1井身結構設計優化

通常需要封隔并保護淡水層和非固結地層；封隔塊狀的蒸發巖（蒸發鹽）和易出故障的頁巖層段；在鉆異常高壓層段前先封隔易漏失層位；在鉆正常壓力層段時先隔開異常高壓層；不同壓力層系地層或需采用密度相差較大的鉆井液來控制的地層不處于同一裸眼段；避免過長的裸眼。

（1）用∮311.2mm鉆頭下入∮273.05mm套管封固流砂層；（2）采用∮228.6mm鉆頭下入∮177.8mm技術套管下深至著陸點20m以前；（3）采用∮152.4mm鉆頭應用裸眼懸掛∮127mm篩管方式完井，便于開采稠油。

2.2井眼軌道設計

該區塊設計基于如下考慮：（1）根據大慶油田中淺地層造斜規律確定造斜率。（2）垂深55-120m的流砂層內造斜困難，并考慮目的層可能出現的提前和滯后情況，第一造斜段長取120m、造斜率取5°/30m。（3）表套封固流砂層后，第二造斜段段長238.32m、造斜率取8.5° /30m（4）根據工具造斜能力，井斜角探油頂88°設計結果如圖1所示。

2.3地表定向技術

由于定向井段短（平均段長350m），造斜率要求高（8.5°/30m），軌跡控制難度大，存在進入目的層（探油頂）時井斜達不到要求的脫靶風險，同時為避免使用斜直井鉆機和地面陀螺測斜儀等特種設備，因此需要從地表就開始定向造斜施工。但使用MWD定向存在儀器未出隔水管磁干擾嚴重，方位測不準（MWD的BT值>1.2）的難點，影響定向作業。

現場應用地面羅盤方位校準工藝，替代了斜直井鉆機和地面陀螺測斜儀，消除磁干擾影響。操作程序：（1）將設計的網格方位換算成磁方位；（2）使用高精度羅盤在鉆臺下遠離磁干擾處測出點方位，做出標識；（3）移動位置，根據“兩點一線”原理，使標識兩處標識與鉆臺位于一條直線上；（4）校準位置，使標識與鉆具中心位于一條直線上；（5）轉到鉆具，使工具高邊與標識位于一條直線上，并做好標記；（6）依據地面標識方位線滑動定向。

2.4流砂層高曲率井眼軌道精細控制技術

（1）造斜點淺平段加鉆壓困難直井段鉆柱重量輕，造斜段和水增大加重鉆桿使用比例，一開、二開全部使用加重鉆桿，三開井斜角大于45°的井段全部使用加重鉆桿。

（2）在垂深為50. 00-110.00 m的流砂層，排量控制在15-16 L/s，在滿足攜巖要求的前提下，達到造斜和提速的雙重目的。其余造斜井段排量提高至20-25 L/s，利于攜砂，防鉆頭泥包。

（3）運用地而測斜定向技術，不使用陀螺測斜儀在套管內進行造斜，提高井斜角和方位角測量精度，降低單井鉆井成本。

（4）一開使用1.75螺桿+牙輪鉆頭，以滿足上部造斜要求；二開使用1.5°螺桿+牙輪鉆頭的鉆具組合，以達到設計的造斜要求，避免用1. 75螺桿，造斜產生局部狗腿角大的情況；三開小井眼使用1.0°螺桿+PDC鉆頭，以滿足造斜段著陸要求。

（5）針對油層內存在薄泥巖夾層、小鉆具穩斜效果差、規律不易掌握等施工難點，采用鉆速與錄井巖屑對比法來預判地層情況，設計復合/定向鉆進比例，探索松散稠油油層復合鉆進條件下井斜角變化規律，以保證井眼軌跡平滑。

3技術應用情況

共開展了3口井現場試驗，平均完鉆井深583.10m，目的層垂深273.52m，水平段長223.1m，實現了大慶首次不應用特種設備完鉆淺層稠油油藏水平井。投產后，試驗井日產量為20-25t，是周圍鄰直井日產量的10-15倍，增油效果顯著。

4認識與結論

（1）文章指出了淺層水平井優化設計方法，完成了非標尺寸井身結構和多曲率半徑井眼軌道優化設計。

（2）系統闡述了地表定向和流砂層高曲率造斜技術，對國內外此類水平井鉆井提供了有益借鑒。

（3）文章闡述的超淺層水平井鉆井技術未使用特種設備，為稠油油藏經濟開發提供了一條新途徑，同時具有安全、高效、低成本等優勢，便于普及推廣。

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作者簡介：谷玉堂（1966—），男，漢族，黑龍江大慶人，在職研究生學歷，高級工程師，現任大慶鉆探鉆井工程技術研究院副總工程師，現從事定向井、水平井等特殊工藝井技術研究與管理工作。