懸空側(cè)鉆技術(shù)在DP19井中的應(yīng)用

鄧紅琳

（中國(guó)石化華北分公司工程技術(shù)研究院，河南鄭州 450006）

懸空側(cè)鉆技術(shù)在DP19井中的應(yīng)用

鄧紅琳

（中國(guó)石化華北分公司工程技術(shù)研究院，河南鄭州 450006）

大牛地氣田為低孔低滲砂巖氣藏，儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)，前期已實(shí)施的水平井因頻繁鉆遇泥巖煤層而提前完鉆，影響水平井實(shí)施效果。DP19井為大牛地氣田在盒1氣層實(shí)施的一口欠平衡水平井，水平段鉆進(jìn)過程中兩次鉆遇泥巖，采用懸空側(cè)鉆技術(shù)成功調(diào)整軌跡至砂巖，確保了欠平衡鉆井的順利實(shí)施，水平段按預(yù)案實(shí)施，段長(zhǎng)1 200 m，砂巖鉆遇率100%。

大牛地氣田；欠平衡鉆井；懸空側(cè)鉆；地質(zhì)導(dǎo)向；砂巖鉆遇率

大牛地氣田屬典型的低孔低滲致密氣層，非均質(zhì)性強(qiáng)，盒1氣層是大牛地氣田下石盒子組的一套氣層，其探明儲(chǔ)量占整個(gè)大牛地氣田七套氣層探明儲(chǔ)量之和的近1／3，但儲(chǔ)層動(dòng)用率2009年底僅為12.23%，為了有效開發(fā)盒1氣層，擴(kuò)大泄氣面積，有效保護(hù)儲(chǔ)層，在DP19井盒1氣層開展了氮?dú)馀菽菲胶馑骄囼?yàn)［1］。

由于儲(chǔ)層非均質(zhì)性較強(qiáng)，在前期氣田已實(shí)施的水平井水平段施工過程中頻繁鉆遇泥巖、煤層提前完鉆，影響水平井實(shí)施效果，而氮?dú)馀菽h(huán)介質(zhì)鉆遇泥巖攜巖性能變差，極易發(fā)生卡鉆事故，為了有效避開泥巖，保證儲(chǔ)層鉆遇率和欠平衡鉆井的安全施工，在DP19井水平段的施工中采用了懸空側(cè)鉆技術(shù)有效追蹤砂體。

水平井水平段懸空側(cè)鉆技術(shù)，是在水平段內(nèi)不注水泥塞，而在老井眼中選擇適當(dāng)?shù)膫?cè)鉆點(diǎn)直接進(jìn)行定向施工的一種側(cè)向鉆井方法［2］。DP19井水平段兩次利用懸空側(cè)鉆技術(shù)確保了砂巖鉆遇率100%。

1 DP19井概況及鉆井難點(diǎn)

1.1 DP19井概況

DP19井是大牛地氣田以上古生界二疊系下石盒子組盒1氣層為目的層的水平井，地質(zhì)預(yù)測(cè)砂體厚度20 m左右，該井設(shè)計(jì)采用三級(jí)井身結(jié)構(gòu)（表1），水平段采用氮?dú)馀菽h(huán)介質(zhì)，裸眼水平段長(zhǎng)度1 200 m，DP19井設(shè)計(jì)軌跡見圖1。

為了確保井眼軌跡在砂巖內(nèi)穿行，水平段采用斯倫貝謝的E－Link電磁波無線隨鉆測(cè)量?jī)x器，該儀器帶伽瑪?shù)刭|(zhì)參數(shù)和隨鉆測(cè)量?jī)x，采用單參數(shù)地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)，為儲(chǔ)層判斷和軌跡調(diào)整提供依據(jù)。

表1 DP19井井身結(jié)構(gòu)

圖1 DP19井設(shè)計(jì)軌跡

1.2 懸空側(cè)鉆軌跡調(diào)整難點(diǎn)

（1）本井為欠平衡水平井，氮?dú)馀菽鳛檠h(huán)介質(zhì)，井眼軌跡控制較常規(guī)循環(huán)介質(zhì)難度大，為了實(shí)現(xiàn)水平段全過程欠平衡，在鉆遇泥巖時(shí)無法采用注水泥塞側(cè)鉆方案，只能懸空側(cè)鉆。

