非常規(guī)水平井Y104—1HF施工可取經(jīng)驗(yàn)分析

邵珠磊　李學(xué)營(yíng)　夏亮

摘 要：Y104-1HF井是勝利油田渤南油田Y104區(qū)塊第一口非常規(guī)致密砂巖水平井，本文從鉆頭和鉆具結(jié)構(gòu)優(yōu)選、軌跡控制、井下安全、鉆井液等各施工方面進(jìn)行施工分析，總結(jié)出有益的經(jīng)驗(yàn)，為勝利油田非常規(guī)井施工提速提效提供借鑒。

關(guān)鍵詞：非常規(guī)；水平井；軌跡控制；施工經(jīng)驗(yàn)；Y104-1HF井

隨著勘探開發(fā)技術(shù)的不斷進(jìn)步，非常規(guī)油氣藏勘探開發(fā)成為勝利油田實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要攻關(guān)方向。Y104-1HF井是勝利油田渤南油田義104區(qū)塊第一口非常規(guī)致密砂巖水平井，該井安全、高效、順利完鉆（實(shí)際鉆井周期59.98天，比設(shè)計(jì)94.74天提前34.76天），創(chuàng)該區(qū)塊非常規(guī)水平井施工最快紀(jì)錄。

1 儲(chǔ)層地質(zhì)特點(diǎn)

Y104區(qū)塊位于埕南斷層下降盤，整體構(gòu)造為由南向北抬升的構(gòu)造形態(tài)，地層傾角為2～6度。Y104-1HF主力含油層系為沙四段，油藏類型為高溫高壓、中-低孔超低滲油藏。儲(chǔ)層以含礫砂巖為主，潤(rùn)濕類別為強(qiáng)親水型。原始地層壓力平均為44.10MPa，地層壓力系數(shù)1.13-1.37，平均為1.25，油層溫度平均為148.92℃，地溫梯度平均為4.10℃/100m。

2 鉆井工程概況

2.1 井身結(jié)構(gòu)

根據(jù)本井地層特點(diǎn)、地層壓力情況、完井工藝要求及目前鉆井工藝技術(shù)狀況，本井采用三開次井身結(jié)構(gòu)，一開表層套管封隔松散的砂層；二開技術(shù)套管封過沙一段地層，為鉆開目的層段提供井眼條件；三開套管完井。

2.2 軌道設(shè)計(jì)

本井設(shè)計(jì)垂深3660.56m，根據(jù)采油工藝的要求，井眼軌道設(shè)計(jì)盡可能平滑，采用直-增-平三段制軌道類型，這種類型技術(shù)成熟，井眼軌道簡(jiǎn)單、平滑，降低施工難度。

3 施工難點(diǎn)

（1）該井設(shè)計(jì)要求提前50m中靶，相當(dāng)于靶前位移小了50m，增加井身剖面優(yōu)化的難度；（2）該井井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為三開井，二開技術(shù)套管實(shí)際下深為2876.90m，實(shí)際完鉆井深4422.56m，裸眼井段長(zhǎng)度達(dá)1545.66m，施工難度高；（3）該井造斜點(diǎn)位于沙三段，自造斜點(diǎn)井深3079.63m開始至實(shí)際入油層井深3636.00m，存在長(zhǎng)達(dá)556.37m的長(zhǎng)泥巖段，該井段在施工中易存在縮徑、掉塊等安全施工隱患；（4）進(jìn)入油層后，巖性為含礫砂巖，地層研磨性較高，對(duì)鉆頭和鉆具等磨損比較嚴(yán)重，井下鉆具安全受到威脅；（5）設(shè)計(jì)儲(chǔ)層溫度較高，平均溫度148.92°C，保障儀器和螺桿鉆具的安全和正常工作難度大，普通儀器和螺桿鉆具壽命受到一定限制。

4 重點(diǎn)技術(shù)措施

（1）在施工中，以鉆井工程設(shè)計(jì)和地質(zhì)設(shè)計(jì)為依據(jù)，從井下安全的角度出發(fā)認(rèn)真優(yōu)化設(shè)計(jì)剖面，從源頭上降低施工風(fēng)險(xiǎn)；（2）實(shí)際施工時(shí)，認(rèn)真準(zhǔn)確預(yù)算井身軌跡，保證增斜段井身軌跡平滑穩(wěn)定過渡；（3）鉆井泥漿方面加大投入，保證原油含量在10-20%，使其具有良好的潤(rùn)滑性能和攜巖性能，嚴(yán)防泥巖段縮徑和掉塊現(xiàn)象的發(fā)生；（4）加強(qiáng)鉆具管理，每趟鉆鉆具下井前必須進(jìn)行鉆具探傷，保障鉆具的安全，避免井下事故的發(fā)生；（5）每次下鉆時(shí)，自造斜點(diǎn)開始，每下鉆300m分段循環(huán)泥漿，正常打鉆時(shí)保證循環(huán)設(shè)備的完好，始終能建立循環(huán)，既保障了下鉆順利，又降低了井下溫度，保障了儀器的安全和正常工作。

