齊平3井鉆井實踐與認識

何茂偉

（大慶鉆探工程公司鉆井一公司，黑龍江大慶163411）

齊平3井鉆井實踐與認識

何茂偉*

（大慶鉆探工程公司鉆井一公司，黑龍江大慶163411）

齊平3井是部署在松遼盆地中央坳陷區齊家凹陷的一口水平探井，完鉆斜深3574.03m，垂深2201.1m，水平段長1195.35m。在施工前對井身結構和井眼軌跡剖面進行了優化設計，施工中應用井眼軌跡控制技術、地質導向技術，并配以鉆井安全施工工藝，保證了該井的順利完鉆，實現了設計要求的各項技術指標，取得了良好的施工效果。

優化技術；軌跡控制；地質導向；安全鉆井；齊平3井

齊家凹陷位于松遼盆地中央坳陷區，北鄰黑魚泡凹陷，南接古龍凹陷，該區構造主體包括齊家北、齊家南2個向斜和喇西、薩西、杏西3個鼻狀構造，向西經龍虎泡構造逐漸抬升為一向東南傾斜的單斜，向東抬升過渡為大慶長垣，勘探面積約1500km2。為了探索解決制約齊家凹陷高臺子油層致密砂巖油藏儲量豐度低、直井單井產量低的勘探開發技術瓶頸，實現致密油資源的有效動用，為該區大面積儲量的整體評價與儲量升級提供有效的技術支撐，在齊家凹陷部署了齊平3井探井水平井，該井設計斜深3574.03m，垂深2201.1m，水平位移1546.46m，水平段長1195.35m。

1　優化設計技術

1.1井身結構優化設計

根據齊平3井所在區域的地質特點，在綜合考慮井眼軌跡控制技術和鉆井施工要求的前提下，以降低鉆井施工中的摩阻與扭矩，水平井段能夠最大化延伸為目的，對齊平3井進行井身結構優化設計，優化設計后的井身結構擬采用2層套管結構，一開采用?311.2mm鉆頭鉆進至井深500m，下入與之相適應的?244.5mm套管封固明二段以上易塌、易漏等不穩定地層；二開采用?215.9mm鉆頭鉆進到井深3574.03m，留足口袋完鉆，下入?139.7mm套管，采用雙密度固井水泥漿體系進行全封固井。井身結構優化設計如表1所示。

1.2井眼軌跡優化設計

表1　井身結構優化設計數據表

目前對于井眼軌跡剖面優化設計主要有直—增—穩—增—平”的雙增剖面和“直—增—穩—增—增—平”的三增剖面，這2種井眼軌跡剖面的共同設計特點是在2個增斜井段之間設計一段穩斜井段，用來防止工具造斜率達不到設計要求時來進行彌補井斜角或者調整方位角，這樣就降低了井眼軌跡控制的難度，提高了井眼軌跡控制的現場可操作性和控制精度。對于后一種“直—增—穩—增—增—平”的三增剖面來說，在進入水平段之前設計了一段造斜率很小的井段來穩斜探油頂，這樣就更利于井眼軌跡的現場控制，由于齊平3井是一口探井水平井，目的層與設計可能還存在一定的誤差，因此采用“直—增—穩—增—增—平”的三增剖面進行井眼軌跡優化設計，最大造斜率為5.5°/30m，井眼軌跡剖面優化設計數據如表2所示。

表2　井眼軌跡設計剖面數據表

2　施工工藝技術

2.1井眼軌跡控制技術

（1）直井段井眼軌跡控制技術。直井段井眼軌跡控制技術的重點就是防斜打直，按照鉆井施工設計要求，在造斜點1830.49m處的井斜角要控制在0.5°以內，因此在施工中采用防斜效果比較好的鐘擺鉆具組合，組合為：鉆頭+?178mm無磁鉆鋌1根+?178mm鉆鋌1根+?214mm扶正器+?178mm鉆鋌1根+?214mm扶正器+?159mm鉆鋌6根+?127mm加重鉆桿30 根+?127mm鉆桿。施工中嚴格按照鉆井工程設計要求進行定點測斜，發現井斜角有增大的趨勢時采取加密測斜，必要的時候可以輕壓吊打，或者應用螺桿鉆具進行降斜施工，至造斜點井深處井斜角為0.4°，水平位移8m，很好地滿足了鉆井設計要求。

