水平井優(yōu)快鉆井技術(shù)在N35-平15井中的應(yīng)用

張 鵬

（大慶鉆探工程公司鉆井二公司，黑龍江大慶163413）

由于水平井投產(chǎn)后產(chǎn)量高、易管理，具有開(kāi)發(fā)成本相對(duì)較低的優(yōu)勢(shì)，因此水平井鉆采目前已成為了油田開(kāi)發(fā)的首選方式，D 油田每年設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的水平井均在百口以上，鉆井工作任務(wù)非常飽滿，本文介紹了水平井優(yōu)快鉆井技術(shù)在N35-平15井中的應(yīng)用。

1 概述

1.1 地質(zhì)概況

Y 油田區(qū)域構(gòu)造位置屬于S 盆地中央坳陷區(qū)Z 凹陷S鼻狀構(gòu)造西翼向Y向斜傾斜的斜坡上，Z凹陷是Y油田與Z階地之間的一個(gè)二級(jí)負(fù)向構(gòu)造單元，是S盆地主要生油凹陷之一。N35區(qū)塊位于Y向斜西翼、T鼻狀構(gòu)造北部，為長(zhǎng)期繼承性發(fā)育的由西北向東南傾斜的單斜構(gòu)造。區(qū)內(nèi)斷層較發(fā)育，斷層均為正斷層，以北西向和北東向展布為主，少數(shù)呈近南北向，斷層延伸長(zhǎng)度6～32km，斷距一般為6～35m，這些斷層大多數(shù)僅斷穿Y家組，只有少數(shù)是長(zhǎng)期發(fā)育而形成。

1.2 施工難點(diǎn)

（1）區(qū)塊內(nèi)斷層充分發(fā)育，鉆遇斷層易井漏。

（2）水平井施工中易發(fā)生環(huán)空憋壓、卡鉆、井塌等事故。

（3）造斜、穩(wěn)斜段均位于造漿性極強(qiáng)的泥巖層位，鉆進(jìn)施工中極易發(fā)生泥包鉆具情況，從而引起其他復(fù)雜。

（4）高密度、大斜度條件下對(duì)鉆井液返砂、潤(rùn)滑性能要求高。

2 優(yōu)快鉆井設(shè)計(jì)

為了高效進(jìn)行水平井的鉆井施工，滿足越來(lái)越多的水平井開(kāi)發(fā)任務(wù)的需求，進(jìn)行了水平井優(yōu)快鉆井設(shè)計(jì)，并在N35-平15水平井現(xiàn)場(chǎng)施工中進(jìn)行了應(yīng)用，取得了較好的效果，有效提高了中淺層水平井的施工速度，大大提高了鉆井時(shí)效，提升了鉆井效益。

2.1 N35-平15井鉆井工程設(shè)計(jì)

2.1.1 井身結(jié)構(gòu)及施工參數(shù)設(shè)計(jì)

（1）一開(kāi)技套井段。

①鉆具組合：?311.2mm 鉆頭+?204mm 鉆鋌+?308.6mm穩(wěn)定器+?2042mm鉆鋌+?308.6mm穩(wěn)定器+?178mm 鉆鋌+?167mm 螺旋鉆鋌+?127.0mm鉆桿。

② 鉆井參數(shù)：轉(zhuǎn)數(shù) 160～200r/min，鉆壓 50～130kN，排量55～60L/s，鉆井液密度1.10～1.25g/cm3，粘度60～70s。

該套鉆具組合具有防斜、穩(wěn)打的特點(diǎn)；鉆井參數(shù)在確保上部地層井壁穩(wěn)定的前提下，能夠保障鉆井液的攜巖性，保障一開(kāi)優(yōu)快施工。

（2）二開(kāi)直井段。

① 鉆具組合?220mm 鉆頭+?178mm 鉆鋌+?210.5mm 穩(wěn)定器+?178mm鉆鋌+?210.5mm穩(wěn)定器+?167mm螺旋鉆鋌+?127.0mm加重鉆桿+?127.0mm鉆桿。

② 鉆井參數(shù)：轉(zhuǎn)數(shù) 160～200r/min，鉆壓 30～80kN，排量35～40L/s，鉆井液密度1.15～1.30g/cm3，粘度50～60s。

該套鉆具組合具有防斜、打快的特點(diǎn)；鉆井參數(shù)能夠有效保證直井段防斜打直，為造斜段、水平段施工打下良好基礎(chǔ)；大排量、低轉(zhuǎn)數(shù)施工可以提升證鉆井時(shí)效。

