大慶GL地區G，Y2HC井水平井鉆井技術

李 海，劉文鵬，陳紹云 楊決算，陳琳琳，田玉棟，袁后國，李歡歡

（1.大慶鉆探工程公司鉆井工程技術研究院，黑龍江 大慶 163413；2.大慶鉆探工程公司工程技術管理處，黑龍江 大慶 163458）

松遼盆地北部GL地區主要目的層，以青山口組有機質豐度高、成熟度高青一段頁巖為主，2019年投產的GY-YP1 井，自噴日產原油34.92m3、日產天然氣11506m3，具有良好的勘探開發前景。GY2HC 井是齊家—古龍地區勘探重點井，位于松遼盆地中央坳陷區古龍凹陷，勘探目的是深化古龍中部青山口組頁巖油儲集性、含油性、流動性、可壓性認識，明確頁巖油富集規律；通過水平井的部署，進一步驗證古龍中部下甜點段核心甜點層的產能情況，為后期試驗區建設、開發井網部署、儲量提交打下基礎。

1 地質特點和工程概況

1.1 地質特點

水平段青山口組主要為灰黑色頁巖，夾雜少量砂巖、粉砂巖和灰巖，與國內外頁巖油相比，松遼盆地為陸相淡水沉積環境，粘土礦物含量呈紋層狀結構，密度300層/m，易發生層間散裂[1-5]。

1.2 工程概況

（1）表層套管。一開采用?444.5mm 鉆頭至230m，?339.7mm 表層套管下入明水組，封隔上部泰康組淺水層，表層可為井口安裝井控裝置，保障技套施工安全。

（2）技術套管。二開采用?311.2mm 鉆頭至2090m，?244.5mm技術套管下入青山口組上部，保證下部長井段取芯安全，封隔上部嫩江組易縮徑的軟泥巖。

（3）直井導眼。直井導眼段采用?215.9mm 鉆至2465m泉頭組上部，裸眼完鉆，其中常規取芯225m，保壓密閉取芯62m，水泥打塞封固裸眼段。

（4）側鉆水平井。采用?215.9mm井眼于技套1898m開窗側鉆水平井，穩斜鉆具鉆進30m脫離原井眼，造斜段626m，水平段長2020m，先后使用LWD鉆具組合，近鉆頭導向，旋轉導向，于4576m完鉆。?139.7mm套管下入青一段底，一次長封固井，射孔完井。

水平段主要目的層組青山口組青一段，最大垂深2418.51m，水平段長度2020m。后期摩阻扭矩大，泵壓高，3338m后使用指向式旋轉導向鉆進，隨著水平段延長，維持泵壓降低排量，巖屑床不斷增厚，短起起鉆過程中分別在3763m 和4185m 阻卡，4480m 后多次修泵中止循環遇卡，后期4～5t 小鉆壓鉆進，順利完鉆。電測前單扶通井，電測后雙扶通井，采用一次長封固井技術，完井順利。

2 主要鉆井施工技術

2.1 鉆井參數優化

青山口組頁巖伊利石含量高，易剝落，為了減少鉆具渦動、鉆井液沖刷對井壁穩定的影響，并保證最大限度地攜巖，防止掉塊卡鉆，減少巖屑床高度，通過理論計算，對鉆井參數進行了優化，確定了不同鉆速條件下的臨界鉆井參數（見表1），GY2HC鉆井復雜事故為零，機械鉆速比鄰井提高44%。

表1 側鉆水平段鉆井參數優化

經過以往現場經驗證明，盡管大排量產生大井眼更容易引起井壁應力掉塊和環空返砂困難，但是排量依然是所有鉆井參數的基礎，提高排量對水平井巖屑床清理、大塌塊及時返出作用至關重要，而且在頁巖地層水眼固定的情況下鉆進排量由30L/s 提高到38L/s水力沖擊可以提高35%以上，有利于頁巖地層提速，具體表現為周期短，復雜事故少，井徑規則，井眼順滑，所以現場實際排量盡量走上限。轉速增大同樣有利于巖屑返出，也有利于環空巖屑的返出，所以施工中盡量采用復合或旋轉導向鉆進。

