新疆油田一區(qū)HW104水平井水平段優(yōu)快鉆井技術(shù)

李夢(mèng)遙(中國(guó)石油西部鉆探克拉瑪依鉆井公司，新疆 克拉瑪依 834000)

新疆油田一區(qū)HW104水平井水平段優(yōu)快鉆井技術(shù)

李夢(mèng)遙(中國(guó)石油西部鉆探克拉瑪依鉆井公司，新疆 克拉瑪依 834000)

本文對(duì)新疆油田一區(qū)HW104水平井的試驗(yàn)鉆井技術(shù)進(jìn)行總結(jié)，對(duì)區(qū)塊同類型井的鉆井施工提供了重要的參考依據(jù)。

淺層石炭系；水平井；鉆井提速

新疆油田一區(qū)淺層石炭系油藏多為直井、定向井，注水開發(fā)多年，生產(chǎn)潛力逐年下降，開發(fā)深層石炭系油藏迫在眉睫。而深層石炭系地層以安山巖、玄武巖為主，可鉆性極差，客觀上制約了鉆井提速。水平段施工往往在總工期中占有較大份額，因此水平段提速工作關(guān)乎整口井的提速指標(biāo)，是水平井提速攻關(guān)的一個(gè)重要突破口；另一方面在保證提速效果的前提下，盡可能降低鉆井成本，從而提高單井邊際利潤(rùn)。HW104水平井是區(qū)塊試驗(yàn)水平井，通過在水平段選用普通國(guó)產(chǎn)PDC鉆頭，不僅機(jī)械鉆速達(dá)到甲方預(yù)期，同時(shí)大大降低了鉆頭費(fèi)用，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

1 施工井基本情況

(1)井身結(jié)構(gòu)。HW104水平井采用三開次井身結(jié)構(gòu)。表層使用Φ444.5mm鉆頭鉆至108m，下入Φ339.7mm表層套管。二開使用Φ311.2mm鉆頭鉆至675m后完成直井段，之后更換定向鉆具組合實(shí)施增斜作業(yè)，鉆至1080m二開完鉆，井斜80.66°，方位135.73°，垂深955.66m，水平位移242.77m，滿足設(shè)計(jì)要求，下入Φ244.5mm套管后中完。三開為水平段施工，使用Φ215.90mm鉆頭鉆至2042m后三開完鉆，井斜84.78°，方位133.9°，垂深1089.04m，水平位移1195.19m，滿足設(shè)計(jì)要求，下入Φ139.7mm油層套管后完井。

(2)水平段提速指標(biāo)完成情況。HW104井水平段自2016年10月06日13：00三開開鉆，至2016年10月27日09：00完鉆，僅用時(shí)20天20小時(shí)安全高效地鉆完水平段962m進(jìn)尺，期間無復(fù)雜事故發(fā)生，而甲方設(shè)計(jì)中該階段工期為35天，實(shí)際節(jié)約工期14天4小時(shí)，試驗(yàn)水平井水平段井眼施工提速工作取得成功。

參考本區(qū)塊近年已完鉆直井資料，在深層石炭系機(jī)械鉆速普遍偏慢，對(duì)應(yīng)955-1089m井段，機(jī)械鉆速均低于3m/h。而本井甲方設(shè)計(jì)水平段平均機(jī)械鉆速為3m/h，設(shè)計(jì)消耗鉆頭5支。針對(duì)深層石炭系水平段的特殊情況，牙輪鉆頭從經(jīng)濟(jì)性、安全性均不能滿足優(yōu)快鉆井的需要，而進(jìn)口PDC鉆頭+提速工具、國(guó)產(chǎn)定制化PDC鉆頭、國(guó)產(chǎn)混合型鉆頭等雖然在理論上能大幅提升機(jī)械鉆速，但高昂的費(fèi)用也是不可回避的一道阻礙。本井在實(shí)際施工中，優(yōu)選國(guó)產(chǎn)格銳特生產(chǎn)的PDC鉆頭，該P(yáng)DC鉆頭為普通型主要用于直井，并未針對(duì)水平井施工進(jìn)行個(gè)性化定制，且鉆具中除螺桿外并未外接其他提速工具。

