伊拉克Garraf油田三維水平井鉆井技術與應用分析

付標

摘 要：本井是伊拉克GARRAF項目第一個三維水平井施工。針對該區塊施工經驗匱乏、井間距小、防碰難度大、儲層上覆灰巖泥質含量高并夾大段頁巖及儲層灰巖滲透率高、易垮塌和縮徑卡鉆（當地惡性粘卡事故率超過50%）、井眼大排量高鉆具振動劇烈易造成鉆具及井下儀器損壞等技術難題展開技術攻關，解決了該地區三維水平井工程技術服務施工難題。

關鍵詞：Garraf油田；三維；水平井

1 前言

該井是格拉芙油區的第一口三維水平井，完鉆井深3780米，實現水平段進尺835米，井下扭轉方位94.7°，完鉆中心距0.78米。最終該井實際完鉆周期比設計提前16.48天；實際完井周期比設計提前15.41天。該井一開26寸井段采用單點及多點測斜儀結合監測井下軌跡位置。二開17.5寸井段采用GE-LWD儀器配合1.5°彎螺桿進行定向造斜。三開12.25寸井段和四開8.5寸井段租賃貝克休斯旋轉導向AutoTrak系統及OnTrak測斜儀器進行軌跡控制直至完鉆。該井的高效安全的順利完成，在格拉芙油區具有里程碑意義。這得益于整個團隊的前期縝密策劃和相互配合，在該井施工中獲得的寶貴經驗也為后續的作業者提供了施工參考。

2 伊拉克Garraf油田三維水平井鉆井技術集成與應用

2.1 軌跡優化

Ga-F27P丼在前期與甲方協商更改井下靶點以降低方位變化未果的情況下，采用3D-S軌跡模型以3°/30m狗腿度分兩段三維曲線設計軌跡。并使甲方同意我方允許最大狗腿度不超過4.5°/30m。

經過二開造斜，中完時井斜為37.36°，由于該井三開需要增斜降方位，并且要穿過易垮塌頁巖層位，為避免卡鉆及儀器落丼風險，我們根據中完軌跡重新進行軌跡優化，優化原則：a.確保與原設計中心距不超過15米（中完時已偏上10米）。b.頁巖層90米段穩斜穩方位穿過。c.穿頁巖層井斜不超過50度。

2.2 工具選擇

鉆頭方面：17.5寸和12.25寸井段該井首次選用鉆技服鉆頭，相比NOV鉆頭，鉆技服鉆頭切片傾角更小，侵入地層多攻擊性更強。并且均選用直刀翼設計，更有利于井底巖削清潔。兩個開次的鉆頭在保徑方面均采用合金柱取代NOV的硬質復合晶體，保徑效果更好。另一方面，兩個開次的鉆頭都加裝倒劃眼切片設計，在倒劃眼施工中更有利于保護鉆頭。

扶正器方面：17.5寸井段由于螺桿問題，分別用了4趟鉆完成進尺。由于該井設計造斜曲率為3°/30m，甲方同意我方最大曲率不超過4.5°/30m。所以在二開第一趟鉆，我們使用立林438mm扶正器螺桿，搭配308mm扶正器進行造斜。造斜2柱螺桿失效，平均每柱滑動進尺16m，造斜率1.9°/30m。起鉆更換北石440mm扶正器螺桿，仍然搭配308mm扶正器進行造斜，由于北石螺桿扶正器為5刀翼螺旋扶正器，相比較立林螺桿的5刀翼直楞扶正器接觸井壁支點更大，因此造斜效果更好，平均每柱滑動鉆進12-16m，滑動造斜率3.9°/30m -4.3°/30m，每柱的復合鉆進增斜率在1.2°/30m。該趟鉆總進尺312m，滑動進尺139m，滑動比45%。后更換正?？坌土⒘?38mm扶正器螺桿，配合395mm扶正器下井穩斜鉆進，后期穩斜效果較好，復合鉆進每柱增斜0.3°/30m -0.6°/30m，滑動比5%。

3 建議和存在問題

3.1 貝克旋轉導向儀器易托壓

本井12.25寸和8.5寸分別使用了貝克旋轉導向系統。對應的工具尺寸分別為9.5寸和6.75寸。但在現場實際的測量過程中發現，兩套不同尺寸的旋轉導向工具下端本體外徑分別為10.5寸和7.7寸（支撐掌部分工作時外徑為滿眼12.25寸）。在12.25寸井段鉆至頁巖段底部MD2563m附近，鉆具托壓，正常鉆壓18-24klb，托壓時增加至35klb，瞬時ROP為0m/h，且WOB繼續增長。由于該部分是地層交界部分，懷疑支撐臂以及較大的儀器本體與井下地層下壓形成臺階面，產生托壓。上提活動鉆具，下傳指令收起三個支撐臂，繼續鉆進鉆壓和ROP恢復正常。

3.2 修復螺桿選用及后續維修保養

該井螺桿發生兩次失效，一次螺桿定子本體斷裂，一次定子脫膠。兩根螺桿均為修復后使用螺桿。尤其螺桿定子母扣本體斷裂，懷疑原因為廠家工程師到現場修復螺桿時對螺桿連接扣部分進行烤火卸扣（高溫使螺紋膠失效），采用的氧氣乙炔焰溫度掌握不好，致使加熱螺桿本體時，溫度超過金屬調質溫度600℃（正常<200℃），根據斷面分析判斷，螺桿金屬本體變脆突然受力斷裂。結合第二次螺桿定子脫膠失效，建議控制修復螺桿使用時間，國內新采購螺桿充實現場備份數量，以防因為螺桿問題影響現場施工。

3.3 穿頁巖井斜不宜超過45度

本井軌跡鉆穿頁巖層控制井斜48-50°，但在頁巖底部短起時還是發生了頁巖垮塌憋泵，繼而卡鉆?？ㄣ@原因一部分是由于井斜較大，另一方面，旋轉導向系統井下工具沒有彎角，僅依靠系統推靠井壁來控制軌跡方向，所以井眼擴大率相比使用螺桿要小，并且旋轉導向工具本身尺寸就比較大更容易碰觸頁巖井壁，引起垮塌。因此，如果今后再有類似水平井使用旋轉導向工具施工，建議穿頁巖的井斜應控制低于45°更為安全。

參考文獻：

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[2]張炳順，譚勇志，張貴全等.華北油田雁63斷塊從式井快速鉆井技術[J].石油鉆采工藝，2013，05（4）：55-56.