衣利明

摘 要：超深定向井、水平井鉆井技術(shù)是塔里木地區(qū)油氣開發(fā)的重要技術(shù)手段。針對(duì)地區(qū)油氣埋藏深、儲(chǔ)層非均質(zhì)嚴(yán)重，鉆井施工工藝復(fù)雜的技術(shù)難點(diǎn)，形成了超深定向井、水平井鉆井工程優(yōu)化設(shè)計(jì)、鉆具組合及鉆井參數(shù)優(yōu)選技術(shù)、高溫高壓無線隨鉆測(cè)量技術(shù)等配套工藝技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了規(guī)模應(yīng)用，為今后西北地區(qū)新油田的開發(fā)、老油田的調(diào)整和凝析氣藏的開發(fā)提供了技術(shù)支撐。

關(guān)鍵詞：超深定向井;水平井; 軌跡控制; 鉆井液;摩阻;扭矩

一、鉆井過程中的主要技術(shù)難點(diǎn)

1. 直井段優(yōu)快鉆井、防斜打直困難

由于油藏埋藏深，裸眼井段長，砂泥巖交互頻繁，易發(fā)生井漏、井塌、井斜等復(fù)雜情況，直井段優(yōu)快鉆井和防斜打直困難。

2. 定向滑動(dòng)施工難度大

由于井深、摩阻扭矩難以控制，選擇合理的鉆壓控制井眼軌跡難度大。在滑動(dòng)鉆進(jìn)時(shí)，隨著井斜的增大，鉆具貼在井眼下井壁上，鉆壓小傳不到鉆頭上，需要增大鉆壓，然而當(dāng)鉆壓達(dá)到一定值時(shí)會(huì)突然釋放壓力，動(dòng)力鉆具停止轉(zhuǎn)動(dòng)，造成憋泵，定向滑動(dòng)施工難度大。

3. 深部地層地溫高，施工難度大

深部地層地溫高，靜止溫度150℃，循環(huán)溫度130℃，超出一般無線隨鉆測(cè)量設(shè)備正常工作溫度范圍，且MWD無線隨鉆儀器井斜、方位、工具面信號(hào)滯后，對(duì)井眼軌跡控制造成一定難度。

二、主要技術(shù)措施

1. 超深定向井、水平井井眼軌道優(yōu)化設(shè)計(jì)

在滿足一般定向井、水平井設(shè)計(jì)要求的同時(shí)，超深定向井、水平井井眼軌道優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)著重從以下四個(gè)方面考慮：最大限度地滿足開發(fā)要求;針對(duì)地層特點(diǎn)合理設(shè)計(jì)鉆井液性能參數(shù)，確保井眼質(zhì)量和安全;以摩阻、扭矩最小為原則，合理確定靶前位移、造斜率等關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)，最大限度地降低施工后期滑動(dòng)鉆進(jìn)難度;制定井下安全鉆井配套技術(shù)措施。

2. 鉆井工藝技術(shù)

2. 1井眼軌跡控制基本原則

直井段：采用鐘擺鉆具組合，調(diào)配鉆進(jìn)參數(shù)，用多點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)控，使直井段的最大井斜控制在2. 5°以內(nèi)，水平位移小于25 m。一旦發(fā)現(xiàn)位移偏大，及時(shí)采用螺桿鉆具糾偏，控制井眼狗腿度，確保井身質(zhì)量。

斜井段：根據(jù)多點(diǎn)數(shù)據(jù)，修改井身剖面設(shè)計(jì);利用MWD測(cè)取數(shù)據(jù)并及時(shí)處理，監(jiān)控預(yù)測(cè)井眼軌跡;選用度數(shù)合適的螺桿鉆具、優(yōu)選鉆頭、優(yōu)化鉆井參數(shù)，根據(jù)軌跡控制需要分別采取滑動(dòng)和復(fù)合鉆進(jìn)方式，提高鉆井速度;明確實(shí)鉆地層變化，及時(shí)調(diào)整井眼軌跡，為入靶前的軌跡調(diào)整做好準(zhǔn)備，考慮到滑動(dòng)鉆進(jìn)時(shí)傳壓困難，入靶井段造斜率控制在（23°～28°） /30 m范圍內(nèi)，確保準(zhǔn)確鉆達(dá)目的層。

水平段：實(shí)鉆井眼軌跡要最大限度地控制在儲(chǔ)層物性好的部位中鉆進(jìn)，通過加密測(cè)量，及時(shí)掌握井眼軌跡參數(shù)和井斜變化規(guī)律，減少滑動(dòng)鉆進(jìn)，實(shí)現(xiàn)井眼軌跡精確控制。

2. 2底部鉆具組合優(yōu)選技術(shù)

根據(jù)設(shè)計(jì)井眼曲率和地層可鉆性選擇螺桿鉆具。對(duì)于井溫高、地層壓力大、鉆井液密度高、排量受限的井，采用多級(jí)耐高溫螺桿鉆具;。在保證正常鉆進(jìn)的同時(shí)，調(diào)整鉆具組合降低測(cè)量盲點(diǎn)的距離。根據(jù)造斜率的高低優(yōu)選鉆具組合，有利于軌跡控制、提高施工速度、保證施工安全。

針對(duì)超深定向井、水平井在下部斜井段及水平段地層托壓現(xiàn)象明顯、滑動(dòng)鉆進(jìn)時(shí)影響大，活動(dòng)鉆具間隔時(shí)間過長極易發(fā)生粘卡事故的實(shí)際，需要提高井眼質(zhì)量，減少滑動(dòng)鉆進(jìn)進(jìn)尺，實(shí)現(xiàn)水平段導(dǎo)向鉆進(jìn)和井身軌跡的微調(diào)。上部及斜井段選用2. 5°單彎鉆具;水平段導(dǎo)向鉆進(jìn)時(shí)可選擇采用1. 25°螺桿鉆具或不帶扶正器1. 5°單彎。在實(shí)鉆井身軌跡接近上靶邊時(shí)，利用工具自然降斜率調(diào)整軌跡，達(dá)到中靶要求。

