致密油水平井技术

致密油水平井钻井技术
摘要：本文根据吉木萨尔油田吉32H水平井的施工情况，针对机械钻速低，水平段长和井下复杂多等
施工关键技术和难点，在施工中通过轨迹控制技术、优选钻头类型和选取合理造斜钻具等技术措施，并
且在水平段钻进中采用了斯伦贝谢的PowerDrive旋转导向技术，提高机械钻速，降低井下复杂。

成功
完成该井的施工，为今后吉木萨尔致密油水平井开发提供实践经验。

主题词：致密油；水平井；旋转导向；轨迹控制；吉32井；
吉木萨尔油田位于新疆维吾尔自治区天山北麓东端，准噶尔盆地东南缘，是一个被裂缝复杂化的、非均质严重的层状砂岩与泥岩混合型致密油油藏，该区块机械钻速较慢，钻井施工的风险大，2012年8月，吉32井钻井过程中，运用了旋转导向技术（PowerDrive475 X5）与常规螺杆钻具的结合使用，大幅度的提高了机械钻速，通过该文的认识与总结，希望能更安全、更高效的对该区块进行开发。

吉32井开设计井深为4783.53m，目的为开发二叠系芦草沟组致密油油藏。

2012年8月22日15:00 从井深3280m开始造斜钻进，9月30日18:00下入旋转导向钻具，开始水平段钻进，10月24日7:00钻至4988m完钻。

一、吉32井施工关键技术和难点：
（1）吉32井地质情况较复杂,油层垂深不确定且靶区垂深变化小，给入靶和水平段施工带来一定难度。

（2）定向段地层主要以泥岩、泥砂夹层为主，较长的裸眼段使得定向过程容易发生粘卡，防粘卡工作很重要。

（3）该井水平段长为1228m，摩阻、扭矩较大，钻时过慢，导致机械钻速低。

（4）在施工过程中，由于地层的复杂性，导致无法正确的判断主力油层的位置，只能通过地质显示来寻找主力油层，使实钻轨迹与设计轨迹有较大偏差。

二、技术措施和对策：
2.1钻具受力力学分析：
水平井中钻具贴井壁，受力状况发生变化，钻具受力状况相对直井发生了根本性的变化。

1）、斜井段钻具的斜向拉力造成此处钻具被＂拉向＂上井壁，造斜时在井口出现钻具明显向定向方向的＂偏移＂。

随着井深增加，造斜点以下钻具重量随着造斜率的增大，在造斜段出现了侧向力F，此时F力随之增大、加单根和起下钻时摩阻增大，随着时间的延长，起下钻和转动在此处易形成键槽，易造成起下钻困难，卡钻等复杂情况。

2）、斜井段钻具自重，钻具＂躺在＂下井壁上，对井壁侧向压力增大，导致摩阻和扭矩也随之增大。

钻进时钻压不易加到钻头上，导致滑动钻进时钻压无法传递，机械钻速低，大
大延长了钻井周期。

2.2吉32井井身结构为三开后使用Φ215.9mm钻头钻至水平靶窗A点，在整个施工过程中摩阻和扭矩较大，钻压传递困难，在造斜段施工中，运用了大扭矩9LZ172单弯螺杆进行造斜，增加趟钻进尺，减少施工困难。

2.3吉32井三开裸眼段1000多米，在钻进至井斜40°-50°时，托压问题较为严重，钻压很难加到钻头上，给现场定向井工程师带来了很大的困难，通过加大钻压，快速下放等技术手段，能有较为明显的改观，
2.4由于油层的预判性较差，在进入A靶点后不久，油层显示发生变化，垂深调整，在长时间的寻找主力油层过程中，注意轨迹的各项参数，保持一个较为光滑的井壁，防止由于较大的狗腿度导致起下钻的阻卡等复杂情况，也保证了水平段施工的安全性。

2.5解决钻进过程中出现阻卡，首先有一个良好的泥浆体系环境，其次是必要的工程措施的保障。

泥浆不但要有良好的润滑性、流变性、携砂性能和造壁性，还要找到一个合适的密度，对井眼的稳定有很大作用。

同时可以较为明显的解决部分托压问题，相应的提高机械钻速，降低井下复杂的风险。

三、现场施工简况：
3.1钻头优选对比
通过使用吉32水平井的现场数据，与吉172水平井的现场使用钻头数据进行对比，可以发现，该区块整体的机械钻速较慢。

造斜段在相同井深和地层的情况下进行钻头对比，可发现该区块梧桐沟组与芦草沟组的机械钻速不高，优选合适的钻头类型对提高钻速十分重要。

吉32井使用DBS公司的PDC钻头
入井钻井，发现该型号钻头入井后机械钻速在0.09左右，被迫提钻，更换钻头，只有在不断的钻头选型实验中，才能真正优选出高效钻头。

水平段钻头统计情况（152.4mm）：
上表中，吉172井全井水平段使用旋转导向技术，而吉32井通过采用旋转导向技术与“螺杆+MWD”技术相结合的方法进行钻进，使用“螺杆+MWD”技术比旋转导向钻进机械钻速较慢。

3.2旋转导向技术及应用
旋转导向系统，是指让钻柱在旋转钻进过程中实现过去只有传统泥浆马达才能实现的准确增斜、稳斜、降斜或者纠方位功能，但相对于泥浆马达，有非常明显的优点。

