高　龍　王登治　翟小龍　石仲元　張寧武　張國(guó)虎（.中國(guó)石油川慶鉆探長(zhǎng)慶鉆井總公司第四工程項(xiàng)目部，陜西定邊　78600 ；.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田公司長(zhǎng)南項(xiàng)目組，陜西定邊　78600；.中國(guó)石油川慶鉆探長(zhǎng)慶鉆井總公司定向井公司，陜西西安　7008；.中國(guó)石油華北油田分公司第四采油廠，河北廊坊　065000）

黃36井區(qū)油頁(yè)巖段水平井快速鉆井技術(shù)

高龍1王登治1翟小龍2石仲元3張寧武1張國(guó)虎4
（1.中國(guó)石油川慶鉆探長(zhǎng)慶鉆井總公司第四工程項(xiàng)目部，陜西定邊718600 ；2.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田公司長(zhǎng)南項(xiàng)目組，陜西定邊718600；3.中國(guó)石油川慶鉆探長(zhǎng)慶鉆井總公司定向井公司，陜西西安710018；4.中國(guó)石油華北油田分公司第四采油廠，河北廊坊065000）

黃36井區(qū)長(zhǎng)8目的層水平井鉆井施工過(guò)程中，針對(duì)長(zhǎng)7油頁(yè)巖段長(zhǎng)、井斜大，長(zhǎng)4+5地層承壓能力低，鉆井液密度達(dá)不到平衡油頁(yè)巖坍塌壓力所需要的密度，導(dǎo)致油頁(yè)巖易垮塌以及PDC鉆頭滑動(dòng)困難、造斜段機(jī)械鉆速低等問(wèn)題，從單純通過(guò)防漏堵漏提高鉆井液密度轉(zhuǎn)變?yōu)榻档团帕刻岣咩@井液密度，同時(shí)通過(guò)減小油頁(yè)巖交變應(yīng)力、控制油頁(yè)巖段井斜來(lái)提高坍塌壓力，使用牙輪鉆頭造斜等方法，降低了坍塌幾率，并有效提高了機(jī)械鉆速。該水平井快速鉆井技術(shù)能有效解決窄密度窗口的問(wèn)題，提高施工效率，降低鉆井成本。

鉆井；防漏；小排量；環(huán)空壓耗；防塌；油頁(yè)巖

黃36井區(qū)是長(zhǎng)慶油田采油三廠水平井規(guī)?；_(kāi)采的重要區(qū)塊之一，開(kāi)發(fā)目的層為長(zhǎng)8地層。該區(qū)塊由于密度窗口窄，地層上漏下塌導(dǎo)致了井下復(fù)雜井況頻發(fā)。例如，黃平36-19井因井漏和油頁(yè)巖垮塌施工2次均未成功；黃平36-21井由于井漏，鉆井液密度達(dá)不到平衡地層壓力的要求，導(dǎo)致地層出水，油頁(yè)巖垮塌。兩口井均通過(guò)承壓堵漏提高地層承壓能力來(lái)擴(kuò)展密度窗口對(duì)長(zhǎng)7油頁(yè)巖進(jìn)行物理防塌，結(jié)果收效甚微，被迫改為三開(kāi)結(jié)構(gòu)，損失時(shí)間1 125 h。通過(guò)優(yōu)化鉆井參數(shù)、完善工藝技術(shù)，有效解決了這一難題，形成了該區(qū)塊水平井安全快速鉆井模式。

1　技術(shù)難點(diǎn)

（1）油頁(yè)巖易垮塌。長(zhǎng)7油頁(yè)巖層發(fā)育較好，橫向?qū)永順?gòu)造明顯［1-2］，且油頁(yè)巖碳化程度高、可塑性差，屬脆裂巖石，水化程度弱，化學(xué)防塌效果差，因此只能通過(guò)力學(xué)方面來(lái)維持其穩(wěn)定。

（2）長(zhǎng)4+5地層承壓能力低且易漏失。長(zhǎng)8目的層水平井在提高鉆井液密度過(guò)程中，由于長(zhǎng)4+5地層微裂縫發(fā)育，承壓能力低，所以普遍存在漏失。前期完成的16口井中，漏速大于5 m3/h的有4口井，漏速2～5 m3/h的有9口井，漏速1～2 m3/h的有3口井；其中有5口井因漏失導(dǎo)致鉆井液密度不能達(dá)到要求，油頁(yè)巖發(fā)生坍塌，造成3口井填井側(cè)鉆。

（3）油頁(yè)巖段長(zhǎng)且井斜大。長(zhǎng)7油頁(yè)巖為開(kāi)發(fā)目的層的上覆層，鉆穿后井斜大（72°～84°），井段長(zhǎng)（85～200 m），坍塌壓力相應(yīng)增大。