2. 3鉆進(jìn)參數(shù)優(yōu)選技術(shù)

在超深定向井、水平井鉆進(jìn)過程中，由于所鉆地層的非均質(zhì)和地層存在一定傾角，導(dǎo)致復(fù)合鉆進(jìn)時(shí)鉆壓對(duì)工具自然造斜率敏感。在調(diào)整井眼軌跡滑動(dòng)鉆進(jìn)時(shí)，采用點(diǎn)震式送鉆，螺桿鉆具保持0. 5～1MPa的壓差，在螺桿鉆具不憋泵的情況下，選擇鉆時(shí)快的鉆壓鉆進(jìn)。斜井段和水平段導(dǎo)向鉆進(jìn)時(shí)，工具的自然造斜能力對(duì)施加的鉆壓較為敏感，鉆壓的大小要綜合考慮所鉆地層巖性的可鉆性對(duì)鉆具的影響，要兼顧鉆具的承壓能力、鉆具的使用時(shí)間等。

由于地面設(shè)備、高壓管匯及馬達(dá)的耐壓性能的限制，超深井井眼循環(huán)壓耗的影響，排量難以提高，需要合理選擇鉆井液排量。選擇15～17 L / s的排量，以滿足儀器測(cè)量、馬達(dá)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的最佳工作狀態(tài)，達(dá)到延長馬達(dá)壽命、充分清洗井眼及攜砂目的。

2. 5無線測(cè)量技術(shù)

在施工中主要采用下鉆過程中分段循環(huán)降溫的方法，解決無線隨鉆測(cè)量儀器MWD額定工作溫度低于地層溫度無法正常工作的問題。

2. 6鉆頭選型

為了滿足井眼軌跡控制、提高生產(chǎn)時(shí)效，在鉆井施工中鉆頭選擇應(yīng)遵循以下原則：一是在井斜角小于30°時(shí)選擇三牙輪鉆頭，保證工具面的穩(wěn)定，滿足設(shè)計(jì)造斜率;二是在井斜角大于30°及水平段鉆進(jìn)時(shí)，盡量選用PDC鉆頭以減少起下鉆次數(shù)，提高鉆井速度。

3. 鉆井液技術(shù)

鉆井液體系要保證具有較強(qiáng)的懸浮和攜砂能力、較好的防塌和良好的潤滑性能，保證鉆井速度加快和施工安全。

4. 安全鉆井措施

斜井段、水平段采用倒裝鉆具并定期倒換鉆具，定期探傷，下井工具定期換新;控制好鉆井參數(shù)，防止鉆具事故的發(fā)生;選擇優(yōu)質(zhì)鉆井液和合理的鉆井液排量，做好鉆井液四級(jí)凈化;定期、定深搞短起下，保證井眼暢通，達(dá)到破壞巖屑床的目的;搞好井控工作，熟練“四七”動(dòng)作，搞好井口觀察記錄防噴、防漏;滑動(dòng)鉆進(jìn)時(shí)鉆壓根據(jù)鉆具受力情況設(shè)定鉆壓上限，掌握好活動(dòng)鉆具時(shí)間;斜井段、水平段下鉆遇阻嚴(yán)格遵守“一沖、二通、三劃眼”的原則，防止小井眼造成卡鉆，實(shí)現(xiàn)安全鉆進(jìn)的原則。

三、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

順西3井是由中石化中原鉆井承包的一口水平井，該井造斜點(diǎn)6376m，完鉆7178m，設(shè)計(jì)真方位：116.84？。海拔：1028.32m，補(bǔ)心高：10m，磁偏角：3.17？，造斜井段造斜率為：24？/30m。

該井于2016年08月27日由井深 6376m開始定向造斜，2016年10月13日井深7718m完鉆，在施工中通過采用以上技術(shù)措施，有效地解決了鉆具摩阻和扭矩大、地層托壓嚴(yán)重、滑動(dòng)鉆進(jìn)時(shí)對(duì)鉆壓較敏感、動(dòng)力鉆具憋泵、高溫條件下儀器信號(hào)傳遞不連續(xù)等問題，鉆井周期46.54天。

四、認(rèn)識(shí)及結(jié)論

（1）轉(zhuǎn)盤鉆進(jìn)時(shí)，扭矩較大，如果使用雙扶正器進(jìn)行增斜鉆進(jìn)，容易發(fā)生斷鉆具事故，盡量使用螺桿帶儀器復(fù)合鉆鉆進(jìn)。

（2）采用滑動(dòng)和復(fù)合鉆進(jìn)相結(jié)合，可以安全、有效地解決鉆壓傳遞困難的問題。

（3）斜井段及水平段施工時(shí)，簡化鉆具組合，加強(qiáng)鉆具探傷及倒換，可以有效地防止由鉆具疲勞破壞引起的鉆具事故。

（4）水平段可使用彎度較小的單彎+ PDC鉆頭的鉆具組合，能夠減少起下鉆的次數(shù)、降低復(fù)合鉆進(jìn)時(shí)的扭距、減少擺工具面的時(shí)間，提高鉆井的時(shí)效。

（5）在下鉆途中分段循環(huán)鉆井液，可以降低儀器的工作環(huán)境溫度，使儀器能在適宜的溫度下正常工作。

參考文獻(xiàn)：

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