华北油田雁63断块丛式井快速钻井技术

张炳顺 谭勇志 张贵全 孙 斌 王 栋 陈立震

（中国石油渤海钻探定向井分公司，河北任丘 062550）

华北油田雁63断块丛式井快速钻井技术

张炳顺 谭勇志 张贵全 孙 斌 王 栋 陈立震

（中国石油渤海钻探定向井分公司，河北任丘 062550）

随着定向井技术的不断完善，丛式井钻井技术现已在国内各大油田广泛应用。华北油田雁63断块根据地质构造特征采用了定向丛式井开发，井眼采用五段制井眼轨道设计剖面，该区块布井多，井网密，整拖距离5 m，上直段并行井段长，井间碰撞因素较多，钻井施工过程中绕障难度大，对井眼轨迹控制和监测技术要求高。针对华北油田雁63断块丛式井特点在实钻过程中采用了定向剖面优化设计，MWD无线随钻定向与监测，及时调整井眼轨迹，保证了井眼轨迹的规则，减少了后期采油杆管的偏磨效应，施工过程中通过优化钻井参数、简化钻具结构、严格控制轨迹、优化钻井液体系等技术措施实现了安全快速钻井。

雁63断块； 丛式井； 防碰绕障； 轨迹控制； 快速钻井

华北油田刘李庄油田区域构造位于河北省饶阳凹陷高阳低凸起和蠡县斜坡的北部倾末端，是冀中坳陷与饶阳凹陷的结合过渡带［1］。受潜山基底形态的控制，第三系地层沿基底不整合面自西南向东北层层披覆其上。井区为一受北东向西掉断层和近南北向西掉断层控制的断阶构造。地层产状向东北抬起，西南倾覆，地层倾角较缓。成岩环境：Es1下储层为三角洲前缘亚相沉积砂体，E3s上段储层为三角洲平原分流河道沉积砂体。物性特征：据电测解释资料统计雁63-95井区Es1下段平均孔隙度为12.86%，平均渗透率为12.75 mD；E3s上段平均孔隙度为13.13%，平均渗透率为18.73 mD，属于中孔-低渗储层。E1s下段储层厚度为9 m左右，E3s上段储层厚度为40 m左右，砂体发育稳定。根据试油资料分析，井区压力系数为0.85～1.02，属正常压力系统。

1 雁63断块丛式井快速钻井技术

雁63断块位于河北省安新县刘李庄镇，属村镇人口密集地区，由于地面条件限制，为加快勘探开发速度，节约钻井成本，完善采油工艺，便于集中开采和管理，雁63断块井网布丛式井以一拖二、一拖三、一拖四为主。雁63断块常规定向井井身结构均采用一开374.6 mm井眼，一完钻井深为120～200 m；二开采用215.9 mm井眼，完钻垂深为2 970～3 000 m。由于馆陶组地层岩石胶结疏松不稳定，并底有杂色细砾岩，故造斜点一般均避开馆陶组。最大井斜为 8～30°。由于 E1s下段有较大段油页岩，自然降斜趋势明显，故剖面类型以直—增—稳—微降4段式和直—增—稳—降—直5段式居多。优化后的剖面类型利用了特殊层位的固有属性，减少了钻井过程中的轨迹调整，降低了钻井风险，可大幅度地提升钻井速度。丛式井施工过程中，优化各项关键技术也是提升钻井速度、节约钻井成本的重中之重。

1.1 简化钻具结构、优化钻井参数

一开钻具组合均采用塔式钻具组合，且同一井组采用相同的钻井参数。一开防斜打直是丛式井施工中的关键。

Ø374.6 mm3A+Ø203 mm双母接头（托盘）+Ø165 mm无磁钻铤×2根+Ø165 mm螺旋钻铤×1根+Ø127 mm18°钻杆若干。

钻井参数：钻压：10 ～30 kN；转速：55 r/min、152 r/min ；排量 34 L/S；泵压 7～10 MPa；钻头喷嘴组合：12 mm×12 mm×12 mm。

二开钻具采用1.25°单弯螺杆+MWD组合，简化钻具中不必要的刚性结构，用加重钻杆代替部分螺旋钻铤，精选钻具，减少配合接头的使用数量，下井前对无磁、接头等探伤，钻杆下井前仔细检查台阶、丝螺纹、本体，防止钻具因疲劳破坏、应力破坏后下井给施工带来巨大安全风险。

Ø215.9 mmPDC+Ø172 mm1.25°双扶单弯螺杆+Ø165 mm浮阀+Ø165 mm无磁钻铤×1根+Ø165 mmMWD悬挂短节+Ø165 mm无磁钻铤×1根+Ø165 mm螺旋钻铤×1根+Ø165 mm配合接头+Ø127 mm加重钻杆×15根+Ø127 mm18°钻杆若干。

