賀曉強(qiáng) 郭文祥 雷云龍 安彥鋒

(陜西煤田地質(zhì)油氣鉆采有限公司，陜西 710054)

鄂爾多斯盆地不僅頁巖油資源豐富,而且開發(fā)條件優(yōu)越,具有廣闊的開發(fā)利用前景,對(duì)解決我國油氣常規(guī)能源供需矛盾突出的問題非常有利。全液壓頂驅(qū)車載鉆機(jī)可適用多種工藝鉆進(jìn)技術(shù)，為了更好發(fā)揮車載鉆機(jī)的性能和優(yōu)勢(shì)，破解在淺層頁巖油水平井施工中遇到的垂深淺、曲率半徑大、水平段長、下套管靠自重下不到位等問題，我們?cè)陉儽钡貐^(qū)淺層頁巖油水平井項(xiàng)目施工中進(jìn)行了實(shí)踐探索。

1 項(xiàng)目概述

鄂爾多斯盆地是西北地區(qū)有關(guān)油頁巖記錄最多的地區(qū),頁巖油分布層位包括侏羅系延安組、安定組,三疊系延長組、二疊系山西組及石炭系太原組。其中,三疊系延長組、侏羅系安定組油頁巖全部分布在陜西境內(nèi)渭河以北地區(qū),侏羅系延安組油頁巖也主要分布在陜西北部,總分布面積將近18×104km2。本項(xiàng)目前期布設(shè)兩口淺層頁巖油水平井，5002平1井鉆井深度1695m，水平段長712m，8007平2井鉆井深度1329m，水平段長535m。

本項(xiàng)目施工采用全液壓頂驅(qū)動(dòng)力頭車載鉆機(jī)，該鉆機(jī)主要采用升縮桅桿、頂驅(qū)、全液壓等技術(shù)，提升力、轉(zhuǎn)速、扭矩是通過控制面板的閥門調(diào)節(jié)液壓來控制旋轉(zhuǎn)馬達(dá)的參數(shù)。設(shè)備動(dòng)力頭凈行程15.24m、提升力90.72t、下壓力14.54t。鉆機(jī)全液壓頂驅(qū)動(dòng)力頭鉆進(jìn)，使操作中提升、下行、旋轉(zhuǎn)平穩(wěn)，便于定向操作，避免了其他鉆機(jī)卷揚(yáng)鋼絲繩操作中，存在的加壓、提升不平穩(wěn)的問題。占用場(chǎng)地小，安裝便捷；下套管緊扣均勻，下放平緩，遇阻可以旋轉(zhuǎn)，開泵循環(huán)，避免由于操作不當(dāng)，造成的頓鉆及施工中由于提升力不均勻造成的鍵槽卡鉆等事故；在遇到開孔層位為基巖時(shí)，可解決施工中加不上壓的問題。

2 井身結(jié)構(gòu)

在該區(qū)域施工的兩口淺層頁巖油水平井，分別為5002平1井和8007平2井，屬于某油田公司的兩口技術(shù)試驗(yàn)井，根據(jù)工程設(shè)計(jì)，井身結(jié)構(gòu)分別如圖1、圖2所示。

圖1 5002平1井井身結(jié)構(gòu)圖

圖2 8007平2井井身結(jié)構(gòu)圖

3 鉆遇地層

兩口井鉆遇地層深度不同，5002平1井目的層為長7，8007平2井目的層為長21，分別見表1、表2。

表1 5002平1井地質(zhì)分層

表2 8007平2井地質(zhì)分層

4 主要施工設(shè)備及鉆具組合

根據(jù)井斜控制、鉆頭工作穩(wěn)定性及眼軌跡控制要求，在可能條件下組合應(yīng)盡量簡化，確定本項(xiàng)目兩口井一、二開及斜井段、水平段鉆具組合。

4.1 5002平1井主要施工設(shè)備及鉆具組合

車載全液壓鉆機(jī)一臺(tái)；蘭石1000型泥漿泵一臺(tái)(缸徑170mm、排量28L/s、泵壓8MPa)；12V190柴油機(jī)一臺(tái)(810kW/1300轉(zhuǎn))；固控系統(tǒng)一套。5002平1井鉆具組合見表3。

表3 5002平1井鉆具組合

4.2 8007平2井主要施工設(shè)備及鉆具組合

車載全液壓鉆機(jī)一臺(tái)；青州1300型泥漿泵一臺(tái)(缸徑170mm、排量35L/s、泵壓12～13MPa)；12V190柴油機(jī)一臺(tái)(810kW/1300轉(zhuǎn))；固控系統(tǒng)一套。8007平2井鉆具組合見表4。