（4）PDC鉆頭滑動(dòng)困難。由于該區(qū)塊漏失嚴(yán)重，頻繁堵漏導(dǎo)致了鉆井液中堵漏劑含量高；堵漏劑的纖維顆粒造成鉆井液摩阻大，PDC鉆頭滑動(dòng)黏阻、托壓嚴(yán)重，施工效率低。

2　相應(yīng)技術(shù)對(duì)策

2.1防漏與堵漏

（1）降低排量。通過(guò)降低泵排量，減小環(huán)空壓耗，進(jìn)一步降低了易漏地層承受的壓力，可以有效預(yù)防壓差性漏失。例如：某井井眼?212.7 mm，井深2800 m，鉆井液密度1.25g/cm3，塑性黏度22 mPa·s。經(jīng)理論計(jì)算，將排量由34 L/s降到29 L/s，環(huán)空返速由1.51 m/s 降到1.33 m/s，能滿足攜砂要求。環(huán)空壓耗由1.23 MPa降到0.99 MPa，有效降低了井漏幾率。如黃平34-18井施工中，采用33 L/s排量鉆進(jìn)至2 820 m時(shí)，發(fā)生15 m3/h的漏失，在2 500 m注水泥堵漏成功后，鉆水泥塞劃出新井眼，后降低排量至29 L/s鉆至完鉆，未發(fā)生井漏。

（2） 鉆井液隨鉆堵漏 。進(jìn)入漏層前在鉆井液中加入堵漏材料，在壓差作用下，進(jìn)入漏層封堵近井筒漏失通道，提高地層承壓能力，起到防漏作用［3］。在實(shí)際施工過(guò)程中，需要計(jì)算出循環(huán)鉆井液量并將配方藥品一次性加足，然后用停用震動(dòng)篩的辦法來(lái)進(jìn)行隨鉆堵漏，隨著進(jìn)尺的增加應(yīng)及時(shí)向井漿中補(bǔ)充隨鉆堵漏劑，保證堵漏效果。

（3） 控時(shí)鉆進(jìn)。漏層打開(kāi)后，控制機(jī)械鉆速，每個(gè)單根的純鉆時(shí)間不少于30 min，同時(shí)加強(qiáng)固相控制，改善鉆井液凈化條件，及時(shí)清除鉆井液中有害固相，力求環(huán)空鉆屑濃度最低，防止憋漏地層。通過(guò)黃平33-15水平段施工情況發(fā)現(xiàn)：鉆時(shí)越長(zhǎng)，出口（環(huán)空）鉆井液密度越小，漏失量越小。

2.2優(yōu)化井眼軌跡，控制油頁(yè)巖段井斜

水平井鉆井過(guò)程中，井壁穩(wěn)定性不僅與底層巖石強(qiáng)度特性、井壁圍巖的應(yīng)力狀態(tài)有關(guān)，還與原地應(yīng)力狀態(tài)和井眼軌跡等因素具有直接關(guān)系［4］。因此，井斜角的選擇對(duì)于井壁穩(wěn)定的控制和鉆井施工具有重要的意義。根據(jù)靶點(diǎn)垂深與油頁(yè)巖的距離（垂深），將靶點(diǎn)垂深下調(diào)，從油層中下部入窗，從而降低油頁(yè)巖井斜角，確保最大井斜小于76°，降低油頁(yè)巖坍塌壓力。施工中，從油層中下部入窗，油頁(yè)巖最大井斜角明顯小于從油層上部入窗時(shí)的最大井斜角，同時(shí)可以縮短油頁(yè)巖井段。

該區(qū)塊長(zhǎng)8目的層水平井平均油層厚度為10～12 m，前期施工井在進(jìn)入油層3～4 m入窗，油頁(yè)巖最大井斜角超過(guò)80°。通過(guò)下調(diào)靶點(diǎn)垂深，從進(jìn)入油層8～9 m入窗，油頁(yè)巖最大井斜角可控制在75°以內(nèi)。靶點(diǎn)垂深與油頁(yè)巖最大井斜角對(duì)應(yīng)關(guān)系見(jiàn)表1。

表1　靶點(diǎn)垂深與油頁(yè)巖最大井斜角關(guān)系

2.3選擇牙輪鉆頭定向，提高滑動(dòng)效率

堵漏鉆井液對(duì)PDC鉆頭滑動(dòng)效率的影響較大，采用牙輪鉆頭滑動(dòng)定向能夠有效彌補(bǔ)其不足。牙輪鉆頭與PDC鉆頭指標(biāo)對(duì)比見(jiàn)表2。由表2可知，牙輪鉆頭造斜段平均機(jī)械鉆速比PDC提高了106.05%，具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