（2）該井地質(zhì)設(shè)計(jì)要求井眼軌跡按地質(zhì)預(yù)測(cè)最好儲(chǔ)層穿行，設(shè)計(jì)軌跡在盒1砂體的中下部，下切調(diào)整范圍比較小。

（3）鉆遇泥巖懸空側(cè)鉆過程中，鉆具較長(zhǎng)時(shí)間相對(duì)靜止，粘卡風(fēng)險(xiǎn)較常規(guī)循環(huán)介質(zhì)的風(fēng)險(xiǎn)更大。

2 DP19井懸空側(cè)鉆技術(shù)

該井在水平井段實(shí)施過程中兩次鉆遇泥巖，氮?dú)馀菽@遇泥巖使泡沫質(zhì)量嚴(yán)重下降，攜巖能力變差，施工安全無法保證。為保證欠平衡鉆井安全順利，在鉆遇泥巖后進(jìn)行了兩次懸空側(cè)鉆。

2.1 第一次懸空側(cè)鉆

水平段在3147.86～3151.00m處，伽馬值逐漸升高至100～120，井深在3 155 m時(shí)返出巖屑中開始出現(xiàn)泥質(zhì)含量增高現(xiàn)象，巖屑中砂巖含量明顯減少；3 158.00～3 160.51 m巖屑泥質(zhì)含量約占50%～70%，泥巖呈泥糊狀，現(xiàn)場(chǎng)判斷鉆遇盒1泥巖夾層，此時(shí)垂深2 465.81 m。

（1）側(cè)鉆點(diǎn)選擇。根據(jù)已鉆水平段氣測(cè)顯示情況，為確保地質(zhì)設(shè)計(jì)，基于伽馬值和巖性各方面的考慮，懸空側(cè)鉆點(diǎn)選擇在3 023.05 m，此時(shí)井斜89.5°，方位335.2°，垂深2 465.77 m，側(cè)鉆方式為增加垂深，要求鉆至井深3 150 m處（水平位移830 m左右）垂深在2 468 m以下。

（2）鉆具組合。為了節(jié)省一趟鉆起下鉆時(shí)間，側(cè)鉆鉆具組合采用“PDC鉆頭＋1.25°單彎螺桿＋欠尺寸扶正器”鉆具組合進(jìn)行懸空側(cè)鉆作業(yè)。

（3）劃導(dǎo)槽。本次側(cè)鉆在3 023.05～3 032.57 m劃導(dǎo)槽，劃槽過程中保持高邊工具面［3］相對(duì)穩(wěn)定，在3 032.57 m開始控時(shí)側(cè)鉆，控時(shí)控壓進(jìn)尺8.43 m，在3 041 m側(cè)鉆成功。

（4）控時(shí)控壓鉆進(jìn)。側(cè)鉆初始工具面180°進(jìn)行全力降斜，約3°左右，側(cè)鉆出新井眼后略微增斜調(diào)整方位3～4°，保持工具面75°左右，以保證夾壁墻的厚度，調(diào)方位井段嚴(yán)格控制狗腿度。劃導(dǎo)槽后控時(shí)控壓鉆進(jìn)，一次側(cè)鉆成功。本趟懸空側(cè)鉆鉆進(jìn)參數(shù)：鉆壓0～40 kN，氮?dú)馀帕?2～55 m3／min，基液排量2.2 L／s，二級(jí)排氣壓力8.6～8.8 MPa，復(fù)合鉆井轉(zhuǎn)速32 r／min。鉆進(jìn)井段3 023.05～3 091.86 m，進(jìn)尺68.81 m，平均機(jī)械鉆速1.79 m／h。懸空側(cè)鉆前后軌跡見表2，滿足井深3 150 m處垂深2 468 m以下的地質(zhì)要求，3 058 m處夾壁墻厚1.42 m，新井眼完全離開老井眼，后期方位逐漸調(diào)整到設(shè)計(jì)方位。