（3）二開(kāi)造斜段。

① 鉆具組合：?215.5mm 鉆頭+?172.0mm 螺桿（1.25°）+?172.0mm 鉆具浮閥+?167.0mmLWD+?165.5mm無(wú)磁鉆鋌+?167.0mm螺旋鉆鋌+?127.0mm斜坡鉆桿+?127.0mm加重鉆桿+?127.0mm鉆桿。

② 鉆井參數(shù)：轉(zhuǎn)數(shù)40～60r/min，鉆壓30～80kN，排量 32～36L/s，鉆井液密度 1.15～1.60g/cm3，粘度50～70s。

該套鉆具組合具有定向鉆進(jìn)造斜率高、降阻減摩等特點(diǎn)；鉆井參數(shù)能夠有效保證造斜井段造斜率、工具面穩(wěn)定，為造斜段優(yōu)快施工打下良好基礎(chǔ)；適當(dāng)?shù)呐帕俊@井液流變參數(shù)可以保證造斜段順利施工，井壁穩(wěn)定。

（4）水平段。

① 鉆具組合：?215.9mm 鉆頭+?172.0mm 單彎螺桿（1.0°）+鉆具浮閥+?167.0mm LWD+?127.0mm無(wú)磁加重鉆桿+?127.0mm 斜坡鉆桿+?127.0mm 加重鉆桿+?127.0mm鉆桿。

② 鉆井參數(shù)：轉(zhuǎn)數(shù)30～60r/min，鉆壓30～50kN，排量 34～38L/s，鉆井液密度 1.55～1.65g/cm3，粘度50～70s。

該套鉆具組合具有穩(wěn)斜鉆進(jìn)穩(wěn)定、降阻減摩效果好等特點(diǎn)；鉆井參數(shù)能夠有效保證水平井段井斜穩(wěn)定、工具面穩(wěn)定，保證水平段優(yōu)快施工；適當(dāng)增大排量，調(diào)整鉆井液流變參數(shù)可以保證水平段攜巖要求，凈化井眼。

2.2 鉆井軌跡優(yōu)化

在造斜段、水平段井眼軌跡控制過(guò)程中要嚴(yán)格執(zhí)行設(shè)計(jì)，確保軌跡平滑根據(jù)實(shí)際情況采用滑動(dòng)鉆進(jìn)和復(fù)合鉆進(jìn)兩種方式施工。本井為二維井，使用1.25°172單彎螺桿造斜，根據(jù)實(shí)際情況及時(shí)優(yōu)化實(shí)鉆軌跡，避免由于井眼曲率超標(biāo)給鉆井及完井施工帶來(lái)困難。

2.3 鉆井液設(shè)計(jì)

（1）一開(kāi)井段采用乳液高分子鉆井液體系，設(shè)計(jì)鉆井液密度1.10～1.25g/cm3之間。

維護(hù)要點(diǎn)：上部地層膠結(jié)差，在保證攜巖要求的前提下，適當(dāng)降低大泵排量，適當(dāng)提高鉆井液的粘切，降低鉆井液對(duì)井壁的沖刷。

（2）二開(kāi)采用高性能鉆井液體系，上部地層設(shè)計(jì)鉆井液密度 1.55～1.30g/cm3；P 油層頂以上 50m（垂深1360m）至完鉆，設(shè)計(jì)鉆井液密度為1.55～1.65g/cm3。

維護(hù)要點(diǎn)：

①保證鉆井液的抑制性。二開(kāi)鉆遇大段泥頁(yè)巖，地層造漿嚴(yán)重，鉆進(jìn)過(guò)程中補(bǔ)足抑制劑，保證抑制性，確保鉆井液性能穩(wěn)定。

②保證鉆井液的潤(rùn)滑性。在造斜段和水平段鉆進(jìn)過(guò)程中，加足鉆井液潤(rùn)滑材料，保證鉆井液的潤(rùn)滑性，預(yù)防卡鉆事故的發(fā)生。

③提高鉆井液攜巖性。水平井鉆進(jìn)過(guò)程中，大斜度井段和水平段由于井身結(jié)構(gòu)的原因，易形成巖屑床。通過(guò)適時(shí)調(diào)整鉆井液的流變性、提高鉆井排量，提升鉆井液的攜巖性能。通過(guò)短起下措施，破環(huán)和清除大斜度井段和水平井段巖屑床，有效凈化井眼。

2.4 完井施工方案設(shè)計(jì)

（1）下套管之前采用通井裝置+雙螺扶模擬通井，調(diào)整鉆井液粘切降到合理水平后，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況決定是否打入一段封閉漿，循環(huán)清潔井眼直到無(wú)阻卡顯示后進(jìn)行下套管施工。

