大位移井鉆井技術在樁129-1HF井的應用

文/牛洪波，勝利石油工程有限公司鉆井工藝研究院

近20年來，大位移井技術取得了重大的進展，最大位移已經突破11569m，在油氣勘探開發中顯示出了巨大的經濟價值。勝利油田擁有400多公里的海岸線，已發現了多個近海油田，非常適合用大位移井勘探開發。部署完成的樁129-1HF井為勝利油田大位移井技術發展積累了良好的經驗。

1 設計概況

樁129-1HF井位于樁西潛山和埕島潛山披覆構造的結合部，目的層沙河街組沙二段；設計井深5539.66m，垂深3314.00m，水平位移3396.67m，水平段長度883.12m。二開下入Φ244.5mm技術套管；三開懸掛Φ139.7篩管完井。

2 施工難點

樁129-1HF井而言，其難點主要體現在以下幾個方面：1）穩斜段長，優選穩斜鉆具組合比較困難；2）PDC鉆頭鉆時快，但滑動困難；牙輪鉆頭滑動容易，但鉆時慢，如何權衡軌跡和進尺是一個突出的矛盾；3）大尺寸井眼攜巖困難，又特別是滑動鉆進時攜巖問題更加突出；4）摩阻扭矩監測容易，控制困難，需要多角度分析，多方面解決；5）鉆井參數和鉆井設備的匹配與協調困難，主要是鉆壓和頂驅扭矩的矛盾、排量與設備泵壓的矛盾。

3 施工技術

3.1 井眼軌道優化設計

根據國外大位移井鉆井經驗及部分鄰井鉆井經驗，為了充分利用復合鉆進增斜能力，加快鉆進速度，對井眼軌道進行了優化，適當降低了造斜率，有利于避免鉆具屈曲，以及后期起下鉆次數過多造成套管磨損。根據優化結果，第一增斜段主要集中于館陶組地層，25°井斜以前造斜率8°/100m，首先將方位定準確，然后設計了4°/100m的造斜率，增斜至井斜55.25°，施工時有利于提高鉆壓，提高鉆速，若增斜率高于或者低于設計造斜率，中間只需進行少量調整，有利于井眼軌跡控制。穩斜段可通過穩斜鉆具組合實現，靶前增斜段可以再次采用鉆具組合自然增斜能力進行增斜，有利于提高效率，降低滑動鉆進工作量。

3.2 鉆具組合優選

鉆具組合優化是大位移井施工的重點，樁129-1HF井對鉆具組合優選進行了多種組合的嘗試，在二開井段主要對螺桿鉆具度數、欠尺寸扶正器尺寸和位置、鉆鋌下入數量等進行了優化。通過對比得到了一些經驗：采用高度數單彎螺桿在復合鉆進時通常也具有較強的自然增斜能力；欠尺寸扶正器距離鉆頭位置越遠，鉆具組合復合鉆進越容易增斜；欠尺寸扶正器尺寸越大，鉆具組合增斜能力越弱；鉆鋌下入數量對鉆具增斜能力也有較大的影響，鉆鋌數量越多，增斜能力相應就小。在三開井段主要采取了“鉆頭+單彎螺桿鉆具+欠尺寸扶正器+無磁鉆桿”的鉆具組合，在穩斜段和水平段則帶欠尺寸扶正器，而在增斜段則不帶欠尺寸扶正器，三開井段穩斜段和水平段滑動鉆進比例分別為7.5%和1.07%，現場應用取得了良好的效果。

3.3 摩阻扭矩監測

摩阻扭矩是大位移井施工的重點，因此需要特殊對待，樁129-1HF井對摩阻扭矩進行了監測和分析，主要通過現場數據與模擬數據進行對比，從而確認摩阻系數所處區間，從現場情況來看，摩阻扭矩監測技術能夠對施工期間井筒摩阻扭矩水平進行一個科學的評估，為摩阻扭矩變化趨勢作出一個客觀的判斷，為現場技術措施的制定提供良好的依據。

3.4 井眼清潔技術

大位移井井眼清潔是一個非常重要的問題，井眼清潔涉及到的問題很多，主要包括鉆井參數、鉆井液性能、工程措施等，而鉆井液性能需要更多地考慮井壁穩定、井筒壓力控制等，因此僅僅通過鉆井液性能來調整井眼清潔顯然是不全面的。目前大位移井井眼清潔首先要確定的就是最小攜巖排量。樁129-1HF對井眼清潔進行了認真的評價和分析，現場分析認為Φ311.1mm井眼存在排量不足，清潔效果不佳的問題，而Φ215.9mm井眼清潔效果較好。針對Φ311.1mm井眼的問題，現場通過調整鉆井液動切力和動塑比，增加短起下鉆頻率、稠漿攜巖等一系列措施，確保了施工順利進行。

3.5 鉆頭選型

鉆頭優選需要充分考慮對地層的適應性，同時還需要考慮優快鉆井的因素，滑動鉆進的能力等等。樁129-HF井上部井段館陶組含有礫石，不適合于采用PDC鉆進，因此采用了牙輪鉆頭進行鉆進。穿過館陶組底部礫石層后隨即更換為PDC鉆頭鉆進，部分井段因PDC滑動鉆進難以有效傳遞鉆壓，則再次選用牙輪鉆頭。通過統計：館陶組牙輪鉆時約5.6-11.03m/h，平均鉆時7.16m/h；東營組牙輪鉆頭鉆時約2.27-3.87m/h，平均鉆時2.89m/h；東營組PDC鉆頭鉆時約7.2-14m/h，平均鉆時6.42m/h。

三開井段鉆頭優選原則與二開比較接近，穩斜段和水平段采用PDC鉆頭鉆進，增斜段采用牙輪鉆頭鉆進。牙輪鉆頭機械鉆速3.39-4.81m/h，平均4.6m/h；PDC鉆頭機械鉆速6.32-7.5m/h，平均6.83m/h；僅用5趟鉆完成了1539m進尺任務；其中兩趟PDC鉆頭進尺達到971m。

4 結論和建議

4.1 樁129-1HF井完鉆井深5341m，垂深3341.94m，水平位移3168.78m，創勝利淺海水平位移最大記錄，該井順利完鉆為勝利油田灘海油田開發和實施更大位移的大位移井積累了寶貴的經驗。

4.2 通過該井施工，在鉆具組合優選、摩阻扭矩監測與控制、井眼清潔技術、鉆頭優選等多個方面取得了寶貴的經驗和認識。

4.3 建議引入更多的新工藝、新技術、新工具；以解決大位移井在井眼軌跡控制、巖屑床清除、摩阻扭矩控制方面的難題，從而獲得更大的位移延伸能力。