蘇里格氣田水平井鉆井技術(shù)探究

李高剛

（西部鉆探玉門鉆井公司，陜西西安 710000）

實(shí)鉆統(tǒng)計(jì)，發(fā)生在蘇里格氣田的事故復(fù)雜，主要在三疊系與二疊系膠結(jié)處的延長組、直羅組、劉家溝組等承壓能力低的地層，以及水平段易坍塌的泥巖夾層中。因此為了平衡石盒子組泥巖段的坍塌應(yīng)力,需要不斷提高鉆井液密度，然而在此過程中又會(huì)引發(fā)上部井段井漏，出現(xiàn)“上漏下塌”，水平段鉆具摩阻超限（50～600kN）、井眼軌跡控制難度大等問題，成為影響區(qū)塊鉆井周期及鉆井成本的關(guān)鍵因素，也是長期以來未能解決的難點(diǎn)。本文針對(duì)上述鉆井難點(diǎn)，重點(diǎn)在井眼軌跡控制、地層承壓能力試驗(yàn)，裸眼段復(fù)雜地層鉆井液維護(hù)及優(yōu)化方面，初步形成了一套針對(duì)二疊系的延長組、直羅組、劉家溝組以及三疊系的石盒子組的事故復(fù)雜預(yù)防的綜合技術(shù)。

1 區(qū)塊地質(zhì)構(gòu)造及巖性描述

長慶油田蘇里格油氣區(qū)，位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡中部，具有低滲透、低壓、低豐度、強(qiáng)非均質(zhì)性，是典型的“三低”氣田，其鉆井事故復(fù)雜易發(fā)生層位主要在劉家溝組和石盒子組。

表1中的描述體現(xiàn)，容易發(fā)生漏失的劉家溝組地層，厚度為280m，其巖性為灰綠色砂巖夾棕褐色、淺棕色泥巖，巖性不純，膠結(jié)疏松，是導(dǎo)致井漏的關(guān)鍵；二疊系中統(tǒng)的石盒子組地層，厚度達(dá)260m，地層上部以雜色、灰色泥巖夾灰綠色砂巖為主，下部以灰白色砂巖夾深灰色泥巖為主。而且兩組地層中都含有泥巖，通過石盒子組取芯分析得知，所含泥巖為硬脆質(zhì)，極易發(fā)生剝落性掉塊，是導(dǎo)致蘇里格區(qū)域井塌的根本原因。

表1 地質(zhì)分層及巖性描述

2 井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

圖1、圖2分別顯示的是蘇里格氣田口井實(shí)鉆垂直和水平投影圖，圖2展示了區(qū)塊的井型，為了繞障，準(zhǔn)確找到氣層，區(qū)域二開三維水平井井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，基本遵循先期實(shí)鉆一口直井作為導(dǎo)眼井，精確尋找到氣層位置后填水泥至石千峰組，并在石千峰組進(jìn)行側(cè)鉆繞障，水平段設(shè)計(jì)依照“4S”方式進(jìn)行，即增井斜—穩(wěn)方位—增方位—穩(wěn)井斜，直至完鉆，此類井型對(duì)于井眼軌跡的控制的要求極高，稍有不慎就可能導(dǎo)致脫靶。

圖1 實(shí)鉆垂直投影

圖2 實(shí)鉆水平投影

3 區(qū)塊鉆井難點(diǎn)

（1）劉家溝組為易漏地層,地層承壓能力低,鉆井液密度窗口低，當(dāng)密度高于1.10g/cm3就會(huì)引發(fā)井下漏失，因此為了保證后期施工需要，必須將鉆井液密度由1.10g/cm3提高至1.40g/cm3，地層承壓能力提高幅度大，承壓試驗(yàn)一次成功率低，難度較大。

（2）石盒子組盒8水平段，存在不同厚度的硬脆性泥巖夾層，此類泥巖產(chǎn)生的剝落性掉塊，存在因?yàn)閿y帶不及時(shí)，引發(fā)巖屑床厚度增加，井下坍塌、泥漿泵憋泵，卡鉆、起下鉆困難，鉆井液循環(huán)通道堵死等系列問題。

（3）多口井出現(xiàn)鉆進(jìn)至石盒子組盒8水平段，鉆具摩阻達(dá)到500～600kN，嚴(yán)重影響工具面的擺放，井眼軌跡控制難度大，影響機(jī)械鉆速的提高，同時(shí)，并且容易造成定向脫靶、主力氣層丟失。

4 事故復(fù)雜預(yù)防技術(shù)

4.1 井眼軌跡控制技術(shù)

