淺層水平井鉆井技術探討

李飛翔

【摘要】隨著石油勘探開發的深入及水平井鉆井技術的不斷發展，水平井施工難度也在增大。某井下作業公司施工的一口水平井屬定向點淺、位垂比大的水平井。該口水平井的順利完工為該類井的施工提供了寶貴的經驗，也創出了該公司同類型井新紀錄。

【關鍵詞】位垂比 ?井身軌跡 ?鉆具組合

一、某水平井概況

某水平井是一口上翹水平井，實際造斜點位于井深352m。A靶斜深794.83m，垂深634.95m。B靶斜深1396.97m，垂深615.9m。該井最大井斜94.4，位于井深1183.69m。完鉆斜深1400m，垂深615.82m。井底水平位移878.29m，位垂比達1.43 ：1，創該公司水平井位垂比最高紀錄。

鉆具結構：

一開Ф346.1mm鉆頭×301m，Ф273.1mm套管×300m

二開Ф241.3mm鉆頭×1411m，Ф177.8mm套管×1058m+篩管×1408m。

二、施工重點難點

（1）定向層位淺，水平位移大，設計完鉆層位淺，而且設計最大井斜達91.90，井身軌跡難控制。

（2）位垂比大，水平段長，且垂深較淺，攜砂困難，中后期施工困難，主要在下鉆和鉆進施工中摩阻扭矩大，加壓困難，易發生卡鉆事故。

（3）水平段鉆遇多個紅泥巖夾層，蒙脫石含量高，易吸水膨脹，造漿嚴重，鉆進中鉆井液稠化嚴重，粘切升高快，極易泥糊井眼造成憋泵、摩阻增大、鉆井液性能難以維護。

（4）水平段長，電測困難。下套管鉆柱壓力不夠造成遇阻現象。

（5）直井段短、井眼曲率大、水平段長，套管自重下滑力小、摩阻大，套管下入比較困難，理論計算進入井底前下滑力為零，無井口加壓，無法保證套管下到預定位置。

三、鉆井技術措施

工程技術措施：

（1）淺層定向技術。工具的選擇。該井在二開垂深358.75m處定向，底層比較靠上且比較松軟。選用牙輪鉆頭，其造斜率高達21°/100m，選用Ф197mm，扶正塊Ф238mm，1.5°的單彎螺桿鉆具，這樣解決在松軟地層造斜難的難點，滿足井身軌跡所需的高造斜率。

鉆進參數的優選。從定向鉆進開始，為了達到設計造斜率，在參數的選擇上通過優選排量，來保證造斜率，同時滿足清潔井底的要求。優選鉆壓、轉速來保證井徑的規則和造斜率。在該井鉆進時，排量32L/S，鉆壓40KN，轉速85r/min，泵壓最高8MPa。

輔助技術措施。每鉆完一根單根進行一次劃眼。通過劃眼，及時地修正井壁和清除附著在井壁上的巖屑，從而保證了井眼的規則。同時，根據巖屑床的形成規律，即井斜在50°以后易形成巖屑床。為防止因巖屑床而卡鉆事故的發生。每鉆進100m進行一次短起下鉆，及時清除粘附在井壁上的鉆屑和對新井眼的修整，確保井底干凈和起下鉆的暢通。

（2）水平段施工技術。定向工具選擇。由于二開設計使用Ф241.3mm鉆頭，設計井斜91.90°，水平段890m，故選用Ф197mm扶正塊Ф238mm，1.5°單彎螺桿鉆具1根。

鉆具組合。由于水平段長，垂深淺，鉆具與井壁接觸面較多。為了防止卡鉆事故的發生，在鉆具選擇和組合上面盡量簡化。鉆具組合：Ф241.3mm鉆頭+Ф197mm動力鉆具+回壓凡爾+Ф127mm無磁承壓鉆桿+MWD1根+Ф127mm鉆桿+Ф127mm加重鉆桿。

鉆井參數優選。為了巖屑及時地被鉆井液帶出，保證井眼清潔，采用大排量，即35L/S。在復合鉆進時控制轉速為50r/min，以保證井身軌跡的平滑，由于排量和鉆井液性能確定了，水力參數的調節只有通過鉆頭水眼大小來控制，選裝3只16mm大水眼，泵壓控制在13MPa左右。

巖屑床的清除。由于水平井井斜角較大，鉆屑易在下井壁堆積成巖屑床，因此必須及時地清除巖屑床。首先通過定點短程起下鉆破壞巖屑床;其次就是在循環時上下大幅度活動鉆具，變排量，經過循環將巖屑循環出，達到清潔井眼的目的。

井眼軌跡控制。本井靶心半徑小（10m），位移大，穩斜段長給施工帶來了極大困難，為此采用了FLWD地質導向儀器連續監測井斜方位，發現井斜變化或方位漂移時，及時停止轉盤鉆進，用單彎螺桿控制，避免了因調整井斜方位而起下鉆具的過程。

安全鉆進技術。入井所有鉆具要有探傷記錄，所有鉆具必須通內徑，防止有異物堵水眼和儀器;接頭偏磨超標、鉆具本體有傷痕、絲扣磨損嚴重的都不能入井。入井接頭使用時間不能走過200h，否則要更換。螺桿鉆頭要用HJT517系列高速鉆頭，掌握時間及時起鉆，防止鉆頭出問題。采用井口的加壓方法，為鉆具提供鉆壓。操作人員應密切注意泵壓變化、進尺快慢、轉盤負荷和上提摩阻的大小，分析判斷井下巖屑床的形成情況，防止粘卡事故的發生，適時進行短起下或通井予以清除。

四、鉆井液技術措施

（一）一開井段（0-301m）

該井段為疏松粘土和流沙層，地層可鉆性好，易坍塌，鉆井液自然造漿。密度1.05-1.10g/cm3，鉆進期間，采用低濃度聚合物和清水進行維護，使鉆井液粘度維持在40-50S，完鉆后加入WFL-1，循環2周將鉆井液粘度提至50S以上，順利下入表層套管。

（二）二開井段（301-1400）

用一開鉆井液加清水進行二開，采用大循環鉆進，鉆進時要不斷補充相對分子質量在300-500萬水解度20-40%，濃度為0.2-0.3%聚合物膠液維護，細水長流維護鉆井液用以抑制地層造漿。同時采用大排量低粘切鉆進，使該井段井眼適當放大，防止在下部井眼施工時該井段“糊井眼”。由于在鉆進過程中鉆遇多段紅色泥巖，造漿及縮徑嚴重，機械鉆速快，采用聚合物抑制造漿，充分利用固控設備清除有害固相，配合工程措施每鉆進100m短起一次，再鉆100m起至定向段的技術措施凈化了井眼，清除了巖屑床。隨著水平段的增加，潤滑問題顯得更加突出，就得降低摩阻，提高原油含量在7-10%，控制潤滑系數小于0.06，增強潤滑性。

五、完井電測技術措施

該井電測采用水平井測井工藝。為了保證儀器下入的安全順利和電纜對接的成功率，在完鉆后將鉆具全部起出，重新下入簡化后的鉆具，Ф241.3mm鉆頭+Ф127mm鉆桿+Ф127mm加重鉆桿。分段循環處理鉆井液，加入300Kg WNP-1，1000Kg KFT，2000Kg聚醚多元醇潤滑劑，經過充分循環洗井后，待振動篩基本無砂時用高一點粘度的鉆井液封住水平段，最后起鉆電測。使該井電測一次成功，非常順利。