超低滲透鉆井液工藝技術探討

郭翔

摘 要：研究選擇了我國延長東部油區低滲-超低滲儲層作為研究的對象，分析在地層壓力低、埋深淺、常規井開發多、產量低、效率低等情況下所出現的各種難題，進而為后期實現水平井鉆井壓裂一體化發展提供更多的思路與方向，研究在不同技術思路下，如何有效解決油藏水平井鉆井技術難點。

關鍵詞：超低滲淺層油藏;水平井鉆井;鉆井技術

1? ? 研究情況概述

延長油田開發區位于部落盆地的中部。延長石油東部地區位于宜山斜坡盆地東南。它具有典型的低，特別是低滲透率的巖性油箱，基礎層非常簡單。延長油田的探明資源幾乎占整個油田探明儲量的40%，充分利用了在此類油藏中使用水平井資源和資源管理的好處，從而克服了常規井的開發難題，并實現了水平井的鉆探和完井。技術的變動和發展是穩定石油生產的重要保證。

2? ? 超低滲淺層油藏鉆井液的工藝技術難點分析

2.1? 油藏為超低滲，產能較低

該儲層是典型的低滲透率和超低滲透率的巖性儲層，并且油層通常是不生產、不可降解的。由于油層太淺，上層巖層的垂直壓力不足，垂直應力接近或小于最小水平基本應力，并且在分裂時很容易形成水平裂紋。通常選擇具有較大裂口的筆直水平截面，并且無法在三維空間中充分利用油層。

2.2? 地面限制因素較多

地面上有很多限制因素，例如村莊、道路、森林和煤油之間的礦產權重疊，許多資源無法得到有效利用，因此，水平井必須實現最大位移。水平位移小于850 m的水平井對井的結構和資源利用率沒有足夠的改善效果，因此，需要較高的垂直井比，并且井設計需要較高的軸向壓力傳遞效率。

2.3? 鉆井中鉆具過重

在鉆井過程中，鉆巖的破裂能量來源主要是上部鉆井工具的重量，但是淺水平井由于可用的上部井段較短，難以對鉆機施加壓力，并且鉆井效率低。

3? ? 創新水平井鉆井壓裂一體化設計的主要理念分析

在延長油田東部地區，淺層儲層的淺層壓力很低，實驗室模擬和現場監測的結果表明，裂縫大多是水平的。如果選擇通常的筆直水平截面設計，則會受到相鄰裂縫的干擾，如果水平段約為600 m，則分割段的數量通常僅為4～5個，并且一級分割的規模受到限制。鑒于淺層油藏的垂直應力低的特點，提出了一種水平井鉆井和裂化的綜合設計方案。為了提高油藏的利用水平，采用了水平井“弓形”的設計方法和淺裂網的破碎技術。水平井軌道設計的創新遵循水平井段高度差為8～12 m的3個目標的設計方法，這為鉆井過程中的儲罐拆卸轉換創造了良好的鉆孔基礎。

4? ? 井身結構與軌道優化設計

4.1? 簡化井身的結構設計

井眼設計是水平井鉆井工程項目中與井眼施工安全有關的重要內容之一，是鉆井工程經濟效益的重要基礎。為了證明井眼結構的設計合理，應避免諸如泄漏、噴灑、坍塌和陷井之類的工程事故，并且應將鉆井工程的成本降至最低。通過解決淺水平井眼的設計優化方案，可以顯著提高鉆井效率，節省鉆井成本，縮短工期。

東部延長油田地層很簡單，第四系殼層，長2+3段，長4+5段，長6段從上到下依次發育。油藏層和基礎層通常不相容，底層與泥石，砂頁巖和硅樹脂結合，巖性相對穩定。因此，雙重結構既可以滿足各層對坍塌和滲漏的防護需求，又可以更有效地適應目前低油價的外部環境。

4.2? 對井眼軌道進行優化設計

淺水平鉆探的主要問題是，難以調節鉆探重量和運行套管的高風險。另外，井眼的簡化設計增加了孔的開口部分與鉆井工具之間的摩擦。因此，井眼輪廓的設計必須基于最小的摩擦力，以確保鉆井效率并滿足精加工需求。在設計階段，彎曲點應盡可能小，以確保垂直井段中“倒置鉆具”的重量效果。