表2　斜井段使用PDC和牙輪指標(biāo)對(duì)比

2.4減小交變應(yīng)力

2.4.1環(huán)空壓耗補(bǔ)償油頁(yè)巖打開(kāi)后，中途起鉆時(shí)，計(jì)算出環(huán)空壓耗，根據(jù)環(huán)空壓耗計(jì)算出所需加重鉆井液的密度，配制一定量的重漿補(bǔ)償環(huán)空循環(huán)壓耗，防止起下鉆或空井狀態(tài)下油頁(yè)巖坍塌。

2.4.2避免抽吸形成負(fù)壓抽吸作用能降低液柱壓力導(dǎo)致井塌［5］，同時(shí)單向壓力封堵劑必須保持在正向壓力下才能正常起封閉作用，如果造成負(fù)壓則封閉解除，再次發(fā)生漏失。因此，起鉆時(shí)嚴(yán)格控制速度，減小抽吸作用。

2.4.3落實(shí)灌漿制度采用井口灌漿裝置灌漿，禁止接方鉆桿直接灌漿。施工中需要排除鉆具水眼內(nèi)的空氣，避免空氣循環(huán)至環(huán)空，造成液柱壓力下降，導(dǎo)致井壁垮塌；同時(shí)可以預(yù)防氣柱循環(huán)至井口體積迅速膨脹形成假性井噴。

2.5減少鉆柱與井壁碰撞

井眼的穩(wěn)定性與鉆柱的震動(dòng)有明顯的聯(lián)系，鉆柱劇烈震動(dòng)、撞擊井壁，使井壁處形成裂縫，從而導(dǎo)致鉆井液侵入，引發(fā)井壁剝落、垮塌［6］?，F(xiàn)場(chǎng)施工中應(yīng)杜絕在油頁(yè)巖井段長(zhǎng)時(shí)間定點(diǎn)循環(huán)；控制油頁(yè)巖井段起下鉆速度；油頁(yè)巖打開(kāi)后，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速控制在40～50 r/min；盡量減少在油頁(yè)巖段滑動(dòng)鉆進(jìn)。

3　現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果評(píng)價(jià)

3.1井漏情況對(duì)比

降排量前9口井中，7口井在提高鉆井液密度過(guò)程中發(fā)生嚴(yán)重漏失，漏失量大于3 m3/h，只有2口井在未進(jìn)行承壓堵漏的情況下，密度能達(dá)到平衡油頁(yè)巖坍塌壓力的要求。排量由34 L/s降到29 L/s后，所施工的9口井均未出現(xiàn)漏速超過(guò)3 m3/h的情況，鉆井液密度均達(dá)到平衡油頁(yè)巖坍塌壓力所要求的密度。

3.2軌跡優(yōu)化前后坍塌情況對(duì)比

調(diào)整入窗靶點(diǎn)垂深，從油層中下部入窗，降低了油頁(yè)巖段最大井斜角從而降低了油頁(yè)巖坍塌壓力，調(diào)整軌跡前有5口井油頁(yè)巖段最大井斜大于75°，油頁(yè)巖發(fā)生坍塌；軌跡優(yōu)化后油頁(yè)巖段最大井斜小于75°，且均未發(fā)生坍塌。

3.3技術(shù)指標(biāo)對(duì)比

通過(guò)對(duì)技術(shù)方案優(yōu)化前后的18口井對(duì)比得出，優(yōu)化后平均鉆井周期縮短了5.54 d，平均建井周期縮短6.93 d，平均機(jī)械鉆速提高17%，優(yōu)化后未出現(xiàn)井下復(fù)雜情況。

4　結(jié)論

（1） 保證環(huán)空返速滿足攜砂要求的前提下，降低排量，從而降低了環(huán)空壓耗及鉆井液對(duì)井壁的沖刷作用，防漏效果明顯。

（2） 從靶區(qū)中下部入窗，降低油頁(yè)巖段井斜角；利用重漿補(bǔ)償環(huán)空壓耗，減小交變應(yīng)力，能夠有效降低油頁(yè)巖坍塌壓力。

（3） 鉆井液中堵漏材料或固相含量較高時(shí)，采用牙輪鉆頭造斜，能有效提高滑動(dòng)效率。

［1］劉加杰，康毅力，王業(yè)眾.擴(kuò)展鉆井液安全密度窗口理論與技術(shù)進(jìn)展［J］.鉆井液與完井液，2007，24（4）：69-73.

［2］白云來(lái)，馬龍，吳武軍，等.鄂爾多斯盆地油頁(yè)巖的主要地質(zhì)特征及資源潛力［J］.中國(guó)地質(zhì)，2009，36（5）：1123-1134.

