?152mm井眼礫巖水平井鉆井技術

孟祥波

（大慶鉆探工程公司鉆井一公司，黑龍江大慶163411）

?152mm井眼礫巖水平井鉆井技術

孟祥波*

（大慶鉆探工程公司鉆井一公司，黑龍江大慶163411）

在營城組礫巖段實施?152mm井眼水平井鉆井，集中了深井、小井眼鉆井、水平井的所有技術特點與難點。通過鉆井難點分析，優化技術方案，進行井眼軌跡控制技術、欠平衡鉆井技術、鉆頭與螺桿鉆具優選技術的應用，成功實施了大慶油田第一口?152mm井眼礫巖水平井鉆探，為今后施工同類型井積累了豐富經驗。

軌跡控制；套管開窗；欠平衡；礫巖；?152mm井眼

大慶營城組上部礫巖氣藏具有埋藏深、地層研磨性強、巖石可鉆性級值高等特點。為經濟有效開發深層礫巖氣藏，提高鉆井效率，縮短鉆井周期，降低鉆井綜合成本，在松遼盆地北部東南斷陷區徐家圍子斷陷徐東斜坡帶的一口預探水平井-徐深平34井，該井完鉆斜深 4586.00m，垂深 3593.57m，水平位移長1144.62m，水平段長859.32m，三開采用?152mm小井眼欠平衡技術鉆進，獲得了成功。

1　?152mm井眼礫巖水平井鉆井技術難點

（1）營城組礫巖可鉆性差、研磨性強，首次實施?152mm井眼，鉆頭選型及使用規律難以判斷。

（2）大斜度段及水平段?152mm井眼裸眼井段長，滑動鉆進時無法有效地傳遞鉆壓，機械鉆速低。

（3）采用?88.90mm鉆桿鉆進，鉆具尺寸小，強度低，工具面控制十分困難，?120mm螺桿鉆具造斜規律不易掌握，井眼軌跡控制難度大。

（4）由于三開采用?152mm井眼鉆進，鉆具內徑和環空間隙小，沿程壓耗大，泵壓高，鉆進排量受限，只能開到12～14L/s，巖屑不能及時清除，易形成巖屑床，造成井下安全隱患。

2　技術方案優化

2.1井身結構優化設計

井身結構優化設計，是成功實施深層礫巖水平井的關鍵。該井采用3層套管結構，井身結構優化設計見圖1。

2.2井眼軌跡剖面優化設計

剖面優化設計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，所以徐深平34井采用變曲率雙增剖面設計，如表1所示。

3　鉆井工藝技術

3.1井眼軌跡控制技術

（1）增斜段軌跡控制。造斜段施工以單彎動力鉆具增斜為主要鉆進方式，鉆具組合：?215.9mm鉆頭+ ?172mm螺桿+?172mmMWD+?127mm加重鉆桿× 10柱+?127mm鉆桿，施工中采用1.25°單彎螺桿鉆具配合超高轉速牙輪鉆頭來實現安全、快速鉆井；利用MWD隨鉆無線測量系統來監測井眼軌跡，通過調整滑動和復合鉆進比例，獲得比較穩定的井眼全角變化率，使實鉆井眼軌跡與設計井眼軌跡始終相吻合。鉆進至井深3726.68m，垂深3573.37m，井斜87.95°，準確命中A靶點，進入水平段施工。但是由于鉆具尺寸小，柔性大，復合鉆進增斜快，致使井斜增至95°，造成井眼軌跡失控，阻卡嚴重，決定套管內開窗側鉆。

（2）套管開窗側鉆技術。通過技術論證，在保證安全、經濟、可靠的原則下，決定在3492.84m坐封斜向器，進行套管開窗側鉆。套管開窗側鉆鉆具組合：?154mm復式銑錐+?88.9mm加重鉆桿×10柱+?88.9mm鉆桿。本井自3492.84m開窗至3495.34m，進尺1.50m，開窗成功。