蘇里格區(qū)塊井眼軌跡控制一直是影響水平段長度的關(guān)鍵和難點(diǎn)，區(qū)域內(nèi)多口井因?yàn)殂@具摩阻大，工具面擺放困難，導(dǎo)致鉆頭在窗體外運(yùn)行，發(fā)生脫靶，無法找到主力氣層的問題，影響鉆井周期和產(chǎn)能建設(shè)，為此，經(jīng)過研究與現(xiàn)場實(shí)踐，應(yīng)用以下關(guān)鍵技術(shù)措施，高質(zhì)量完成了三口井的定向任務(wù)，保證了井身質(zhì)量。

（1）側(cè)鉆時(shí)選擇鉆時(shí)快、地層可鉆性好、井壁穩(wěn)定的地層作為側(cè)鉆點(diǎn)。經(jīng)過多口井的實(shí)鉆發(fā)現(xiàn)，側(cè)鉆點(diǎn)選擇在石千峰組（1650～1700m）為最佳點(diǎn)，可以保證快速側(cè)鉆成功

（2）側(cè)鉆機(jī)速控制為“3364”是最科學(xué)合理的方案。即側(cè)鉆開始的0～3m井段，鉆時(shí)嚴(yán)格控制在3h/m之內(nèi)，側(cè)鉆進(jìn)尺3～9m井段，將鉆時(shí)控制在4h/m之內(nèi)，側(cè)鉆一次性成功率較高

（3）側(cè)鉆鉆具組合及參數(shù)推薦：?222.3mmPDC鉆頭+?172mm單彎螺桿（1.5°）+?165mm單流閥+?165mm定向接頭+?127mm無磁承壓鉆桿+?127mm加重鉆桿（12柱）+?127mm鉆桿。

鉆井參數(shù)：鉆壓20～40kN；轉(zhuǎn)速45r/min；排量28～34L/s。

（4）造斜增方位段鉆具組合參數(shù)推薦：?222.3mm PDC+?172mm螺桿（1.5°）+?165mm回壓閥+?216mm扶正器+?165mm定向接頭+?127mm無磁承壓加重鉆桿+?127mm加重鉆桿（10柱）+?127mm鉆桿。

參數(shù)：鉆壓40～80kN；轉(zhuǎn)速45r/min；排量32～36L/s。

此段注意加強(qiáng)造斜性能分析，及時(shí)跟蹤監(jiān)測定向數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確預(yù)測井底的井斜、方位及鉆具的造斜率。

（5）水平段鉆具組合及參數(shù)推薦：?152.4mm鉆頭+?127mm螺桿鉆具（1.25°×?146mm扶正器）+?120mm單流閥+?148mm扶正器+?120mm定向接頭+?120mm無磁鉆鋌（1根）+?120mm配合接頭+?101.6mm加重鉆桿（3根）+?101.6mm鉆桿（70柱）+?101.6mm加重鉆桿（12柱）+?101.6mm鉆桿。

參數(shù)：鉆壓60～100kN；轉(zhuǎn)速45r/min；排量32～36L/s。

此段主要采用復(fù)合鉆進(jìn)為主，滑動(dòng)鉆進(jìn)為輔的方式，使用倒裝鉆具，使得井眼軌跡更加平滑，能夠很好地降低井壁摩阻。

4.2 劉家溝承壓堵漏技術(shù)

劉家溝組承壓堵漏的成功與否，決定了下部水平段能否正常鉆進(jìn)，是保證石盒子組提高鉆井液密度的前提和基礎(chǔ)，是解決“上漏下塌”的關(guān)鍵所在。為此，通過室內(nèi)研究結(jié)合現(xiàn)場實(shí)踐，對(duì)劉家溝的承壓堵漏形成了以下幾點(diǎn)關(guān)鍵技術(shù)和認(rèn)識(shí)：

（1）劉家溝組以褐色、淺棕色泥巖為主，層位漏失為微裂縫漏失，平均漏失速度在5～10m3/h，并且隨著井眼加深，漏失量有增大的趨勢(shì)。經(jīng)過室內(nèi)試驗(yàn)以及現(xiàn)場多口井的實(shí)踐，形成了針對(duì)性較強(qiáng)的兩種堵漏配方,根據(jù)經(jīng)濟(jì)性和氣層鉆進(jìn)需要，任選一種均可滿足要求。