對于具有足夠的垂直深度和目標前距（垂直深度大于500 m，目標引導距離大于400 m）的水平井，采用非傳統的雙傾斜剖面設計（即第一次上升斜率大于第二個上升斜率）。大的穩定傾斜角和穩定的傾斜部分的長度增加了擴展傾斜井段的位移的機會。

鉆井在有限的土地上，垂直深度為770 m，默認前沿距離為460 m。采用通常的雙倍放大輪廓設計時，撓度應從大約300 m開始。傳統油泵的深度太小，無法保證吃水深度，鉆井效率低。因此，采用非傳統的輪廓設計來增加穩定角和穩定部分的長度。實際鉆孔深度為2 035 m，水平截面為985 m。其延長油田淺水平井之間的最長水平斷面。對目標前沿距離大于350 m但垂直深度不足的井，使用單弧來增加井斜率的穩定性，從而減少摩擦并在油層不清楚時提供軌跡調整點。在垂直深度和目標前方距離較小的情況下，應將單拱結構視為具有足夠的垂直井段長度，以確保折疊鉆機壓力的影響。

5? ? 鉆井液優化設計

在延長油田東油區，水平井的埋藏深度較淺，地層簡單，對上部鉆井液的性能要求較低。優化設計的主要目的是確保鉆井液性能，同時，盡可能節省成本。

直井段地層較為簡單，以滿足快速鉆進為主，性能不做特別優化。直井段鉆井液采用鈉膨潤土體系，優化的K-PAM聚合物鉆井液系統具有良好的效果，減少了復雜井的發生，并提高了鉆井速度。添加極壓減摩劑顯然可以減少摩擦和阻力，從而大大減少其他有機潤滑劑?，F場鉆井液價格降低了至少50%，對降低成本和提高效率具有良好的作用。

6? ? 低成本鉆井軸向的加壓技術分析

目前，垂直井段的大部分淺層水平鉆探延長井油田小于100 m，使用鉆孔工具的常規組合。在水平截面上鉆孔時，鉆孔壓力為零，無法進行鉆孔。通常使用倒置鉆具組合，即使在所有垂直井段中使用較重的鉆桿，殘留重量也通常小于1 t。在水平部分的末端鉆孔時，根本無法保證鉆孔底漆的效率。

因此，在傳統倒置鉆具的基礎上，使用了創新的“加強型倒置”鉆具，用井鉆將上部垂直部分壓緊，并用較重的鉆桿壓緊從垂直部分的末端到傾斜35°的部分。為實現淺層油藏垂直應力低的特點，提出了水平井鉆井與拆除一體化原理的設計思想。利用水平井徑跡設計的“弧形”方法，結合淺層裂縫網絡的破碎技術，優于常規水平井的水平段。

提高鉆具的軸向壓力傳遞效率是提高鉆石拆卸效率的關鍵。使用常規的鉆井工具組合，當鉆水平井底的尖端時，鉆井壓力接近于零，并且不可能進行鉆井。使用“加強型倒置”鉆孔工具。井的上部垂直部分被鉆趾壓縮。用較重的鉆桿將井段從井段的垂直端壓到35°的井斜。

7? ? 結語

隨著越來越深入廣泛地應用超低滲淺層油藏水平井鉆井技術，所要面對的難題也越來越多，只有針對性地解決這些難題，才能實現對超低滲淺層油藏水平井鉆井效果的提高，推動采油率的提升，為我國的超低滲淺層油藏水平井鉆井技術的發展奠定更加堅實的基礎。

[參考文獻]

[1]苗玉禮，湯程輝，李鵬，等.渭北淺層低滲油藏防污染高效舉升工藝技術[J].新疆石油天然氣，2019（4）：5，75-78.

[2]段昱彤，王義存，杜音琦.探討淺層低滲油藏的采油工藝和壓裂工藝[J].化工管理，2018（8）：201.