［3］馬光長(zhǎng).井漏綜合分類及其堵漏方法的選擇［J］.鉆采工藝，1993，16（4）：15-20.

［4］折海成，劉海峰.井壁穩(wěn)定性分析在靖邊氣田水平井鉆井設(shè)計(jì)中的應(yīng)用［J］.榆林學(xué)院學(xué)報(bào)，2014，24（2）：1-4.

［5］姚新珠，時(shí)天鐘，于興東，等.泥頁(yè)巖井壁失穩(wěn)原因及對(duì)策分析［J］.鉆井液與完井液，2001，18（3）：38-41.

［6］徐加放，邱正松，李云貴，等.井壁穩(wěn)定新觀點(diǎn)——能量守恒［J］.鉆井液與完井液，2007，24（5）：12-14.

〔編輯李春燕〕

河南油田春83井喜獲高產(chǎn)工業(yè)油流

2015年7月17日，從河南油田春光探區(qū)傳來(lái)喜訊，春83井喜獲高產(chǎn)工業(yè)油流，最高日產(chǎn)油26.3 t。春83井位于春光探區(qū)西北部，目的層為沙一段1砂組。該井2015年7月1日完鉆，完鉆井深1 155 m。完鉆后在沙灣組見(jiàn)油斑顯示1層3 m，測(cè)井解釋油層1層3.7m。由于該油層顯示較好，電性特征為典型油層特征，對(duì)該井直接進(jìn)行投產(chǎn)。7月9日對(duì)春83井沙灣組油層1 107.1～1 110.8 m投產(chǎn)，防砂施工后7月12日開(kāi)抽，至7月16日最高日產(chǎn)油26.3 t，日均產(chǎn)油19.3 t,累計(jì)產(chǎn)油96.7 t，累計(jì)產(chǎn)水14.7 t。7月16日產(chǎn)油26.3 t，產(chǎn)水0.3 t，含水1%。

今年以來(lái)，河南油田科研人員以尋找優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)量為主要研究目的，深入開(kāi)展細(xì)致研究。春83井獲高產(chǎn)工業(yè)油流，打開(kāi)了沙灣組1砂的勘探局面，擴(kuò)大了沙灣組儲(chǔ)量規(guī)模，同時(shí)也增強(qiáng)了勘探人員在春光探區(qū)繼續(xù)尋找優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)量的信心。

（供稿石藝）

Fast drilling technology for horizontal wells in oil shale segment of Huang 36 Well Area

GAO Long1, WANG Dengzhi1, ZHAI Xiaolong2, SHI Zhongyuan3, ZHANG Ningwu1, ZHANG Guohu4
（1. No.4 Engineering Project Department of Changqing Drilling Engineering Corporation, Chuanqing Drilling Engineering Co. Ltd., CNPC, Dingbian 718600, China; 2. Changnan Project Groups of Changqing Oilfield Company, CNPC, Dingbian 718600, China; 3. Directional Well Company of Changqing Drilling Engineering Corporation, Chuanqing Drilling Engineering Co. Ltd., CNPC, Xi’an 710018, China; 4. No.4 Oil Production Plant of Huabei Oilfield Company, CNPC, Langfang 065000, China）

In regard of the problems of easy collapse of oil shale, difficulty in sliding of PDC drill, and low rate of penetration in deflecting segment, due to long length and steep well deflection of Chang 7 oil shale segment, low load bearing capacity of Chang 4+5 stratum, and failure of drilling fluid density to meet the required density for balancing collapse pressure of oil shale during drilling for horizontal wells of Chang 8 target stratum of Huang 36 Well Area, density is raised by lowering displacement from pure plugging and leakage prevention, and collapse pressure of oil shale segment is improved by lowering alternating stress of oil shale and controlling well deflection of oil shale segment. In addition, the method of deflecting by roller bit is adopted to lower collapse probability and effectively improve rate of penetration. The method effectively solves the problem of narrow-density windows, facilitates guaranteeing drilling safety, improves construction efficiency and lowers drilling cost.

drilling; leakage prevention; small displacement; annular pressure consumption; collapse prevention; oil shale

TE243

B

1000 – 7393（ 2015 ） 04 – 0020 – 03

10.13639/j.odpt.2015.04.006

高龍，1983年生。2005年畢業(yè)于西安石油大學(xué)測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)，現(xiàn)主要從事鉆井技術(shù)的研究工作，工程師。電話：18893401345。E-mail：zjsdxjgaol@cnpc.com.cn。

（修改稿2015-06-19）

引用格式：高龍，王登治，翟小龍，等. 黃36井區(qū)油頁(yè)巖段水平井快速鉆井技術(shù)［J］.石油鉆采工藝，2015，37（4）：20-22.