表4 8007平2井鉆具組合

5 施工過程

5.1 5002平1井施工過程

本井完鉆井深1695.00m，水平段長712.12m，建井周期48d。一開鉆進(jìn)3d，完鉆井深246.09m，鉆壓5～10t(下壓力3～5t)，泵壓1.2～2.5MPa,扭矩4000N·m，提升力12t，采用清水鉆進(jìn)；二開鉆進(jìn)，直井段鉆進(jìn)用時(shí)4d，鉆至510m，復(fù)合鉆壓2～4t，泵壓5MPa，扭矩5600N.m，提升力19t，采用低固相聚合物鉆井液鉆進(jìn)，比重1.07，粘度39s，失水量5mL/30min，pH9；斜井段鉆進(jìn)10d，鉆至982.88m，復(fù)合鉆進(jìn)鉆具加壓4-6t，泵壓7MPa，扭矩12300N·m，提升力24.8t，定向鉆具加壓10～12t，采用低固相聚合物鉆井液鉆進(jìn)，比重1.07，粘度40s，失水量5mL/30min，pH9；水平段鉆進(jìn)用時(shí)14d，鉆至1400m時(shí)，由于泥漿泵排量、泵壓皆達(dá)不到定向和鉆進(jìn)要求，需要?jiǎng)恿︻^配合下壓增加鉆壓(動(dòng)力頭加壓10t、鉆具加壓25t)，致使孔內(nèi)扭矩高達(dá)22490N·m，已接近鉆機(jī)極限，無法繼續(xù)施工。后更換泥漿泵，由原來的蘭石1000型泥漿泵更換為青州1300型泥漿泵，鉆機(jī)各項(xiàng)參數(shù)恢復(fù)正常，復(fù)合鉆壓13～15t，泵壓12MPa,扭矩完鉆時(shí)為21.8000N·m，提升力36t，定向動(dòng)力頭加壓8～10t，采用低固相聚合物鉆井液，比重1.07，粘度40s，失水量5mL/30min，pH9。

本井隨著孔深不斷增加，定向時(shí)依靠動(dòng)力頭下壓力和鉆具自身加壓使鉆具與下孔壁接觸充分，在孔內(nèi)(50°～60°)與孔壁摩擦力增大，致使孔內(nèi)扭矩增大，造成定向方位難于控制，鉆具托壓嚴(yán)重，表現(xiàn)為提鉆時(shí)有彈跳現(xiàn)象，定向時(shí)間較長；鉆至1400多m，扭矩基本達(dá)到最大值，泵壓達(dá)不到螺桿正常工作需求，致使進(jìn)尺較慢。

5.2 8007平2井施工過程

本井完鉆井深1329m，水平段長535m，建井周期24d。一開鉆進(jìn)，歷時(shí)1d，復(fù)合鉆壓4～6t(下壓力2t)，泵壓5～7MPa,扭矩4000N·m，提升力13t，采用清水鉆進(jìn)；二開鉆進(jìn)，直井段鉆進(jìn)用時(shí)2d，鉆至380m，復(fù)合鉆壓4t，泵壓7.5MPa，扭矩4000N·m,提升力17t，采用低固相聚合物鉆井液鉆進(jìn)，比重1.07，粘度39s，失水量5mL/30min，pH9；斜井段鉆進(jìn)6d，鉆至794m，復(fù)合鉆壓4～8t，泵壓10MPa，排量35L/s，扭矩9600N·m，提升力22.5t，定向鉆具加壓8～10t，采用低固相聚合物鉆井液鉆進(jìn)，比重1.07，粘度39s，失水量5mL/30min，pH9；水平段鉆進(jìn)用時(shí)7d，鉆至完井1329m，復(fù)合鉆壓8～12t，泵壓13MPa,扭矩11900N·m，提升力28.5t，定向鉆具加壓15～20t，采用低固相聚合物鉆井液鉆進(jìn)，比重1.07，粘度40s，失水量5mL/30min，pH9。

本井由于更換大排量泥漿泵，使用加重鉆桿，減少了鉆具與孔壁的摩擦力影響，扭矩減小，解決了在定向中鉆具托壓的現(xiàn)象，使得定向時(shí)方位易于控制，定向時(shí)間縮短，復(fù)合鉆進(jìn)時(shí)間增多，鉆井效率大幅提高。