大慶超淺稠油油藏水平井鉆井技術(shù)

谷玉堂　袁鈺欣　奚博文　李正華

【摘 要】大慶探區(qū)有豐富的稠油油藏，具有埋深淺，開(kāi)發(fā)難度大等特點(diǎn)。使用直井開(kāi)發(fā)效益低，使用水平井開(kāi)發(fā)可以增加泄油面積，但需用到特殊工具（如斜井鉆機(jī)、雙彎螺桿等特殊工藝鉆具），成本昂貴，不利于普及推廣，文章著重分析了超淺層水平井鉆井的特點(diǎn)和難點(diǎn)，闡述了手工定向、流砂層定向等關(guān)鍵技術(shù)，為國(guó)內(nèi)外此類水平井的鉆井提供了有益借鑒。

【關(guān)鍵詞】稠油 超淺層水平井 手工定向技術(shù)

1 鉆井技術(shù)難點(diǎn)分析

要避免使用特種裝置及設(shè)備，在鉆井施工過(guò)程中主要存在以下技術(shù)難點(diǎn)：（1）目的層垂深淺（280m），全井造斜率較高；（2）松散地層、流砂層大尺寸井眼不易造斜；（3）直井段淺、鉆具加壓及套管下入困難；（4）全井鉆遇地層復(fù)雜，施工過(guò)程中存在漏 、涌、卡、泥包的風(fēng)險(xiǎn)。

2 關(guān)鍵技術(shù)及解決措施

2.1井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化

通常需要封隔并保護(hù)淡水層和非固結(jié)地層；封隔塊狀的蒸發(fā)巖（蒸發(fā)鹽）和易出故障的頁(yè)巖層段；在鉆異常高壓層段前先封隔易漏失層位；在鉆正常壓力層段時(shí)先隔開(kāi)異常高壓層；不同壓力層系地層或需采用密度相差較大的鉆井液來(lái)控制的地層不處于同一裸眼段；避免過(guò)長(zhǎng)的裸眼。

（1）用∮311.2mm鉆頭下入∮273.05mm套管封固流砂層；（2）采用∮228.6mm鉆頭下入∮177.8mm技術(shù)套管下深至著陸點(diǎn)20m以前；（3）采用∮152.4mm鉆頭應(yīng)用裸眼懸掛∮127mm篩管方式完井，便于開(kāi)采稠油。

2.2井眼軌道設(shè)計(jì)

該區(qū)塊設(shè)計(jì)基于如下考慮：（1）根據(jù)大慶油田中淺地層造斜規(guī)律確定造斜率。（2）垂深55-120m的流砂層內(nèi)造斜困難，并考慮目的層可能出現(xiàn)的提前和滯后情況，第一造斜段長(zhǎng)取120m、造斜率取5°/30m。（3）表套封固流砂層后，第二造斜段段長(zhǎng)238.32m、造斜率取8.5° /30m（4）根據(jù)工具造斜能力，井斜角探油頂88°設(shè)計(jì)結(jié)果如圖1所示。

2.3地表定向技術(shù)

由于定向井段短（平均段長(zhǎng)350m），造斜率要求高（8.5°/30m），軌跡控制難度大，存在進(jìn)入目的層（探油頂）時(shí)井斜達(dá)不到要求的脫靶風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)為避免使用斜直井鉆機(jī)和地面陀螺測(cè)斜儀等特種設(shè)備，因此需要從地表就開(kāi)始定向造斜施工。但使用MWD定向存在儀器未出隔水管磁干擾嚴(yán)重，方位測(cè)不準(zhǔn)（MWD的BT值>1.2）的難點(diǎn)，影響定向作業(yè)。

