SH-3井定向鉆進(jìn)實(shí)踐與認(rèn)識(shí)

程 序

（中國(guó)石油大慶鉆探工程公司鉆井工程技術(shù)研究院，黑龍江 大慶 163413）

1 概述

SH-3井是位于松遼盆地東南部斷陷區(qū)的一口中淺層水平井，完鉆井深2520m，水平段長(zhǎng)1000m，該井平均機(jī)械鉆速9.40m/h，鉆井周期18d，鉆完井周期25d。該井的完成為該區(qū)塊類似井型的施工提供了寶貴的技術(shù)參考。

1.1 地質(zhì)概況

SH-3井位于松遼盆地東南部斷陷區(qū)，根據(jù)設(shè)計(jì)要鉆遇四方臺(tái)組、嫩江組、姚家組、青山口組等層位。其中青山口泥巖地層鉆井難度相對(duì)較大，極易失穩(wěn)造成井塌，出現(xiàn)井壁剝落、掉塊等情況。

1.2 施工難點(diǎn)

因本井油層埋藏較淺，在造斜段地層砂巖泥巖交互出現(xiàn)，并且砂泥巖接觸面膠結(jié)性差，層理發(fā)育，存在微裂縫，易剝落掉塊，在快速鉆進(jìn)過程中造斜率很難保證。在水平段頁巖地層層理、裂隙發(fā)育，構(gòu)造作用較強(qiáng)、地應(yīng)力較高，且各向異性強(qiáng)。由于鉆進(jìn)周期長(zhǎng)，地層長(zhǎng)時(shí)間裸露，易造成井壁失穩(wěn)，有卡塌風(fēng)險(xiǎn)。

1.3 井眼軌跡設(shè)計(jì)

針對(duì)目的地層發(fā)育情況和相鄰定向井施工經(jīng)驗(yàn)以及上述存在的難點(diǎn)和潛在問題，結(jié)合當(dāng)前的井眼軌跡控制技術(shù)和儀器情況，該井采用的是常規(guī)的“直—增—穩(wěn)”三段制的井眼軌跡設(shè)計(jì)方式，設(shè)計(jì)三個(gè)靶點(diǎn)，該軌跡的優(yōu)點(diǎn)是現(xiàn)場(chǎng)施工方便，有利于提高機(jī)械鉆速，對(duì)于減少井下復(fù)雜情況有一定促進(jìn)作用。該井在二開井段的660m處開始造斜，提前造斜減小在三開井段及后期著陸段的施工壓力，優(yōu)化井眼軌跡，造斜率達(dá)到2.5°/30m即可順利著陸。具體的井眼軌跡設(shè)計(jì)如表1所示。

表1 井眼軌跡數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)表

1.4 鉆頭優(yōu)選

基于SH-3井下部為青山口泥巖地層、可鉆性差、泥巖吸水膨脹容易泥包等情況，常規(guī)PDC鉆頭難以應(yīng)用的特點(diǎn)，采用多刀翼、14mm復(fù)合片的PDC鉆頭，以此來增加單只鉆頭進(jìn)尺，提高鉆井施工效率，在軟到中硬地層更好地發(fā)揮作用，而且該鉆頭抗沖擊和抗研磨性特別強(qiáng)，穩(wěn)定性好，特別是在定向井穩(wěn)斜井段施工有利于井斜角和方位角的穩(wěn)定，達(dá)到少定向多復(fù)合鉆進(jìn)的目的。

1.5 鉆井液性能優(yōu)化

鉆井液性能的優(yōu)劣對(duì)定向施工有重要的影響，其流變性、濾失性和攜砂能力對(duì)井壁的形成和穩(wěn)定起到舉足輕重的作用。為了保證該鉆井液體系具有良好的潤(rùn)滑性能來降低施工的摩阻和扭矩，在進(jìn)入二開井段造斜前就要對(duì)鉆井液體系中的潤(rùn)滑劑進(jìn)行了優(yōu)選，采用適合地層的高效潤(rùn)滑劑，同時(shí)選用碳原子數(shù)小于5的潤(rùn)滑劑，減少對(duì)錄井工作的影響。優(yōu)選后以固體潤(rùn)滑劑石墨和液體的潤(rùn)滑環(huán)保油為主要潤(rùn)滑劑，使得鉆井液的摩阻系數(shù)在0.1以下，最終實(shí)現(xiàn)提高施工效率，盡可能減少井下事故復(fù)雜。此外，鉆井液密度也要適應(yīng)地層的坍塌壓力和破裂壓力，經(jīng)過優(yōu)化，最終確定二開和三開的密度為1.55～1.65g/cm3。

2 現(xiàn)場(chǎng)施工

2.1 造斜段鉆具組合

在造斜段采用?215.9mm鉆頭+?172mm單彎螺桿（1.0°）+?165mm無磁鉆鋌×8.75m+?165mm鉆鋌×27.85m+?127.0mm鉆桿進(jìn)行造斜段施工，施工時(shí)仔細(xì)觀察定向鉆進(jìn)數(shù)據(jù)，及時(shí)調(diào)整軌跡控制，在按照軌跡設(shè)計(jì)施工的同時(shí)，保證穩(wěn)定井壁，加快機(jī)械鉆速。

2.2 水平段鉆具組合

在穩(wěn)斜井段使用雙穩(wěn)定器強(qiáng)穩(wěn)斜鉆具組合，具體為：?215.9mm鉆頭+?214.0mm穩(wěn)定器+?165mm無磁鉆鋌×8.8m+?165mm鉆鋌×8.9m+?210.0mm穩(wěn)定器+?165.1mm鉆鋌×72.3m+?127.0mm鉆桿。施工中隨時(shí)監(jiān)測(cè)井斜角和方位角的變化以及地層巖性的變化，如果發(fā)現(xiàn)斷層要及時(shí)和甲方溝通，爭(zhēng)取盡快找到目的層。在水平段施工時(shí)根據(jù)實(shí)際情況及時(shí)調(diào)整鉆井參數(shù)，盡量減少起下鉆時(shí)間。

3 結(jié)論

（1）定向施工要綜合考慮地層情況和鄰近井施工經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)SH-3井采用“直—增—穩(wěn)”三段制進(jìn)行軌跡控制，以實(shí)現(xiàn)提高機(jī)械鉆速的目的。

（2）鉆井施工中根據(jù)地層特點(diǎn)優(yōu)選PDC鉆頭，強(qiáng)化施工的鉆井液性能控制，盡可能凈化井底，提升鉆井液攜巖能力，提高破巖效率并采取合理的軌跡控制措施。

（3）做好定向儀器的使用和維護(hù)，減少因定向施工造成的非生產(chǎn)時(shí)間，配合甲方及鉆井隊(duì)完成工作。

（4）針對(duì)松遼盆地東南部斷陷區(qū)的青山口組地層，可以嘗試提升鉆井液密度維護(hù)井壁穩(wěn)定的方法，從二開中段開始，嘗試一趟鉆技術(shù)，直至完成整個(gè)井段進(jìn)尺。