HW104井水平段最終取得進(jìn)尺962m，純鉆時(shí)間348小時(shí)，平均機(jī)械鉆速達(dá)到2.76m/h，消耗1支牙輪鉆頭、3支PDC鉆頭。考慮到PDC鉆頭僅為國(guó)產(chǎn)普通型號(hào)，同時(shí)未使用額外的提速工具，且水平段施工客觀存在提速困難，因此本井水平段最終取得的機(jī)械鉆速可以認(rèn)為達(dá)到甲方設(shè)計(jì)預(yù)期，提速效果及經(jīng)濟(jì)效益雙雙成功。

2 水平段鉆頭選型及使用情況

水平段鉆頭選型及指標(biāo)完成情況見表1。

(1)牙輪鉆頭僅用于鉆穿水泥塞及套管附件、進(jìn)入地層建立三開井眼，由于牙輪鉆頭進(jìn)尺僅占水平段總進(jìn)尺的0.31%，因此可以認(rèn)為水平段進(jìn)尺由國(guó)產(chǎn)普通PDC鉆頭完成。

(2)GS1605TZ與GSD1635TZ均為16mm復(fù)合片、五刀翼、雙排齒布局，主要區(qū)別在于后者第二排齒較前者多，理論上對(duì)于主力切削齒的保護(hù)作用更強(qiáng)，從各支鉆頭進(jìn)尺可以看出，后者進(jìn)尺領(lǐng)先于前者。

(3)水平段鉆進(jìn)過程中復(fù)合鉆進(jìn)時(shí)間占比較大，鉆壓范圍40-80kN，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速60rpm，立管壓力10-15MPa，由表中數(shù)據(jù)可以看出，普通國(guó)產(chǎn)PDC在水平段機(jī)械鉆速較為理想，其中一支GSD1635TZ鉆頭平均機(jī)械鉆速達(dá)到3.65m/h，甚至超過對(duì)應(yīng)垂深已完鉆直井的機(jī)械鉆速。

(4)在精細(xì)化操作的前提下，單支PDC鉆頭進(jìn)尺可達(dá)300-350m，最終因復(fù)合片磨損導(dǎo)致鉆速下降至無經(jīng)濟(jì)效益而起鉆，起出鉆頭后對(duì)切削齒進(jìn)行觀察，均未出現(xiàn)崩齒、掉齒等情況，復(fù)合片磨損程度屬于正常磨損，通過修復(fù)可再次利用。

3 水平段施工的總結(jié)與認(rèn)識(shí)

(1)一區(qū)深層石炭系可鉆性極差，客觀上存在提速難題，做為試驗(yàn)水平井，參考資料少。本井優(yōu)選普通國(guó)產(chǎn)PDC鉆頭進(jìn)行提速攻關(guān)，在水平段施工中取得重大突破，為同類型井提速提供了新的思路，推廣使用普通國(guó)產(chǎn)PDC鉆頭將大大節(jié)約鉆頭費(fèi)用，提高單井經(jīng)濟(jì)效益。

(2)水平段優(yōu)快鉆井的前提是事故復(fù)雜的預(yù)防，落實(shí)短程提下鉆制度被實(shí)踐證明是最簡(jiǎn)單易行且行之有效的保障手段，有計(jì)劃的短提并未對(duì)工期造成不良影響，井眼穩(wěn)定則為各項(xiàng)施工提供有力保障。

(3)水平段井眼施工在機(jī)械鉆速、事故復(fù)雜預(yù)防兩方面取得成功，三開至完鉆雖節(jié)約工期14天4小時(shí)，但施工期間維修設(shè)備30小時(shí)，造成較大的工期損失，因此特殊工藝井要更加注意設(shè)備的檢查維護(hù)，避免因設(shè)備原因造成不必要的工期損失。

表1 水平段鉆頭選型及指標(biāo)完成情況