5 軌跡控制技術(shù)

5.1 軌道修正

設(shè)計(jì)造斜點(diǎn)井深3079.63m，實(shí)際軌跡參數(shù)為：井斜4.00°，方位200.10°，水平位移39.89m，投影位移34.59m，閉合方位234.91°，水平位移較大，按照原設(shè)計(jì)定向鉆進(jìn)已不能中靶，因此需要修正軌道設(shè)計(jì)。由于正位移的存在，且地質(zhì)設(shè)計(jì)要求提前50m中靶，因此增斜段必須先壓低造斜率，然后提高造斜率中靶，增加了實(shí)際軌跡控制的難度。

5.2 第一增斜段施工（3041.00～3447.50m）

鉆具組合：Φ215.9mmHJT517G鉆頭+Φ172.00mm*1.25°動(dòng)力鉆具+411×410回壓凡爾+Φ168.00mm無(wú)磁鉆鋌+Φ166.00mm無(wú)磁懸掛短節(jié)+Φ127.00mm無(wú)磁承壓鉆桿+Φ127.00mm加重鉆桿*25根+Φ127.00mm斜坡鉆桿*99根+411*520配合接頭+Φ139.70斜坡鉆桿。鉆進(jìn)參數(shù)：鉆壓120～160KN，轉(zhuǎn)速50rpm，排量28～30L/s，泵壓16～18MPa；為保障初始造斜定向成功，使用HJT517G牙輪鉆頭，增斜效果較好，滿足實(shí)際軌跡需要，根據(jù)實(shí)際軌跡情況采取滑動(dòng)鉆進(jìn)和復(fù)合鉆進(jìn)相結(jié)合的方式，平均造斜率8.29°/100m。

5.3 第二增斜段地質(zhì)導(dǎo)向施工（3447.50～3744.00m）

鉆具組合：Φ215.90mm鉆頭+Φ172.00mm×1.50°（1.25°）動(dòng)力鉆具+411×410回壓凡爾+Φ172.00mmFEWD+Φ172.00mm無(wú)磁懸掛短節(jié)+Φ127.00mm無(wú)磁承壓鉆桿+Φ127.00mm斜坡鉆桿（長(zhǎng)度根據(jù)實(shí)際情況確定，使得加重鉆桿位于井斜45°以上）+Φ127.00mm加重鉆桿+Φ127.00mm鉆桿+411×520配合接頭+Φ139.70mm鉆桿。鉆進(jìn)參數(shù)：鉆壓140～160KN（20～60KN），轉(zhuǎn)速50rpm，排量28～30L/s，泵壓16～18MPa；本井段共用三趟鉆，第一趟鉆下入型號(hào)為M5365L的PDC鉆頭，使用效果不甚理想，平均增斜率只有8.08°/100m，無(wú)法滿足設(shè)計(jì)要求，同時(shí)，定向時(shí)，托壓粘附嚴(yán)重，鉆井時(shí)效較低，故換成牙輪鉆頭后，增斜效果較好，順利找到油層，鉆至水平段。本段井斜由37.30°逐漸增大至80.40°，屬于大井斜、高造斜率井段，且隨著垂深的增加，地溫越來(lái)越高（第一增斜段后期，井深3447.50m處地層靜止溫度已達(dá)119.40°），因此，為了保證下鉆順利和儀器的安全，自井深3447.50m開始，每躺鉆進(jìn)行分段循環(huán)下鉆，自造斜點(diǎn)開始，每下鉆300m，循環(huán)一次，保證下鉆順利到底和降低井底溫度，保證儀器的安全使其能正常工作。

5.4 水平段施工

鉆具組合：Φ215.90mmHJT517G牙輪鉆頭+Φ172.00mm×1.25°動(dòng)力鉆具+411×410回壓凡爾+Φ208.00mm扶正器+Φ165.00mm無(wú)磁鉆鋌+Φ172.00mm無(wú)磁懸掛短節(jié)+Φ127.00mm無(wú)磁承壓鉆桿+Φ127.00mm斜坡鉆桿+Φ127.00mm加重鉆桿*25根+Φ127.00mm鉆桿+411×520配合接頭+Φ139.70mm鉆桿。鉆進(jìn)參數(shù)：鉆壓140～160KN，轉(zhuǎn)速40～50rpm，排量28～30L/s，泵壓17～18MPa；自進(jìn)入油層后，儲(chǔ)層含有礫石，地層研磨性增強(qiáng)，尤其是進(jìn)入水平段后，對(duì)鉆頭及各類鉆具磨損較嚴(yán)重，使用HJT517G牙輪鉆頭純鉆時(shí)間20h就已經(jīng)到達(dá)鉆頭極限，使用M5365L型號(hào)PDC鉆頭，磨損較嚴(yán)重，且平均機(jī)械鉆速低。后換成高強(qiáng)度保徑的MD517HX和HF547HDY牙輪鉆頭后，使用純鉆時(shí)間可達(dá)40小時(shí)以上，鉆井時(shí)效明顯提高。

