深層水平井鉆井技術(shù)研究

【摘 要】介紹了該區(qū)塊井合理地利用水平井鉆井配套技術(shù)，如陀螺測(cè)斜儀、側(cè)鉆開(kāi)窗斜向器、減阻扭力沖擊器、單彎馬達(dá)配合成像LWD導(dǎo)向器鉆井工具等一系列措施。 詳細(xì)介紹了直井段側(cè)鉆開(kāi)窗斜向器施工過(guò)程、水平段雙螺扶底部鉆具組合穩(wěn)斜效果等等一系列工具在深層水平井整個(gè)施工過(guò)程的全部使用情況，為今后油田優(yōu)質(zhì)、高效開(kāi)發(fā)深層氣水平井提供參考。

【關(guān)鍵詞】小井眼三維水平井 側(cè)鉆開(kāi)窗 液動(dòng)旋沖工具 雙扶穩(wěn)斜 電阻率成像

鉆井成本的高低，很大程度上取決于鉆井施工周期的長(zhǎng)短。由于全國(guó)油田深層井存在地溫梯度高、地層硬、巖石可鉆性級(jí)值高、造斜難、鉆具選型難和局部地層易剝落等特點(diǎn)及難點(diǎn)，水平井技術(shù)在深層一直存在施工難度大、鉆井周期長(zhǎng)等問(wèn)題。

基本情況

1基本概況

本井位D區(qū)塊核心區(qū)，具備很強(qiáng)的代表性，主目的是探索本區(qū)塊水平井提產(chǎn)效果，控制含氣規(guī)模。

2主要技術(shù)難點(diǎn)

（1） 直井段防斜打直：深層三維水平井直井段較長(zhǎng)，對(duì)直井段的井身質(zhì)量要求相對(duì)嚴(yán)格。一旦井斜或井底位移控制不當(dāng)，將會(huì)對(duì)下部造斜段和水平段的井眼軌跡控制增加難度，必須要求直井段防斜打直。

（2）為節(jié)約鉆井成本，在導(dǎo)眼井套管內(nèi)開(kāi)窗側(cè)鉆，難點(diǎn)斜向器下入位置及陀螺坐健方向的確定，以及在側(cè)鉆過(guò)程中鉆進(jìn)參數(shù)的選擇。

（3）為滿(mǎn)足設(shè)計(jì)軌跡水平段與本地區(qū)最大主應(yīng)力方向一致，本井在造斜段進(jìn)行了大角度扭方位，方位變化幅度達(dá)200°之多，層位埋藏深給底部鉆具組合選擇提出了較大的挑戰(zhàn)。

（4）深層三維水平井，由于鉆柱與井壁接觸面積大，磨阻高，且嚴(yán)格避免大幅度調(diào)整井眼軌跡，這就要求軌跡控制過(guò)程中精度高，軌跡偏差控制在很小的范圍內(nèi)。儲(chǔ)層埋藏復(fù)雜，著陸前需經(jīng)過(guò)斷層，著陸段變化井軌頻繁且幅度大，控制困難變大。

3技術(shù)措施及解決方法

3.1直井段優(yōu)化井身結(jié)構(gòu)

直井段一開(kāi)和二開(kāi)均采用單螺扶鐘擺鉆具組合進(jìn)行鉆進(jìn)，在一開(kāi)鉆進(jìn)中采用輕壓慢轉(zhuǎn)、吊打方式，確保一開(kāi)打直；在二開(kāi)上部井段采用高轉(zhuǎn)速低鉆壓方式鉆進(jìn)來(lái)控制井斜，同時(shí)用電子單、多點(diǎn)進(jìn)行軌跡監(jiān)控，為下步施工創(chuàng)造有利條件。

3.2導(dǎo)眼井內(nèi)側(cè)鉆開(kāi)窗施工

（1）開(kāi)窗工具準(zhǔn)備：陀螺測(cè)斜儀（車(chē)），定向接頭，斜向器，140生產(chǎn)套管5根。

（2）鉆具組合及施工過(guò)程：1）鉆具組合：140套管*5+斜向器+定向接頭+加重鉆桿+127斜坡鉆桿2）施工過(guò)程：1.井口測(cè)試好陀螺設(shè)備，注意內(nèi)、外部角差，確保陀螺測(cè)量準(zhǔn)確。

（2）鉆具下放到底后，大范圍活動(dòng)鉆具，釋放鉆具扭力。

（3）將陀螺儀下放到鉆具定向接頭處，下放過(guò)程中平穩(wěn)，防止陀螺儀變形卡在鉆具中。

陀螺儀下放到底后，根據(jù)設(shè)計(jì)方位調(diào)整鉆具后，大范圍活動(dòng)鉆具，多次測(cè)量 2次測(cè)量結(jié)果一致后方可，鎖定鉆具，嚴(yán)禁轉(zhuǎn)動(dòng)。