（2）造斜段軌跡控制技術。進行造斜井段施工時，如何降低摩阻扭矩是需要充分考慮的問題，所以在鉆具組合選擇方面盡量進行簡化，同時根據井眼軌跡剖面設計的最大造斜率為5.5°/30m的實際，選擇1.5°單彎螺桿鉆具可以達到設計要求的造斜率，應用了倒裝鉆具組合，可以使鉆壓有效傳遞，達到提高機械鉆速的目的，鉆具組合為：鉆頭+?172mm螺桿（1.5°單彎）+ LWD隨鉆儀器+?159mm螺旋鉆鋌3根+?127mm鉆桿（18°斜坡）40根+?127mm加重鉆桿30根+?127mm鉆桿。施工中首先摸清楚該套鉆具組合在該地區的實際造斜率，合理確定定向鉆進和復合鉆進的比例，嚴格按照設計井眼軌跡剖面進行施工，實現井眼軌跡精確的控制。

（3）水平段軌跡控制技術。由于該井水平段長度達1195.35m，采用常規鉆具組合摩阻大，軌跡不易控制，因此在水平段應用旋轉導向鉆井工具，該工具是雙向閉環通信的鉆井系統，通過地面改變鉆井排量給井下工具發送指令，實現在旋轉鉆井的情況下對井斜、方位的準確控制，同時由于鉆具的高速旋轉，可以使巖屑在離心力的作用下及時隨鉆井液返出地面，避免了巖屑床的形成，保證了井下的安全，直至鉆進至完鉆井深3574.03m。

2.2地質導向技術

為了準確的探得油頂和提高油層鉆遇率，在造斜段應用了LWD隨鉆地質導向技術，水平段應用旋轉地質導向技術。在造斜井段施工中，根據LWD隨鉆地質導向測量獲得伽馬、電阻率數值與臨井的測井曲線相對比，同時結合綜合錄井的巖屑、全烴值等參數，綜合判斷目的層的深度是上移還是下移，然后指導定向施工，有效地保障了準確中靶。在進入水平段施工后，通過應用旋轉地質導向工具的近鉆頭伽馬、電阻率等參數，準確判斷了鉆頭是否按著油層發育方向前進，使油層砂巖的鉆遇率達到90%以上。

2.3安全鉆井施工技術

齊平3井屬于長水平段水平井，在井斜角達到40°以后的造斜段和水平井段，由于井斜角的存在，使鉆具受力情況發生了變化，鉆具總是貼向井眼的低邊，造成偏心環空。在井眼低邊鉆井液流速低，攜巖性差，極易使巖屑沉積形成巖屑床，造成起下鉆阻卡等復雜，因此必須采用相應技術措施，避免巖屑床形成。

（1）增大鉆井排量，提高環空返速。鉆該井的施工中，始終保證鉆井排量在34L/s以上，使鉆頭破壞的巖屑，及時的隨鉆井液返出。

（2）改善鉆井液性能，提高攜帶巖屑能力。為了降低施工摩阻，該井采用油基鉆井液體系，同時保證破乳電壓在1000V以上，動切力與塑性粘度比值在0.5以上，提高攜巖能力。

（3）合理確定短起下鉆，破壞巖屑床。在定向鉆進中，每鉆進120m，短起下200m，下鉆到底后充分循環鉆井液；水平段施工中每鉆進150m，短起下300m，并采取分段循環的方式，有效地清除了巖屑床。

3　施工效果分析

齊平3井完鉆斜深3574.03m，垂深2201.1m，水平位移1546.46m，水平段長1195.35m。各項技術指標均達到了地質設計和鉆井工程設計要求，井眼軌跡A靶點與E靶點設計與實鉆數據指標如表3所示。

表3　設計與實鉆技術指標對比表

4　結論

（1）采用二開的井身結構和“直—增—穩—增—增—平”的三增剖面，是齊平5井順利施工的基礎。

（2）在直井段應用鐘擺鉆具實現了對井斜角的有效控制，造斜段選用1.5°單彎螺桿、倒轉鉆具組合實現了齊平3井的準確入靶。

（3）水平段應用旋轉導向鉆井工具和地質導向技術，延長了水平段位移，提高了砂巖鉆遇率。

（4）施工中采用合理的安全技術措施，保證了齊平3井的鉆井施工安全。

［1］孟祥波，陳春雷，孫長青.徐深21-平1井軌跡控制技術［J］.探礦工程（巖土鉆掘工程），2014，41（1）：30-32.

［2］牛洪波.大牛地氣田長水平段井眼軌跡控制方法［J］.天然氣工業，2011，31（10）：64-67.

TE241

A

1004-5716（2016）02-0066-03

2015-02-27

何茂偉（1971-），男（漢族），黑龍江齊齊哈爾人，工程師，現從事定向井、水平井鉆井施工與管理工作。