（2）完井時(shí)檢測(cè)鉆井液摩阻系數(shù)，適量加入潤(rùn)滑劑、玻璃微珠，降低摩阻系數(shù)。

（3）確保扶正器下入數(shù)量，使用半剛性扶正器，水平段扶正器每1根下一只，造斜段扶正器2根下一只。

（4）保證固井前要有充足的循環(huán)調(diào)整泥漿性能時(shí)間，循環(huán)不低于3周，篩面上無(wú)巖屑返出，鉆井液性能滿足固井設(shè)計(jì)要求后再進(jìn)行固井作業(yè)。

（5）加大沖洗隔離液用量，使用D 沖洗隔離液，沖洗隔離高度不低于700m，接觸時(shí)間不低于10min。

（6）在固井施工中，沖洗液出套管后，施工排量在1.8m3/min以上，確保油層段沖洗頂替效果。

（7）造斜點(diǎn)以上使用高強(qiáng)低密度水泥漿，造斜點(diǎn)以下使用油層G級(jí)水泥+J水泥漿，密度適當(dāng)提高，密度控制在1.92～1.95g/cm3，確保油層固井質(zhì)量。

2.5 施工工序周期設(shè)計(jì)（見(jiàn)表1）

現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)，嚴(yán)格按照工序周期表控制施工時(shí)間，如果工期提前，按原計(jì)劃繼續(xù)施工；如果工期滯后，查找原因，爭(zhēng)取在本工序內(nèi)或者銜接工序內(nèi)將工期趕回。

3 復(fù)雜預(yù)防措施

3.1 短起下措施

在鉆進(jìn)過(guò)程中每打完一個(gè)單根要進(jìn)行充分循環(huán)劃眼后再鉆進(jìn)下一個(gè)單根，保證巖屑及時(shí)返出。造斜段每鉆進(jìn)250m短起下一次。水平段每鉆進(jìn)200m短起下一次，并逐漸縮短至150m以內(nèi)并堅(jiān)持兩短一長(zhǎng)的原則（短起下井段見(jiàn)表2）。發(fā)現(xiàn)返砂不好、井眼不暢、井漏及油氣水浸馬上停鉆處理，正常后方可鉆進(jìn)。

表1 工序周期表

3.2 井控措施

（1）本井表層套管下深500m，如需關(guān)井，最大允許關(guān)井套壓見(jiàn)表3。

（2）本井預(yù)計(jì)在Y 二、三段鉆遇斷層，斷點(diǎn)垂深1302m，斷距18m，鉆井過(guò)程中注意防井漏。

（3）設(shè)計(jì)井井口位于耕地內(nèi)，東500m有村屯，施工單位做好HSE應(yīng)急預(yù)案，預(yù)防井噴，避免環(huán)境污染。

表2 鉆進(jìn)中途短起下鉆計(jì)劃表

表3 二開(kāi)不同密度下最大允許關(guān)井套壓（參考值）

4 達(dá)到的指標(biāo)

（1）生產(chǎn)組織協(xié)調(diào)有序。

（2）全井平均機(jī)械鉆速22.67m/h。

（3）1.25°螺桿在本口井水平段軌跡控制中比較理想，調(diào)整井斜效果顯著。

（4）鉆進(jìn)周期11.6d，比鉆井方案18.5d提前6.9d時(shí)間；完井周期5.58d（截止到固井）比紙上鉆井方案（4.2d）少1.38d。建井周期17.36d（截止到固井），比紙上方案24d提前6.64d，鉆井時(shí)效較以往施工大大提高。

5 存在問(wèn)題和下步措施

（1）本井1099m 開(kāi)始定向造斜，井深1299m 時(shí)1.5°螺桿造斜率不夠，工具面不穩(wěn)，每根只能達(dá)到1.5°，滿足不了2.4°的要求，起鉆更換新1.5°螺桿，全井定向復(fù)合鉆速均較快，水平段拖壓現(xiàn)象較重，進(jìn)尺相對(duì)較慢。

（2）本井按設(shè)計(jì)施工，實(shí)際著陸點(diǎn)垂深1403.49m，井斜79.47°，比設(shè)計(jì)垂深提前了8m，由于地層傾角不準(zhǔn)，油層發(fā)育也不理想，油層鉆遇率較低，只有28.17%。

6 結(jié)論

（1）多項(xiàng)優(yōu)快鉆井設(shè)計(jì)能夠有效提升水平井鉆井時(shí)效。

（2）制定的現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)措施能夠有效預(yù)防現(xiàn)場(chǎng)施工復(fù)雜的發(fā)生。

（3）水平井優(yōu)快鉆井設(shè)計(jì)為以后高效施工水平井提供了技術(shù)保障。