表2 側(cè)鉆前后軌跡對(duì)比

2.2 第二次懸空側(cè)鉆

本井在水平段鉆至井深3 581.00～3 583.88 m處再次鉆遇鉆遇灰色泥巖，根據(jù)實(shí)鉆情況，決定從井深3 527.38 m處進(jìn)行劃槽作業(yè)，從3 636.87 m處開始控時(shí)鉆進(jìn)，控時(shí)7 m左右，開始逐步加壓未能承住壓，下放摩阻16 t，判斷側(cè)鉆失敗，起出鉆具檢查鉆頭磨損嚴(yán)重，胎體端部磨出一個(gè)臺(tái)階，外排齒基本磨禿。再次下鉆進(jìn)行下切作業(yè)，出現(xiàn)憋泵現(xiàn)象，上提3柱后開泵正常。分析原因：在下切點(diǎn)處可能出現(xiàn)礫石掉塊，造成鉆頭被卡后泵壓升高。

重新選擇地層較穩(wěn)定的側(cè)鉆點(diǎn)，即井深3 449.27 m，加大劃槽遍數(shù)，加大前5 m控時(shí)鉆進(jìn)的時(shí)間，同時(shí)更換了單彎單穩(wěn)鉆具組合，加強(qiáng)了鉆頭側(cè)向切削力，保證了側(cè)鉆的成功。

3 懸空側(cè)鉆效果

在欠平衡循環(huán)介質(zhì)下，鉆井過程中綜合運(yùn)用了隨鉆電磁波地質(zhì)導(dǎo)向、地質(zhì)錄井、巖屑錄井技術(shù)。懸空側(cè)鉆技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了水平段全過程欠平衡安全鉆進(jìn)，有效提高了砂巖鉆遇率，DP19井完鉆井深3 893.42 m，按預(yù)案完成了整個(gè)水平段的實(shí)施，實(shí)鉆水平段長(zhǎng)1 199.59 m，實(shí)鉆軌跡見圖2，整個(gè)調(diào)整水平段砂巖鉆遇率100%，欠平衡鉆井有效保護(hù)了氣層，側(cè)鉆水平段實(shí)現(xiàn)了隨鉆點(diǎn)火。

4 認(rèn)識(shí)

（1）在大牛地氣田水平井鉆進(jìn)中，地層發(fā)生突變或鉆遇泥巖夾層導(dǎo)致鉆頭偏出產(chǎn)層的情況時(shí)有發(fā)生，運(yùn)用地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)可準(zhǔn)確快速判斷鉆遇地層變化，并采用懸空側(cè)鉆技術(shù)側(cè)鉆調(diào)整軌跡至儲(chǔ)層內(nèi)，避免填井側(cè)鉆或打水泥塞側(cè)鉆，這是一種高效、經(jīng)濟(jì)的施工方法。

圖2 DP19井實(shí)鉆井眼軌跡

（2）側(cè)鉆點(diǎn)的選擇要根據(jù)儲(chǔ)層、井眼軌跡、鉆遇泥巖性質(zhì)等綜合因素決定，一般應(yīng)選擇在好儲(chǔ)層段，且井眼軌跡為增斜或復(fù)合鉆進(jìn)井段，盡量避開在滑動(dòng)降斜段側(cè)鉆，有利于減小側(cè)鉆難度和避開泥巖。

（3）DP19井兩次鉆遇泥巖時(shí)成功懸空側(cè)鉆調(diào)整軌跡至砂巖，水平段砂巖鉆遇率100%，確保了欠平衡鉆井的順利實(shí)施，有效解放了氣層，水平段施工過程中排砂口處點(diǎn)火可燃。

（4）懸空側(cè)鉆技術(shù)繼DP19井后在大牛地氣田水平井中廣泛應(yīng)用，水平段砂巖鉆遇率有效提高，在大牛地氣田一類儲(chǔ)層實(shí)現(xiàn)了水平井有效建產(chǎn)，二、三類儲(chǔ)層水平井壓后建產(chǎn)。

［1］鄧紅琳.大牛地致密砂巖氣田水平井鉆完井技術(shù)［J］.天然氣工業(yè)，2010，（12）：59－62.

［2］王永新，朱文良.懸空側(cè)鉆工藝技術(shù)探討［J］.石油鉆探技術(shù)，1997，9（3）：17－18.

［3］韓志勇.定向鉆井設(shè)計(jì)與計(jì)算［M］.東營(yíng)：中國(guó)石油大學(xué)出版社，2009：254－255.

編輯：李金華

TE242

A

1673－8217（2012）03－0097－02

2012－01－20

鄧紅琳，高級(jí)工程師，1966年生，現(xiàn)從事鉆井技術(shù)研究工作。