（3）水平段軌跡控制技術。水平段施工要求鉆具具有很好的穩平能力，鉆具組合更改為：?152.40mm鉆頭+?120.00mm螺桿（雙扶單彎0.75°）+?127.00mm浮閥+?120.00mmLWD+?120.00mm無磁鉆鋌×1 根+?120.00mm鉆鋌×2根+?88.90mm加重鉆桿×1柱+?88.90mm鉆桿+?88.90mm加重鉆桿×10柱+ ?88.90mm鉆桿。該鉆具組合應用了雙扶單彎螺桿，并在下部組合中增加了2根鉆鋌以此提高鉆具組合整體剛度，應用LWD隨鉆測量系統監測。該鉆具組合具有很好的穩平能力，復合鉆進井斜0.1°/10m微降，通過少量滑動鉆進即可保證軌跡在設計靶窗范圍內穿行。

3.2欠平衡鉆井技術

（1）欠平衡裝置選擇.徐深平34井是一口探井水平井，為最小程度降低欠平衡鉆井作業風險，所以采用一級井口裝置，并按標準嚴格試壓。欠平衡井口裝置如下：TFZ10-3/4″×7″×4-1/2″整體式防腐套管頭+FS28－ 70+2FZ28－70+FZ28－70+FH28－35+旋轉控制頭。

（2）欠平衡工藝。水平段采用油包水鉆井液，實施欠平衡鉆井。密度控制在1.10g/cm3以內，粘度50～70s，失水小于3mL。鉆進過程中通過調整節流閥開度將井口回壓控制在安全范圍內，井口回壓一直控制在2MPa以內。通過有效的利用欠平衡鉆井設備，降低了欠平衡鉆井風險，同時盡可能地降低鉆井液密度，該井6″水平段錄井氣測全烴顯示最大85%，做到有效發現和保護氣層，直至鉆進完鉆井深4586.00m。

圖1　徐深平34井井身結構設計圖

表1　徐深平34井井眼軌跡剖面設計數據

3.3事故復雜預防技術

（1）水平井扭矩磨阻計算分析。首先利用land-mark軟件，根據實鉆中的鉆具組合進行摩阻/扭矩預測計算，如表2所示。

表2　徐深平34井計算誤差分析表

利用landmark軟件所計算出來的摩阻與實測摩阻對比誤差均小于10%，在工程實際的誤差允許范圍之內，滿足施工要求，對于現場施工具有一定的指導作用。

（2）深層礫巖水平井施工安全措施：

①保證足夠的泵排量，提高鉆井液粘度、屈服值、降低泥漿靜切力可以改善環空的凈化效果；進行短起下鉆破壞巖屑床。

②使用潤滑劑降低泥漿摩阻系數，工程上輔以正劃和倒劃眼措施，保證巖屑及時返出。

③使用倒裝鉆具組合減少造斜井段鉆柱剛性，防止鉆具疲勞破壞。

④使用減磨接頭避免鉆柱旋轉磨損套管，同時也降低了鉆進扭矩。

4　現場施工效果

徐深平34井完鉆斜深4586.00m，垂深3593.57m，水平位移1144.62m，水平段長859.32m，各項指標均符合設計要求，井眼軌跡設計靶點與實鉆靶點數據對比如表3所示。

表3　設計與實鉆技術指標對比表

5　結論

（1）合理的井身結構優化設計和井眼軌跡剖面優化設計是保證?152mm井眼礫巖水平井鉆井成功的關鍵。

（2）優選了以?120.00mm（雙扶0.75°）螺桿為主，適當增加下部鉆具剛度的水平段鉆具組合，應用中表現了良好的穩平效果。

（3）?152mm井眼礫巖水平井的成功實施，為深層小井眼水平井鉆探奠定了基礎。

［1］張書瑞.大慶慶深氣田深井快速鉆井技術［J］.石油鉆探技術，2007（6）.

［2］劉碩瓊.小井眼鉆井技術［J］.石油工業出版社，2005.

［3］王新.塔河油田短半徑水平井側鉆技術［J］.石油鉆采技術，2003（1）.

TE243

A

1004-5716（2016）02-0099-03

2015-02-02

孟祥波（1982-），男（漢族），黑龍江慶安人，工程師，現從事定向井、水平井施工管理工作。