2.2 鉆具組合優化

鉆具優化主要考慮到滿足鉆井參數對提速、降低摩阻和井眼清潔的需求[3-15]。

（1）井眼清潔。GY2HC井215.9mm井眼全井采用?139.7mm鉆桿，相對于?127.0mm鉆桿，增加環空返屑速度，?139.7mm鉆桿接頭外徑194mm，井眼擴大率20%，接頭處環空返速1.55m/s，根據石油大學攜巖機理研究，在大井斜井段，環空返速超過1.5m/s，不會產生巖屑床，每個接頭都起到清理巖屑床的作用，減少短起下鉆次數，提高鉆井行程鉆速，完鉆前用?139.7mm鉆桿比?127.0mm鉆桿降低壓耗2MPa左右。

利用鉆井液攜巖裝置進行實驗，模擬鉆井液排量和井斜角對環空巖屑濃度影響規律，在不同井斜角范圍內巖屑具有不同的運移規律，尤其是在井斜角40°～60°內環空巖屑濃度明顯升高，易形成巖屑床，增大泵排量提升返速可降低環空巖屑濃度。根據GY2HC 井井眼擴大率按20%，井眼外徑259mm，巖屑最大直徑5mm，使用?139.7mm 鉆桿，排量只要高于30L/s 左右，巖屑床高度即能大于井眼直徑的10%，保證井眼巖屑被及時清理。

（2）簡化鉆具。為大幅度降低摩阻，使用5 寸加重鉆桿代替底部鉆具組合中的鉆鋌。

LWD鉆具組合：?215.9mmPDC鉆頭+?172.00mm螺桿(1.5°)+?172.00mmLWD+?127.00mm無磁加重鉆桿×1根+?127.00mmHWDP×9根+?139.7mm鉆桿若干+?127mmHWDP×27根+?139.7mm鉆桿。

旋轉導向鉆具組合（水平段）：?215.9mmPDC 鉆頭+?172.00mm旋轉導向+?127.00mmHWDP×4根+?165mm 隨鉆震擊器+?127.00mmHWDP×27 根+?139.7mm 鉆桿若干+?127.00mmHWDP×27 根+?139.7mm鉆桿。

（3）導向鉆具優選。優先考慮地質要求，采用近鉆頭功能導向工具提高主目的層的鉆遇率，水平段超過1000m 以后，采用旋轉導向能夠減少3MPa 泵壓壓耗，保證排量即可以保證提速工具的工作功率，旋轉導向轉盤轉數可達120轉，有利于頁巖塌塊的清除。

2.3 綜合復雜預警系統

GY2HC井采用智能鉆井及控制系統，鉆完井過程中通過井下監測與地面測量相結合，實現鉆井全過程信息化，對鉆井全過程進行實時閉環控制，使鉆完井過程鉆井參數控制智能化、預警指令一體化，實現自適應送鉆提速，降低人員控制難度，軌跡精細控制，消除井下風險，綜合降低鉆井周期和成本。

2.4 工藝配套技術

造斜段使用LWD+PDC 組合，使用近鉆頭+PDC組合鉆造斜點和小于1000m 水平段，旋轉導向工具+PDC組合共3趟鉆，優選長壽命金剛石TS1655RSS鉆頭，使用一個鉆頭就可以打完整個側鉆水平井井段。

3 現場應用情況

GY2HC 井水平段長2020m，完鉆4576m，全井無復雜情況發生，每鉆進300～500m 短起下刮井壁，3 趟鉆完鉆，側鉆段周期比鄰井降低58.5%，水平段固井質量優質率97.8%（見表2）。

表2 與鄰井對比表

4 結論及建議

（1）排量是一切鉆井參數的基礎，齊家—古龍頁巖油水平井水平段一般超過2000m，為保證長水平段鉆進及時返出頁巖塌塊，使用性能好的鉆井循環系統，提高環空返速，使得巖屑順利返出，能充分提高井下提速工具效率，可以最大程度延伸水平段長度。

（2）水平段使用指向式旋轉導向工具可以大幅度增加水平段長度，需要制定嚴密的頁巖油鉆井潤滑防卡措施。為實現造斜段和水平段各一趟鉆，需要攻關大斜率旋轉導向工具，提高導向工具和螺桿的使用壽命。造斜段為了降低粘滯效應和擺工具面時間，可以采用旋沖彎螺桿代替彎螺桿。

（3）GY2HC 井通過應用提速鉆井技術，實現了全井無復雜，水平段長2020m，側鉆周期比鄰井降低58.5%。