钻井参数：钻压20～60 kN；转速55 r/min；排量34 L/s；泵压：13～18 MPa；钻头喷嘴组合：14 mm×14 mm×12 mm×12 mm/16 mm×16mm×14 mm×14 mm。

该套钻具组合定向造斜率5.5～6 （°）/30 m，完全满足丛式定向井设计造斜率2.7～3 （°）/30m的要求，定向造斜井段采用定向加复合结合方式，较大程度地提升了斜井段机械钻速。由于雁63断块地层硬质不均，软硬夹层较多，钻具复合自然降斜率0.5～1.1 （°）/30 m，尤其是钻穿沙一下段油页岩井段复合降斜率高；在东营组底至沙一上段方位小漂，漂移率为0.2～0.5 （°）/30 m，在沙一下段至沙二三段方位大漂，漂移率为0.2～0.7 （°）/30 m。

根据雁63断块地层明化镇和馆陶组泥砂岩互层较多、东营组大段泥岩、沙一上部泥岩含量重、沙二三段泥岩质纯、性硬等特点，及时调整改变钻井参数和技术措施，防止钻头泥包、轨迹失控等复杂情况发生。

1.2 丛式井防碰技术

雁63断块丛式井施工整托距离一般均4～5 m左右，二开即采用单弯螺杆加MWD严格监控，且同一平台施工井均采用同一根MWD探管或同批次校核探管，尽可能地减少了2种或以上仪器之间的误差，单井完井用多点校核。防碰扫描采用MWD与防碰井MWD数据，MWD与防碰井完钻多点数据2套仪器进行对比扫描，极大程度地减小仪器误差范围。由于雁63断块丛式井防碰施工中上直段并行井段较长，为使防碰距离始终处在可控范围，一般在二开后小定向，将井斜调至1～2°，使正施工井眼与防碰井眼分离，分离方位避开老井眼和其他待钻井。在防碰井段每30 m测斜1次，特殊井段加密测斜，严格监控MWD数据磁场强度、地磁倾角，并根据测斜数据绘制防碰图，严格监控井眼走向，计算防碰距离，预测待钻100 m防碰间距，若发现井距有靠近的趋势及时采取措施。在两井并行井段钻进时，由副司钻以上人员操作刹把，控制钻压，均匀送钻，如果发现有钻速突然加快、放空、蹩跳等现象立即停止钻进，将钻头提离井底，分析情况后再决定下步措施。震动筛有专人负责观察、捞取砂样，如有垮塌掉快、铁屑、水泥块等异常现象，立即停钻分析原因。

下面就雁63断块一平台雁63-151、雁63-152X、雁63-158X、雁63-157X一托三井组情况做简单描述。雁63-151、雁63-152X、雁63-158X、雁63-157X井组是由渤海钻探钻井四公司40689队承钻，渤海钻探定向井公司负责丛式井技术施工的平台井。雁63-151是井组中的第1口井，也是一口直井，二开采用单弯马达加MWD监控井身轨迹，防斜打直，为下几口待钻井做了较好的铺垫。雁63-152X、雁63-158X、雁63-157X依次整托4.98 m、5.07 m、5.02 m，井组内各井设计及实钻最近距离见表1、表2。

表1 井组内各井设计最近距离 m

该井组施工过程中雁63-152X、雁63-158X、雁63-157X分别在井深220 m、400 m、340 m处小定向将井斜调整为1～2°，使正钻井眼与防碰井眼分离，下部并行井段长度，实现上直段并行井段高效地复合快速钻进，同时严控直井段位移，必要时调整井身参数，防止位移超标、轨迹失控，为下步造斜打下良好的基础。

表2 井组内各井实钻最近距离 m

丛式井的防碰工作除了要有先进准确的MWD监测和井下可以随时调控轨迹的单弯螺杆之外，更离不开定向井施工方和钻井方制定完备的技术措施和各相关工作人员的紧密协作，才能实现快速安全钻井。

2 钻井液技术措施

雁63断块钻井液施工针对断块地层特点，东营组造浆、馆陶底砾岩及沙河街组油页岩易漏、易垮塌、掉块等特点，明化镇馆陶组等上部地层钻井液的密度保持低密度低黏切，用FA-368控制上中部的地层造浆和膨润土含量，密度控制在1.12～1.16 g/cm3，黏度维持在40 s左右，失水维持在5 mL附近。馆陶底砾岩及沙河街组油页岩井段，施工中逐步增加FT-103、细目钙、DCL-1等至1.5%左右，加入足够的防塌剂、降失水剂，改善滤饼质量，降低高温高压失水，屏蔽井壁、减少钻井液对储层的损害，稳定井壁。东营组大段以泥岩为主的紫红色泥岩、灰绿色泥岩和细砂岩互层井段易发生钻头泥包，在1 900 m左右添加液体润滑剂，防止泥包现象发生，并改善钻具和滤饼之间的润滑性，确保钻井液摩阻因数在设计范围内，井下动载正常。造斜及降斜前加入1%～2%抑制剂控制地层水化分散、1%～2%液体润滑剂降摩阻，滤饼摩擦因数控制小于0.15，其后根据摩阻及井下情况及时补充维护，保证定向或稳斜调整井身参数时不托压，确保井下安全。由于雁63断块机械钻速高，各井施工过程中钻井液固相含量的控制都要有效使用离心机、除砂器等固控设备，及时清除有害固相保持钻井液清洁。钻完进尺后通井，充分循环钻井液确保携砂干净，根据井下情况适量加入FT-103、细目钙、DCL-1封闭下部井段，确保电测、下套管的顺利进行。

