海拉尔油田水平井钻井技术及应用效果

2011-08-15张振华

石油地质与工程 2011年6期

关键词：海拉尔牙轮井眼

张辉，张振华

（中国石油长城钻探工程有限公司钻井二公司，辽宁盘锦 124109）

海拉尔油田水平井钻井技术及应用效果

张辉，张振华

（中国石油长城钻探工程有限公司钻井二公司，辽宁盘锦 124109）

海拉尔油田地质情况复杂，水平井钻井难度大，通过钻井难点分析，在钻井过程中充分利用无线随钻测量和综合录井技术，加强井眼轨迹控制和井眼净化，优选钻头钻具及泥浆技术，保证了水平井钻井质量和固井质量，为油田有效开发打下了基础。

海拉尔油田；水平井钻井；钻井液技术

1 海拉尔油田地层特点

大庆油田海拉尔油区位于内蒙古海拉尔盆地中部，该区储层是属于低渗、低压、低丰度、大面积分布的岩性油气藏。希3区块油气藏埋藏深度为2 300～3 000 m，各层系地层特点如下。

（1）青元岗组：以粘土、流砂层为主，成岩性差，地层孔隙大，井壁稳定性差。

（2）伊敏组：以灰色泥岩、细砂岩为主，岩性松软，胶结质量差，分选性差，易吸水膨胀，易坍塌和缩径。

（3）大磨拐河组：上部以灰色泥岩、泥质粉砂岩、粉砂岩为主，易吸水膨胀；下部以泥质粉砂岩、粉砂岩夹杂色细粒砂砾岩为主，成岩性较好，易坍塌，局部含油较好。

（4）南屯组：以灰色泥岩、泥质粉砂岩、粉砂岩、细砂岩为主，局部含有砂砾岩（内含石英岩），成岩性较好，地层孔隙较小，井壁稳定性强，不易坍塌和缩径，岩石可钻性较差，含油较好。

2 钻井难点分析

（1）由于油层较薄、测量信息滞后，水平段施工时滑动导向钻进的比例大于旋转钻进比例，严重影响机械钻速。而在水平段下入PDC的目的是多打进尺、减少起下钻时间、预防掉牙轮事故，但是使用PDC钻头在波浪式轨迹中滑动钻进托压严重、钻压传输困难，钻压小钻速太慢、钻压大工具面难控制；下入牙轮钻头可以解决工具面问题，但是机械钻速慢并且要防止掉牙轮事故。

（2）大斜段、水平段尤其是波浪式井段，泥浆携岩困难，易形成岩屑床；大磨拐河组、南二段黑泥岩易掉块，易造成划眼、卡钻复杂情况，特别是2009年水平井设计中技套下入不足未封住易塌地层，给水平段施工造成很大的困难。

（3）靶前位移小，造斜段的造斜率高是影响钻井质量的一个难点。

（4）固井质量方面，技套水泥要求返高至表层套管鞋处，而青元岗组与伊敏组交界处大段砂岩易漏。由于油层较薄，水平段采用套管射孔完井，固井质量成为突出难点。

3 水平井钻井技术

3.1 钻井技术

3.1.1直井段

在直井段施工中，加强防斜打直技术措施，合理调配钻进参数，减小造斜段的工作量是施工的基础。因为正位移偏大，实际造斜点下移，造斜率提高，影响轨迹控制、施工速度和提高入靶点的难度，给后续施工留下隐患。甲方在后期的水平井设计中，考虑了井下安全因素，增长了直井段设计，通过下技套封固大磨拐河组，为水平段的施工保证了井下安全。

3.1.2造斜段

从造斜点开始，利用 MWD监控井眼轨迹，及时测取并处理数据，根据轨迹控制要求采取相应措施，保持实际井眼轨迹尽可能地按设计轨道施工。其钻具组合为单弯增斜钻具组合（215.9 mm井眼）：215.9 mm钻头＋172 mm单弯＋158.8 mm无磁钻铤＋127.0 mm斜坡钻杆＋127.0 mm加重钻杆＋127.0 mm钻杆。

在井斜小于40°时，为减少起下钻次数，根据区块地层造斜和设计造斜率要求情况，下入1.25度的单弯螺杆钻具配合PDC钻头增斜钻进，满足造斜率要求。

井斜大于40°时，更换牙轮钻头带1.25度单弯，及时调整钻进参数，确保工具面的稳定性和满足造斜率的要求；当实钻井眼轨迹较设计超前时，采用复合钻进方式，以达到稳斜或微增斜的目的；反之，则采用定向钻进方式。