堵漏漿配方及性能推薦：

配方1：井漿+2%～5%土粉+4%單封+4%隨鉆堵漏劑+4%地層壓力增強(qiáng)劑+2%鋸末+8%復(fù)合堵漏劑+4%超細(xì)碳酸鈣+石灰石粉。

配方2：井漿+1.5%單封+1.5%隨鉆+3%混合+3%杏殼+2%鋸末+1%云母+3%凝膠+3%超細(xì)碳酸鈣+2%土粉。

堵漏漿性能：密度1.19～1.20g/cm3；粘度：滴流。

（2）承壓堵漏成功的施工措施：

①蘇里格區(qū)域承壓堵漏試驗(yàn)時(shí)，堵漏漿需要充滿全裸眼井段，保證全井筒試壓達(dá)到要求。

②關(guān)井打壓過程，采取“階梯性”增壓方式，即初始泵壓不超過1MPa，防止初始泵壓過高憋漏地層；打壓過程中，每次泵壓增加值不超過0.5MPa。

③地層中擠入堵漏漿，以小排量為宜，推薦排量6～8L/s，否則容易引發(fā)堵漏漿“封門”，造成堵漏失敗。

4.3 石盒子組泥巖防塌技術(shù)

石盒子組泥巖夾層為棕紅色硬脆性泥巖，極易產(chǎn)生剝落性掉塊，鉆井液體系不合理,容易引發(fā)井壁垮塌，巖屑床加厚，出現(xiàn)憋泵,鉆井液循環(huán)通道被堵死，嚴(yán)重的引起卡鉆事故。為此，研究形成了一種抑制性強(qiáng)、地層封堵能力強(qiáng)的鹽水鉆井液體系，保證快速鉆穿泥巖夾層，能夠很好地預(yù)防事故發(fā)生。

4.3.1 水平段鉆井液推薦配方及性能（見表1）

表1 鉆井液性能推薦表

井漿+0.2%～0.4%NaOH+2%～4%HS-1+0.4%～0.6%TBX+10%～12%NaCl+10%～15%KCl+0.3%～0.5%NW-1+2%～3%RLQ-2+0.3%～0.5%NAT20+0.2%～1%RF-9+0.5%～1%隨鉆801+3%超細(xì)碳酸鈣+1%～2%液體潤滑劑+3%～5%固體潤滑劑+3%～5%陽離子乳化瀝青+石灰石粉。

4.3.2 鉆井液性能維護(hù)方法

（1）石盒子組水平段鉆進(jìn)中，及時(shí)地加入2%SP-8、10%KCl、3%NAT20、5%NFA-25、0.25%TBX、3%乳化瀝青KR-N、2%潤滑劑，提高鉆井液的潤滑性和高抑制性，提前預(yù)防掉塊及井壁垮塌。

（2）水平段每鉆進(jìn)150～200m，進(jìn)行短程起下鉆一次，以期提前破壞和清除巖屑床,避免巖屑堆積。

（3）起鉆前，大排量(38～40L/s)循環(huán)鉆井液兩周，采用清漿+稠漿交替的方式,使用清掃液清潔井眼。

清漿配方（粘度40s）：井漿+5%坂土漿+1%NAT20+5%KCl+石灰石粉。

稠漿配方（粘度100s）：井漿+0.05tNAT20+0.05tTBX。

5 現(xiàn)場應(yīng)用效果分析

該套綜合鉆井技術(shù)在蘇里格區(qū)塊兩口井進(jìn)行應(yīng)用驗(yàn)證，事故復(fù)雜率同比降低75%，鉆井周期同比提前了5～7d，地層承壓堵漏成功率達(dá)到100%,鉆井提速效果明顯，井身質(zhì)量滿足要求，獲得了良好的應(yīng)用，具有推廣價(jià)值。

6 結(jié)論

（1）針對(duì)石盒子組易發(fā)生剝落性、井壁坍塌的現(xiàn)象，必須保證鉆井液對(duì)井壁形成有效的物理性支撐，是保證水平井成功的關(guān)鍵。

（2）劉家溝組承壓堵漏技術(shù)中，推薦的兩種配方，均能保證堵漏成功，可以根據(jù)地質(zhì)要求進(jìn)行選擇應(yīng)用。

（3）二開三維水平井設(shè)計(jì)的裸眼段過長，定向時(shí)托壓問題突出，井壁摩阻大，需要及時(shí)提高鉆井液的攜巖能力和潤滑性。

（4）在水平段鉆進(jìn)中，需要保證設(shè)備的完整性和良好運(yùn)轉(zhuǎn)，在提高泥漿泵排量的同時(shí)，結(jié)合定期短程起下鉆、循環(huán)洗井等工程措施，可以很好的保證井眼清潔。