自2011年12月31日至2012年7月29日，渤海钻探钻井四公司40689队在雁63断块共交井17口，完成总进尺51 395 m，单井平均进尺3 024.24 m，单井平均纯钻时间77.16 h，平均单井机械钻速达到40.36 m/h，平均月速9 068.12 m/台·月，单井平均钻井周期、建井周期分别6 d和11.96 d，比单井设计平均建井周期32.55 d缩短了20.59 d。其中最短钻井周期4.65 d（雁63-149X），最高机械钻速达 53.32 m/h（雁 63-149X），最短建井周期10.08 d（雁63-173、雁63-157X）。

3 结论

（1）雁63断块丛式井防碰工作制定技术措施，采取小定向，及早与防碰井分离，减少并行井段，严格监控MWD数据中磁场强度、地磁倾角，实时绘制防碰扫描图、监控井眼走向，相关人员密切协作，取得了较好的效果。

（2）根据雁63断块地层特点优化井身结构，简化钻具组合，优化钻井参数。根据地层硬质不均、钻具组合自然降斜和漂移等特点调整最大井斜和初始闭合方位，减小稳斜段或下部地层调整次数，为快速钻井赢得宝贵时间。

（3）钻井液在明化镇、馆陶组采用低黏切，东营组控制造浆和膨润土含量；馆陶底砾岩及沙河街组油页岩井段，加入足够的防塌剂、降失水剂，改善滤饼质量，降低高温高压失水；定向段稳斜段及时补充液体润滑剂，降低摩阻，防定向托压，为快速钻井提供良好的环境。

（4）随着石油钻井工艺的不断创新与发展、先进的测量仪器、复合导向钻井技术的不断完善和对区块地层的不断探索和尝试。丛式井快速钻井技术可以大幅度地缩短对地层的浸泡时间，减少对油气层的污染，降低钻井风险，从而达到节约钻井成本的目的。

［1］ 赵书怀，吕翠艳，毛琼.雁107砾岩油藏储集类型及对注水开发的影响［J］.西南石油学院学报，2007，29（3）：71-74.

［2］ 杨春和，王树彬，申子臣，等.多目标垂直靶区定丛井井眼轨迹控制技术［J］.油气田地面工程，2010，29（9）：80-81.

［3］ 王兴武.薄油层水平井轨迹控制技术［J］.钻采工艺，2011，33（6）：127-129，36.

（修改稿收到日期 2013-08-11）

Fast drilling technique of cluster wells in Yan63 Block of Huabei Oilfield

ZHANG Bingshun, TAN Yongzhi, ZHANG Guiquan, SUN Bin, WANG Dong, CHEN Lizhen
（Directional Well Technology Services Branch,Bohai Drilling and Exploration Engineering Company,Renqiu062550,China）

With the improvement of directional well drilling teachnique, cluster well drilling technique has been widely accepted in domestic oil fields. It is also conducted in Yan63 Block of Huabei Oilfield based on the geological characteristics. Five-section wellbore track was designed. The area is featured with big amount of wells, large well pattern density, long vertical well section, many well collision factors, and large difficulty of obstacle avoiding during drilling, so it need more requirement for wellbore trajectory control and monitoring. In view of the features above, in the real drilling process, directional profile optimization design and wireless MWD direction and monitoring are used to adjust well trajectory timely, which guarantees the wellbore shape, leading to less eccentric wear in later production. During the drilling process, quick drilling with safety is achieved through optimizing drilling parameters, simplifying drilling tool structure, strictly control trajectory, and optimizing drilling fluid.

Yan63 Block; cluster well; anti-collision running; trajectory control; fast drilling

张炳顺，谭勇志，张贵全，等.华北油田雁63断块丛式井快速钻井技术［J］. 石油钻采工艺，2013，35（5）：13-15.

TE242

：A

1000–7393（2013） 05–0013–03

张炳顺，1964年生。1984年毕业于江汉石油学院钻井工程专业，长期从事钻井、定向井、水平井技术研究和管理工作，公司一级专家，高工。电话：0317-2750809。E-mail: gcjs_zbs@cnpc.com.cn。

〔编辑 薛改珍〕