接近目的层时，改下LWD随钻测量，其钻具组合为：215.9 mm钻头＋172 mm单弯＋LWD＋127 mm斜坡钻杆＋127 mm加重钻杆＋127 mm钻杆。

3.1.3水平段

（1）钻具组合：通过几口井的现场试验，基本确定了LWD组合为：215.9 mm牙轮钻头＋172 mm单弯（1度）＋LWD＋127.0 mm斜坡钻杆＋127.0 mm加重钻杆＋127.0 mm钻杆。

（2）工程技术措施：①加密测点，每钻进3～5m测斜一次，及时处理测斜数据，并对井底及待钻井眼轨迹位置进行预测；②旋转钻进时，保持参数稳定，及时掌握造斜规律，及时短起下钻消除岩屑床；③在发现地层变化且井底轨迹参数不明确的情况下，起钻检查LWD仪器，避免盲钻造成工作量加大以准确调整井眼轨迹；④在井斜角合适的情况下，实现滑动钻进和旋转钻进的合理配合，避免大段滑动钻进，以保证井眼轨迹的平滑性及准确性，提高携岩效果，破坏岩屑床，预防卡钻事故。

3.2 钻井液技术

3.2.1井壁稳定问题

由于大磨拐河组和南二段黑泥岩易掉块，需防止井壁失稳。

（1）根据起下钻和钻进返出岩屑情况以及对照邻井，适当调整钻井液的密度，进入大磨拐河组时密度提至1.25 g／cm3，有效控制了井眼缩径、掉块、垮塌，地层压力得到有效平衡。

（2）减少钻井液滤液对井壁的浸泡程度，钻井液中加入抗高温降滤失剂。

（3）加大抑制剂的投入量，增强钻井液的抑制性，抑制粘土的水化分散，每钻进50 m，就补充50 kg的FA368，使钻井液中的抑制剂含量达到0.3%～0.5%，钻进过程中，及时补充其含量。

3.2.2三开井眼净化问题

在钻进到大斜度井段和水平段时，水平位移长也增大了岩屑床的形成。通过改善钻井液的流变性、增大钻井液排量，以较高的钻井液悬浮力，降低钻屑沉降速度；通过采用定时间、定井段短程起下钻、分段循环、增加导向转盘钻进等机械的方法，清除大斜度井段和水平井段岩屑床，保证井眼清洁。

3.2.3钻井液润滑问题

使用极压润滑剂、固体润滑剂、混入柴油等方法增加钻井液的润滑性，另外，固液润滑剂的复配使用，起到了很好的润滑效果。

3.2.4油气层保护问题

由于裸露的油层段长，钻井液与油层的接触面积增大，钻井时间相对较长，储层被污染的机会增大。为了将储层污染降到最低，实现对储层进行最大限度的保护，采取以下技术措施：

（1）严格控制钻井液中的有害固相，做到振动筛布不低于60目，使用高目数筛布，振动筛、除砂器使用率100%和离心机使用率达到50%，及时除去钻井液中的有害固相，使固相颗粒对油气层损害减少到最低程度。

（2）控制钻井液的滤失量。钻开油气层前应调整好钻井液性能，使用 HA树脂、KH-931、SMP等降滤失剂，配合沥青聚合醇，保证API滤失量小于3 m L，高温高压滤失量小于8 ml，以减少滤液侵入地层深度。

（3）增强钻井液的抑制能力。使用0.5%～1.0%粘土稳定剂，以增强钻井液的抑制能力，防止油气层中粘土颗粒水化膨胀，避免因此造成油气层渗透率下降。

（4）应用屏蔽暂堵和超低渗透保护油气层技术，形成的泥饼在近井壁附近侵入地层浅，可以将钻井液及其滤液与地层完全隔离，不会渗透到地层中，起到保护油层作用。

3.3 水平井完成情况

截止到2010年6月底，长城钻探公司钻井二公司海塔项目部已经在海拉尔油区累计水平井完成井9口，希3区块7口（2009年施工5口，2010年2口），贝301区块2口（2010年），累计钻井总进尺244 220 m，水平段进尺4 388 m。希3区块平均钻井周期40.36 d，平均建井周期47.20 d，平均机械钻速为7.21 m／h；贝301区块平均钻井周期15.31 d，平均建井周期18.76 d。