（4）固井后，進(jìn)行洗錐開(kāi)窗.掃塞探到斜向器，起鉆換洗錐開(kāi)窗作業(yè)，磨洗過(guò)程中控制鉆速。鉆洗錐通過(guò)斜向器后，起鉆檢查洗錐外徑，如果洗錐外部磨損嚴(yán)重，更換全新洗錐，下入井底重復(fù)上步，避免縮徑給后續(xù)施工帶來(lái)風(fēng)險(xiǎn)。

3.3優(yōu)化鉆具組合

考慮到即要保證足夠的鉆柱強(qiáng)度及工具面的穩(wěn)定性，同時(shí)滿(mǎn)足井下遇到復(fù)雜情況時(shí)進(jìn)行處理的要求，將采用螺旋鉆鋌和加重鉆桿，保證底部鉆具的剛度。

由于深井磨阻較大采用馬達(dá)+液動(dòng)旋沖工具鉆具下入，擬采用如下鉆具組合：Φ215.9PDC+Φ180液動(dòng)旋沖+Φ172（1.25°）螺桿+Φ172浮閥+Φ170坐鍵接頭6+Φ168無(wú)磁鉆鋌+Φ158限流環(huán)+Φ172無(wú)磁鉆鋌+Φ159螺旋鉆鋌*3根+4A10/411*0.5+Φ127加重鉆桿*30柱+Φ127斜坡鉆桿。出斜向器盲打20m，確保儀器完全通過(guò)斜向器避免干擾。小鉆壓鉆進(jìn)1～2單根，待工具面比較穩(wěn)定后適當(dāng)調(diào)整鉆進(jìn)參數(shù)；

使用液動(dòng)旋沖工具大大減少了鉆頭附近磨阻，鉆壓2-3T即可，提高了深層水平井的鉆進(jìn)速度。

3.4著陸段及水平段井軌優(yōu)化

采用雙螺扶鉆具組合+斯倫貝謝電阻率成像地質(zhì)隨鉆測(cè)井儀器下入，其組合如下：Φ152.4PDC+Φ120（1.0）螺桿+Φ146螺扶+Φ120浮閥+Φ120無(wú)磁鉆鋌（periscope）+Φ120無(wú)磁鉆鋌（shortpulse）+Φ89無(wú)磁加重鉆桿*1根+Φ89加重鉆桿*2柱+Φ89斜坡鉆桿*52柱+Φ89加重鉆桿*10柱+Φ89斜坡鉆桿…

使用雙螺扶鉆具組合，在復(fù)合多根鉆桿的情況下，通過(guò)調(diào)整鉆壓，轉(zhuǎn)數(shù)等鉆進(jìn)參數(shù)使井斜、方位基本保持不變，解決了小尺寸鉆具剛度小，對(duì)鉆井參數(shù)較為敏感，鉆壓大，井斜、方位變化率大；鉆壓太小，機(jī)械鉆速低，影響整體效益的弊端。

另外由于氣藏埋藏較深，地震反演解釋可靠性低。使用斯倫貝謝隨鉆測(cè)井儀器的成像電阻部分，可以準(zhǔn)確的判斷出鉆頭位于儲(chǔ)層部位。當(dāng)鉆頭快要接觸到層頂或者層底的時(shí)候，能夠及時(shí)反映到地面，儲(chǔ)層走向的預(yù)測(cè)更加準(zhǔn)確，方便地質(zhì)導(dǎo)向及時(shí)調(diào)整，使鉆頭始終處與儲(chǔ)層中，提高了儲(chǔ)層鉆遇率。

4結(jié)論和認(rèn)識(shí)

（1）直井段的防斜打直，是減少后期滑動(dòng)鉆進(jìn)過(guò)程中摩擦阻力，提高鉆井速度、避免造斜初期井眼局部狗腿度過(guò)大，是預(yù)防或避免井下事故和復(fù)雜情況實(shí)現(xiàn)安全高效鉆井的重要手段。

（2）在導(dǎo)眼井的基礎(chǔ)上進(jìn)行側(cè)鉆，可以節(jié)約側(cè)鉆井眼直井段井段鉆井費(fèi)用，進(jìn)而節(jié)約了整口井的鉆井成本。

（3）斯倫貝謝成像伽馬測(cè)井系統(tǒng)，精度高、適應(yīng)性強(qiáng)，傳輸速度快、操作簡(jiǎn)單， 應(yīng)用于監(jiān)測(cè)儲(chǔ)層，及時(shí)確定儲(chǔ)層頂?shù)孜恢茫忻骶凼欠裨谟蛯又秀@進(jìn)，對(duì)薄油藏、斷區(qū)塊油藏水平井的軌跡控制具有重要意義。

（4）水平段地層傾角變化不大時(shí)。可采用雙螺扶鉆具組合，可以提高復(fù)合鉆進(jìn)進(jìn)尺，在保證井眼的光滑同時(shí)提高機(jī)械鉆速，可以減少井下復(fù)雜情況。

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作者簡(jiǎn)介：張文寧（1986—），男，漢，黑龍江大慶人，本科，助理工程師，研究方向主要從事水平井現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)服務(wù)工作。