史南“五段制”剖面定向井鉆井優(yōu)化技術(shù)

王同偉

一、 背景介紹

史南油田屬于濟(jì)陽坳陷東營(yíng)凹陷中央斷裂背斜帶構(gòu)造，油層埋深較深，沙三中儲(chǔ)層發(fā)育，該油田多數(shù)井完鉆井深在3300-3600m之間， 并且多為二開長(zhǎng)裸眼井。上部地層主要由淺色、棕紅色泥巖及棕色泥巖、粗砂巖和含礫砂巖等巖性組成， 地層壓力系數(shù)在1.0左右， 其中泥巖極易吸水膨脹， 砂巖滲透性較好，下部地層壓力系數(shù)在1.35-1.50之間。下部地層主要是大段灰綠色泥巖、褐灰色泥巖、黑褐色泥巖、油頁巖、白云巖及粉砂巖等組成，其中泥頁巖水敏性強(qiáng)，易垮塌及剝蝕掉塊。該區(qū)塊五段制軌跡剖面設(shè)計(jì)造斜點(diǎn)靠下（2000m以下）直井段較長(zhǎng)造成定向造斜時(shí)拖壓嚴(yán)重，實(shí)際造斜率低機(jī)械鉆速慢，穩(wěn)斜段較長(zhǎng)井斜控制難度高復(fù)合鉆進(jìn)時(shí)易造成井斜超標(biāo)，降斜段施工難度大PDC鉆頭無法控制井斜，定向時(shí)拖壓嚴(yán)重機(jī)械鉆速極低，靶半徑小（≤10m）、0°井斜中靶難度高，下直井段井斜控制難度大（≤3°）、鉆具緊貼下井壁摩阻大、扭矩高，后期完井電測(cè)儀器易遇阻卡，施工具有大扭矩、高摩阻、攜砂困難、易出現(xiàn)鍵槽等難點(diǎn)，造成施工難度大、嚴(yán)重制約鉆井施工周期。

二、主要內(nèi)容

2.1鉆井液施工體系

沙河街組以上地層鉆井液主要以抑制地層造漿、防止上部泥巖縮徑、提高鉆速、確保鉆進(jìn)安全為目的。沙河街組及上古生界地層防塌防油氣侵，保護(hù)好油氣層。

（1）全井段小循環(huán)鉆進(jìn)。將一開鉆井液循環(huán)加入清水稀釋，加入1% CaCl2，將鉆井液漏斗黏度調(diào)整至低于28s，開鉆后按每100m 進(jìn)尺200kg的加量加入CaCl2，保持Ca2+含量為（1500～2000）ppm左右。

（2）鈣處理鉆井液黏切較低，應(yīng)避免停停打打、定點(diǎn)循環(huán)，停泵期間要加強(qiáng)活動(dòng)鉆具，鉆進(jìn)至館陶組底部停用氯化鈣，自然消耗Ca2+，鉆進(jìn)中及時(shí)補(bǔ)充濃度為（0.5～1）%聚丙烯酰胺膠液，增強(qiáng)鉆井液的絮凝包被能力，提高抑制性。利用改性銨鹽調(diào)節(jié)鉆井液流變性，使鉆井液維持低密度較低黏切，以利于快速鉆進(jìn)并保持適當(dāng)?shù)臎_刷能力，防止泥巖縮徑并適當(dāng)控制井徑擴(kuò)大率。

（3）定向鉆進(jìn)及穩(wěn)斜鉆進(jìn)過程中，根據(jù)摩阻扭矩變化情況，適當(dāng)添加潤(rùn)滑劑降摩減扭，防止黏附卡鉆。鉆進(jìn)過程中根據(jù)本井段鉆井液配方適時(shí)補(bǔ)充各種處理劑，維持處理劑的有效含量，嚴(yán)格控制鉆井液各項(xiàng)性能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

（4）進(jìn)入沙河街組后，逐步降低鉆井液濾失量，控制鉆井液中壓失水≤5ml，加入（0.5～1）%胺基聚醇，增強(qiáng)鉆井液抑制性，抑制泥頁巖水化。在加強(qiáng)鉆井液的潤(rùn)滑性、抑制性的同時(shí)，加入超細(xì)碳酸鈣、瀝青粉等強(qiáng)化鉆井液封堵防塌能力，降低鉆井液中壓失水，減少濾液向地層的侵入，以利于井壁的穩(wěn)定。

（5）進(jìn)入目的層井段后為確保施工安全，每次起鉆前要確定井下油氣層的壓力情況，搞好短程起下鉆，測(cè)量循環(huán)周，確定油氣的上竄速度在安全范圍內(nèi)，方可起鉆。注意控制起下鉆速度，避免因壓力激動(dòng)過高引起井漏，起鉆按井控標(biāo)準(zhǔn)灌好鉆井液，防止拔活塞造成拔塌井壁或抽吸井噴等復(fù)雜情況發(fā)生。

2.2鉆頭優(yōu)選

（1）二開直井段使用單排齒、保徑、穩(wěn)定性強(qiáng)、Φ19mm金剛石復(fù)合片、胎體3刀翼或4刀翼PDC鉆頭。

（2）二開降斜井段普遍存在因軌跡原因鉆具緊貼下井壁摩阻大、使用PDC鉆頭存在拖壓嚴(yán)重、降斜效果差機(jī)械鉆速低問題，采用MD517X高效定向牙輪鉆頭，根據(jù)轉(zhuǎn)盤扭矩、下井時(shí)間準(zhǔn)確判斷鉆頭使用壽命。

（3）下直井段所鉆地層為膠結(jié)較好的細(xì)砂巖及泥巖，地層較硬研磨性強(qiáng)，使用Φ16mm復(fù)合片4刀翼PDC鉆頭。

2.3鉆具組合

（1）二開直井段使用Φ172mm1.5°5LZ單彎螺桿復(fù)合鉆具組合。

（2）定向段、增斜段使用Φ172mm1.5°5LZ單彎動(dòng)力鉆具定向組合。

（3）下直井段使用雙扶正器+Φ172mm 直螺桿動(dòng)力鉆具鉆具組合。

三、應(yīng)用情況

二開上直井段使用單排齒、保徑、穩(wěn)定性強(qiáng)、Φ19mm金剛石復(fù)合片、胎體4刀翼PDC鉆頭，同時(shí)采用1.5°單彎螺桿+MWD無線隨鉆跟蹤井身軌跡，既能有效控制軌跡又提高機(jī)械鉆速。

造斜及穩(wěn)斜井段使用PDC鉆頭機(jī)械鉆速較高，但由于造斜點(diǎn)靠下時(shí)定向拖壓嚴(yán)重，機(jī)械鉆速明顯減慢。

降斜井段采用MD517X牙輪鉆頭，既有利于定向鉆進(jìn)時(shí)好控制工具面，又能提高斜井段機(jī)械鉆速，這樣既能節(jié)約鉆頭成本同時(shí)提高了經(jīng)濟(jì)效益。

下直井段采用直動(dòng)力鉆具組合獲得較高的機(jī)械鉆速，同時(shí)井身軌跡得到很好的控制，同時(shí)也縮短了下直井段施工時(shí)間。

四、經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)及推廣前景

通過幾口井的對(duì)比分析及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效果，對(duì)比鄰井史8-斜55井施工，史8-斜57井鉆井周期21.67天相比史8-斜55井鉆井周期25.15天節(jié)約周期3.48天，提速提效效果明顯為該區(qū)塊五段制剖面定向井鉆井施工提供了施工依據(jù)與技術(shù)支持。