该技术能直接在地面通过电脑软件和地面控制设备对泵压进行控制，通过泵压的不断变化，对井下仪器发出增斜、降斜等指令。

井下仪器接收到泥浆信号后通过改变钻具的直径，达到地面预期效果。

旋转导向钻井技术与传统的滑动导向方式相比有如下突出特点：
（1）转导向代替了传统的滑动钻进：一方面大大提高了钻井速度，另一方面解决了滑动导向方式带来的井眼净化效果差和位移延伸限制等缺点，从而大大提高了钻井安全性；
（2）具有不必起下钻自动调整钻具导向性能的能力，大大提高了钻井效率和井眼轨迹控制的灵活性，可满足高难特殊工艺井的导向钻井需要；
吉木萨尔油田地层复杂，机械钻速慢，常规的螺杆+MWD方式在该区块施工中存在很大的困难和施工安全隐患。

该区块的此类深井，裸眼段过长，导致摩阻扭矩过大，提高泥浆性能、使用大钻压钻进、进行短提下钻等技术方法，不能直接解决托压问题，只能降低托压给施工带来的不便，需要一种全新的理念来进行施工，使用旋转导向技术解决了托压问题，保障井下安全，也控制了井眼轨迹的圆滑，从真正意义上去提高机械钻速，是在吉木萨尔致密油开发方式的一种全新理念。

3.3磨阻和扭矩的应对措施：
1）、加强钻井液性能维护，加入润滑剂，来控制钻井液的粘滞系数保持在0.08以内，失水应控制在5ml以内，以改善润滑性和泥饼的质量，降低摩阻和扭矩。

3）、以短起下、随钻注稠塞和增大泵入泥浆排量的形式来破坏岩屑床或清除井底岩屑，同时每滑动一单根后都必须坚持划眼，以保证井壁的光滑性来降低钻具的摩阻和扭矩。

4）、水平段钻进时因钻遇大量的泥岩段或砂岩未有显示，上下多次调整井眼轨迹，或水平段过长时，钻进时都会大大增加钻具的摩阻和扭矩，因此应提高泥浆的润滑性能，或严格控制全角变化率。

5）、确保四级固控设备灵活好用，以控制钻井液中的含沙量和固相含量，来降低钻具的磨阻和扭矩。

3.4吉32井施工情况
吉32井水平段采用斯伦贝谢旋转导向（PowerDrive475 X5）钻进，钻具组合为：Φ152.4mm 钻头（0.2m）+Φ120.7mm旋转导向（4.08m）+Φ120.7mm过滤短节（0.75m）+Φ120.6马达（8.61m）+Φ122.4mmMWD（10.44m）+Φ120.7无磁（8.54m）+Φ88.9mm加重钻杆（2根）+Φ88.9mm斜坡钻杆（69根）+Φ88.9mm加重钻杆（9根）+随钻震击器+Φ88.9mm加重钻杆（19）+Φ88.9mm 钻杆+311×410+Φ127mm钻杆。

在水平段施工前期，螺杆+MWD钻具组合的轨迹调整能力高于旋转导向钻具，调整速度较快，但是在滑动定向过程中，裸眼段过长，导致螺杆钻具滑动定向钻进困难，托压严重，因此，在此情况下，选择旋转导向钻进技术，可以提高机械钻速，保障顺利的完成施工计划，同时也保障了井壁的稳定性，降低了井下的复杂系数，提高了施工安全。

四．结论和建议
1、钻进过程中制定合理的工程技术措施，做好跟踪地质检测，及时掌握钻进时扭距变化情况，必要时加入一定量的固体润滑剂以防止出现脱压，粘卡事故的出现。

2、钻进至井斜40°-60°之间时，此时托压现象较为明显，现场工程师可以查询多方面的数据，估算出钻头钻压，从而加大钻压，使钻头得到更大的压力，以防止过多钻压压在井壁，钻具在同一点停留时间过长，导致粘卡。

3、针对造斜段的粘卡问题，首先必须有一个良好的泥浆体系来支撑，其次是必要的工程措施的保障。

泥浆不但要有良好的润滑性、流变性、携砂性能和造壁性，还要找到一个合适的密度，对井眼的稳定有很大帮助。

4、该区块水平井水平段长都在1000m以上，利用“螺杆+MWD”在前700-800m可以正常施工，在选择螺杆钻具与旋转导向技术相结合的方法进行钻进时，对后面水平井段由于常规钻具无法实施定向滑动钻进进行轨迹调整，应使用旋转导向钻进,降低风险，提高经济效益。

参考文献：
[1] 窦宏恩，马世英，巴肯致密油藏开发对我国开发超低渗透油藏的启示[J]。

石油钻采工艺，2012，34（2）：120-124。

[2] 林森虎，邹才能，袁选俊，杨智，美国致密油开发现状及启示[J]。

岩性油气藏，2011，23（4）：25-30。

[3] 李道品，低渗透油田开发［M］。

北京：石油工业出版社，1999。

[4]张富成，王卫忠，杨进，等。

苏里格气田丛式井钻井技术及应用[J]。

石油钻采工艺，2009，31（4）。

[5]李作会,孙铭新,韩来聚。

旋转自动导向钻井技术[J]。

石油矿场机械，2003，32（4）；8-10。