6 鉆井液技術(shù)

一開采用膨潤(rùn)土漿開鉆，定時(shí)補(bǔ)充增粘劑，保持鉆井液具有較強(qiáng)的攜帶和懸浮能力，嚴(yán)格控制鉆井液中的劣質(zhì)固相含量和低密度固相，維持鉆井液膨潤(rùn)土含量在（30～45）g/L，滿足大井眼鉆進(jìn)需要。二開上部地層巖性膠結(jié)疏松，易發(fā)生坍塌，采用聚合物防塌鉆井液體系，抑制地層粘土造漿，滿足快速鉆進(jìn)的需要；二開下部沙河街組地層易坍塌掉塊，采用了聚合物防塌鉆井液體系。三開采用具有較強(qiáng)抑制防塌性能的聚合物（鋁胺基）潤(rùn)滑防塌鉆井液體系，增斜段提高SMC、SMP-Ⅱ的加量至3～4%，以提高鉆井液的抗溫能力、熱穩(wěn)定性，控制HTHP失水在12ml以內(nèi)，加入10～15%原油，并配合2%的固體潤(rùn)滑劑LSW，同時(shí)加入0.3～0.5%抗高溫表面活性劑SP-80，做到充分乳化，降低摩阻提高井漿的防卡潤(rùn)滑性；水平段提高原油含量至15～20%，提供提高油水比和使用固體潤(rùn)滑劑LSW降低摩阻，增強(qiáng)鉆井液潤(rùn)滑能力，最大限度降低管柱摩阻。使用好固控設(shè)備，震動(dòng)篩布目數(shù)由160、180，逐步提高到200，除砂器100%使用。嚴(yán)格控制鉆井體中的劣質(zhì)固相含量和低密度固相。根據(jù)需要，間斷使用離心機(jī)。

7 隨鉆測(cè)量?jī)x器選擇

針對(duì)本井裸眼井段長(zhǎng)井眼軌跡較復(fù)雜且儲(chǔ)層高溫、高壓的特點(diǎn)，選用了從美國(guó)Halliburton公司進(jìn)口性能較穩(wěn)定的MWD650無(wú)線隨鉆測(cè)斜儀，并采用了先進(jìn)的FEWD地質(zhì)導(dǎo)向隨鉆測(cè)斜儀，可以隨鉆進(jìn)行地層評(píng)價(jià)、地質(zhì)導(dǎo)向，并能隨鉆錄井，有效控制了井眼軌跡，順利找到油層并保證水平段在油層中穿行，為全井順利完鉆奠定了基礎(chǔ)。

8 認(rèn)識(shí)及建議

（1）對(duì)于造斜點(diǎn)較深的水平井，由于直井段很難做到絕對(duì)打直，斜井段施工前根據(jù)直井段軌跡數(shù)據(jù)對(duì)設(shè)計(jì)軌道進(jìn)行修正是非常必要的；（2） 增斜段施工時(shí)由于普通PDC鉆頭對(duì)鉆壓反應(yīng)極為敏感，導(dǎo)致工具面不穩(wěn)，增斜效果差，不建議使用PDC鉆頭，建議全用牙輪鉆頭或者定向?qū)Ｓ肞DC鉆頭，以利于準(zhǔn)確控制井眼軌跡；（3）當(dāng)井斜超過45°后，每次下鉆采取分段循環(huán)，及時(shí)清除井內(nèi)巖屑，有利于順利下鉆到底；同時(shí)可以降低井底溫度，保障儀器的安全。（4）水平段鉆進(jìn)時(shí)，采用1.25°五瓣直棱扶正器高溫螺桿配合欠尺寸扶正器使用，提高了復(fù)合鉆進(jìn)的比例，且高溫螺桿壽命較長(zhǎng)，有效提高了鉆井時(shí)效。（5）對(duì)于含礫地層鉆進(jìn)時(shí)，建議使用高強(qiáng)度保徑的牙輪鉆頭，提高鉆井的時(shí)效的同時(shí)，減小掉牙輪事故的發(fā)生的幾率。

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