永3-側平1深層小井眼側鉆水平井鉆井技術

唐洪林 孫榮華

摘? 要：永3-側平1井是利用老井永3井實施開窗側鉆的水平井，該井存在儲層埋藏深、側鉆點深、井底溫度高、軌跡控制難度大、井壁易失穩等鉆井技術難題，通過綜合應用側鉆水平井軌道設計技術、合成基鉆井液技術、開窗側鉆技術、優選抗高溫儀器、側鉆水平井軌跡控制技術，順利完成了深井小井眼側鉆水平井施工，完鉆井深6111m，水平段長402.13m，為利用老井側鉆水平井動用深層低滲透油藏有效開發提供新的技術手段。

關鍵詞：永進油田;深層水平井;側鉆;井眼軌道優化設計;軌跡控制

中圖分類號：TE245? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）06-0147-03

永進油田位于新疆準噶爾盆地腹部準中3區塊，構造位置位于準噶爾盆地中央坳陷昌吉凹陷西段車莫低凸起的南翼[1]，總面積4742km2。自上而下為上第三系、下第三系、白堊系、侏羅系。鉆探的主要目的層為侏羅系西山窯組、三工河組。本井目的層為侏羅系西山窯組，地層壓力系數1.69，屬于超深層、超低滲、高壓異常油藏。

自2013年開始，先后完成了永1、永6、永1-平1井等8口井的施工。其中永1-平1井實際鉆井周期871.17d，復雜時間1183h，出現了井壁失穩、卡鉆等復雜情況。導致鉆井周期長，成本高。為了進一步探索用側鉆水平井動用永進油田深層低滲透油藏有效開發，特設計并施工了永3-側平1井。

1 井身結構

永3-側平1井利用老井永3井進行開窗側鉆，根據本井的地層壓力預測分析、后期工藝和保護油氣層的需要，本井設計使用以下井身結構，見表1。

2 深層側鉆水平井技術難點

（1）側鉆點深，單增剖面高造斜率設計，軌跡控制精度要求高[2-4]，一旦導向鉆具造斜率不穩定，易引發井眼軌跡失控事故。

（2）井壁穩定問題突出，可能導致復雜情況發生。永3井直井施工過程中，自吐谷魯群就陸續出現了井壁失穩的問題，并多次導致卡鉆等復雜情況的發生，目前側鉆井施工地層清水河組和西山窯組地層同樣存在較為嚴重的井壁失穩問題。

（3）鉆井液密度高，循環壓耗大，水力參數優化空間有限。排量低，環空返速低，裸眼段井眼清潔度低，摩阻扭矩增加快，井底風險高。

（4）井底溫度高，對工具和儀器的耐溫性要求高[5]。預計井底溫度約為135.4℃，增加了儀器和螺桿鉆具故障概率。

3 深層側鉆水平井技術

3.1 側鉆軌道剖面優化設計

（1）側鉆點優選[6，7]

選擇地層相對穩定、井眼相對規則井段，新井眼處于一套壓力系統內，側鉆點考慮避開套管接箍，優選造斜點為5355m。

（2）設計方位的優化設計

根據地應力研究結論，最大水平主應力近似南北方向，方位0°、180°最有利于安全鉆進，同時考慮儲層砂體的展布特征，確定鉆井方位為60°。

（3）軌道優化設計[8]

結合永3井直井段測井資料，5410～5460m井段井徑擴大率較大，井徑不規則，為了保證該井段的安全施工，軌道剖面設計為雙增剖面，該井段優化狗腿度為5.85°/30m，下部井段5460～5714.65m（A靶點）狗腿度為9.18°/30m。優化后的井眼軌道參數如表2。

3.2 合成基鉆井液技術

在對地層井壁失穩機理認識的基礎上，研發了高密度“低粘度”全合成基鉆井液體系，適合永進油田鉆井需求。（表3）

3.3 開窗側鉆工具優選

本井采用斜向器+銑錐開窗方式。選用的斜向器如表4。同時，選用配套的Φ150mm銑錐。

3.4 螺桿及隨鉆測量工具優選

針對深層水平井，綜合考慮工具井下工作時間長、造斜率適中、可靠性高三方面因素，永3-側平1井增斜段優選彎角1.75°和1.5°螺桿、水平段采用彎角1.25°螺桿;定向隨鉆測量儀器優選勝利鉆井院研制的HT-MWD隨鉆測量儀，工作溫度-25～175℃。

3.5 開窗側鉆及軌跡控制技術

3.5.1 開窗側鉆技術

（1）斜向器坐掛施工[8]

鉆具組合：Φ147mm斜向器×4.85m+Φ120mm定向接頭+Φ88.9mm加重鉆桿+Φ120mm轉換接頭+Φ101.6mm鉆桿

2018年3月20日3：00下鉆至井深5353m，開始準備陀螺測量斜向器工具面，斜向器斜面坐掛井深5355～5357.60m，坐掛完成后起鉆，于03月21日3：00起鉆完。