現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用地面羅盤(pán)方位校準(zhǔn)工藝，替代了斜直井鉆機(jī)和地面陀螺測(cè)斜儀，消除磁干擾影響。操作程序：（1）將設(shè)計(jì)的網(wǎng)格方位換算成磁方位；（2）使用高精度羅盤(pán)在鉆臺(tái)下遠(yuǎn)離磁干擾處測(cè)出點(diǎn)方位，做出標(biāo)識(shí)；（3）移動(dòng)位置，根據(jù)“兩點(diǎn)一線”原理，使標(biāo)識(shí)兩處標(biāo)識(shí)與鉆臺(tái)位于一條直線上；（4）校準(zhǔn)位置，使標(biāo)識(shí)與鉆具中心位于一條直線上；（5）轉(zhuǎn)到鉆具，使工具高邊與標(biāo)識(shí)位于一條直線上，并做好標(biāo)記；（6）依據(jù)地面標(biāo)識(shí)方位線滑動(dòng)定向。

2.4流砂層高曲率井眼軌道精細(xì)控制技術(shù)

（1）造斜點(diǎn)淺平段加鉆壓困難直井段鉆柱重量輕，造斜段和水增大加重鉆桿使用比例，一開(kāi)、二開(kāi)全部使用加重鉆桿，三開(kāi)井斜角大于45°的井段全部使用加重鉆桿。

（2）在垂深為50. 00-110.00 m的流砂層，排量控制在15-16 L/s，在滿足攜巖要求的前提下，達(dá)到造斜和提速的雙重目的。其余造斜井段排量提高至20-25 L/s，利于攜砂，防鉆頭泥包。

（3）運(yùn)用地而測(cè)斜定向技術(shù)，不使用陀螺測(cè)斜儀在套管內(nèi)進(jìn)行造斜，提高井斜角和方位角測(cè)量精度，降低單井鉆井成本。

（4）一開(kāi)使用1.75螺桿+牙輪鉆頭，以滿足上部造斜要求；二開(kāi)使用1.5°螺桿+牙輪鉆頭的鉆具組合，以達(dá)到設(shè)計(jì)的造斜要求，避免用1. 75螺桿，造斜產(chǎn)生局部狗腿角大的情況；三開(kāi)小井眼使用1.0°螺桿+PDC鉆頭，以滿足造斜段著陸要求。

（5）針對(duì)油層內(nèi)存在薄泥巖夾層、小鉆具穩(wěn)斜效果差、規(guī)律不易掌握等施工難點(diǎn)，采用鉆速與錄井巖屑對(duì)比法來(lái)預(yù)判地層情況，設(shè)計(jì)復(fù)合/定向鉆進(jìn)比例，探索松散稠油油層復(fù)合鉆進(jìn)條件下井斜角變化規(guī)律，以保證井眼軌跡平滑。

3技術(shù)應(yīng)用情況

共開(kāi)展了3口井現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，平均完鉆井深583.10m，目的層垂深273.52m，水平段長(zhǎng)223.1m，實(shí)現(xiàn)了大慶首次不應(yīng)用特種設(shè)備完鉆淺層稠油油藏水平井。投產(chǎn)后，試驗(yàn)井日產(chǎn)量為20-25t，是周?chē)徶本债a(chǎn)量的10-15倍，增油效果顯著。

4認(rèn)識(shí)與結(jié)論

（1）文章指出了淺層水平井優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，完成了非標(biāo)尺寸井身結(jié)構(gòu)和多曲率半徑井眼軌道優(yōu)化設(shè)計(jì)。

（2）系統(tǒng)闡述了地表定向和流砂層高曲率造斜技術(shù)，對(duì)國(guó)內(nèi)外此類水平井鉆井提供了有益借鑒。

（3）文章闡述的超淺層水平井鉆井技術(shù)未使用特種設(shè)備，為稠油油藏經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)提供了一條新途徑，同時(shí)具有安全、高效、低成本等優(yōu)勢(shì)，便于普及推廣。

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作者簡(jiǎn)介：谷玉堂（1966—），男，漢族，黑龍江大慶人，在職研究生學(xué)歷，高級(jí)工程師，現(xiàn)任大慶鉆探鉆井工程技術(shù)研究院副總工程師，現(xiàn)從事定向井、水平井等特殊工藝井技術(shù)研究與管理工作。