（2）磨銑套管施工

鉆具組合：Φ150mm銑錐+Φ120mm鉆鋌+Φ120mm回壓凡爾+Φ88.9mm加重鉆桿+Φ120mm轉換接頭+Φ101.6mm鉆桿

施工井段：5355.00～5363.00m。鉆進參數：鉆壓0.5-40kN，轉速：30-60rpmim，排量14L/s。鉆井液參數：密度1.81g/cm3，粘度74s。

2018年3月27日3：00下鉆至斜向器頂端5355m，開始磨銑套管作業，磨銑至井深5363m進行修窗作業。

（3）修窗作業

從開窗點到出窗位置要進行3次左右修窗;修窗時，鉆壓控制在20kN以內，轉速90～120r/min，送鉆均勻、平穩;銑錐進出窗不憋不掛時，修窗結束。

3.5.2 井眼軌跡控制技術

（1）斜井段井眼軌跡控制技術（5363～5737m）

鉆具組合：Φ149.2mm鉆頭+Φ120mm1.75°/1.5°螺桿（無扶）+Φ120mm回壓凡爾+Φ120mmMWD座鍵接頭+Φ88.9mm無磁承壓鉆桿+Φ120mm無磁短節+Φ120mm轉換接頭+Φ101.6mm鉆桿

鉆進參數：鉆壓40～80kN，復合鉆轉速40r/m，排量：10L/s，泵壓29MPa。鉆井液參數：密度1.88～1.90g/cm3，粘度75～85s。

主要技術措施：井眼軌跡前期由于設計狗腿度低，下入1.5°螺桿鉆具，滑動鉆井狗腿度能達到9°/30m，采用滑動復合相結合的方法。后期井段，下入1.75°螺桿鉆具，定向井段狗腿度能達到12°/30m，井斜由4°增至87.3°，根據地質要求，進入水平段鉆進。

（2）水平段井眼軌跡控制技術

鉆具組合：Φ149.2mm鉆頭+Φ120mm1.25°/1.5°螺桿（無扶）+Φ120mm回壓凡爾+Φ120mmMWD座鍵接頭+Φ88.9mm無磁承壓鉆桿+Φ120mm無磁短節+Φ120mm轉換接頭+Φ101.6mm鉆桿

鉆進參數：鉆壓40～60kN，復合鉆轉速，40r/m排量：12L/s，泵壓36～38MPa。鉆井液參數：密度1.88～1.95g/cm3，粘度90～150s。

主要技術措施：水平段主要以穩斜為目標，實鉆中，實時根據地質導向隨鉆測量數據和錄井巖屑、氣測值等綜合解釋，調整井眼軌跡，保證其在油層中的最大鉆遇率。

4 現場應用效果

（1）完鉆井深：6111.00m，垂深：5596.41m;水平位移：641.52m，水平段長：402.13m。

（2）鉆井周期171.25d，處理復雜情況時間18小時，復雜時效0.44%，永1-平1井復雜時間1183h，比永1-平1井復雜時效縮短1165h，縮短98.5%。

5 結論與建議

（1）永3-側平1井順利實施，充分證明了利用側鉆水平井鉆井技術可動用深層低滲透油藏難動用儲量，為永進油田后續勘探開發奠定了堅實的技術基礎。

（2）通過綜合應用側鉆軌道剖面優化設計技術、優選鉆具組合、開窗工具和隨鉆測量儀器、合成基鉆井液體系、井眼軌跡控制技術等系列技術，較為成功的完成了該井的鉆探目標。

（3）本井采用合成基鉆井液體系施工，減少了因濾液作用造成地層水敏性礦物水化膨脹產生掉塊;通過處理劑加量控制、流變性控制和固控設備的合理使用，實現了井壁穩定和潤滑防塌的作用，保證了該井的順利實施。

（4）本井平均機械鉆速為0.34m/h，今后應不斷開展提高破巖效率方面的研究，配套相關高效率破巖工具和配套工藝技術，實現安全、高效鉆井。

參考文獻：

[1]韓立國，呂國儉.永進地區地應力與地層坍塌研究[J].鉆采工藝，2010，33（4）：128-130.

[2]李亞南，于占淼，晁文學，等.順北評2H超深小井眼側鉆水平井技術[J].石油鉆采工藝，2018，40（2）：169-173.

[3]王劍波，胡大梁.元壩12-1H超深井開窗側鉆技術[J].石油鉆采工藝，2015，37（6）：9-12.

[4]馬朝俊，王鴻新，范學禮，等.塔河油田超深井小井眼短半徑側鉆水平井鉆井技術[J].石油地質與工程，2007，21（1）：66-68.

[5]唐志軍，周金柱，趙洪山，等.元壩氣田超深水平井隨鉆測量與控制技術[J].石油鉆采工藝，2015，37（2）：54-57

[6]劉彪，潘麗娟，張俊，等.順北區塊超深小井眼水平井優快鉆井技術[J].石油鉆探技術，2016，44（6）：11-16

[7]燕金友，張克鍵，董士同.深井小井眼短半徑水平井鉆井技術[J].石油鉆探技術，2006，34（4）：34-37

[8]胥豪，閆振來，汪海波.小井眼超深短半徑水平井鉆井技術在塔河油田的應用[J].石油地質與工程，2006，34（4）：34-37.