水平井钻井提速配套技术在苏里格气田的应用

2013-09-26李明波中石油长城钻探工程公司辽宁盘锦124010

长江大学学报(自科版) 2013年26期

李明波（中石油长城钻探工程公司，辽宁盘锦 124010）

苏里格气田位于长庆靖边气田西北侧的苏里格庙地区，地层条件比较复杂，井斜、跳钻严重，掉钻具、牙轮，井塌，易发电测遇阻及卡仪器等事故，严重影响了该地区水平井钻井速度的提高。导向钻井技术可以有效控制水平井井眼轨迹；个性化PDC钻头针对地层岩性、硬度和粒径，可提高钻头的单只进尺和平均机械钻速；优化井身结构和完井方案，可以减少井下复杂情况或故障，提高进尺及工作时效，加快钻井进度。苏里格气田现场实践表明，钻井提速是项系统工程，综合利用导向钻井等钻井提速配套技术，可以大大提高水平井机械钻速，缩短建井周期，提高致密砂岩气藏勘探开发效益。

1 苏里格气田工程地质特征及钻井难点

苏里格气田位于长庆靖边气田西侧的苏里格庙地区，区域构造属于鄂尔多斯盆地陕北斜坡北部中带，地层条件比较复杂，易发生各种事故[1－2]（见表1）。苏里格区块属于低压、低渗、低丰度大面积分布的岩性气藏，储层条件复杂、物性差、非均质性强、水锁伤害严重，且单井改造后产量低、递减速度快，钻水平井是开发该气田天然气的主要途径[3]。

通过对苏里格区块地层岩性特点进行分析研究，认为该区水平井钻井完井存在以下主要难点：①直罗组地层易掉块、石盒子地层泥岩易坍塌，井壁稳定问题比较突出；②刘家沟、石千峰地层可能出现较大漏失现象，防漏任务较艰巨；③目的层为气层，而水平段长且平穿目的层，防喷工作极为重要；④该区块安定及直罗组地层倾角大，防斜打直与提速的矛盾较突出；⑤水平井段长，施工中存在岩屑床，岩屑携带困难；⑥水平段长，施工后期钻具拉力、扭矩大，易发生钻具断落事故。

2 提速配套措施和技术

针对苏里格气田工程地质特征及钻井完井难点，开展了全井导向钻井、井身结构及钻具组合优化、个性化钻头设计、安全钻进等配套措施及技术研究。

2.1 导向钻井技术

水平井井眼轨迹控制技术是水平井施工的核心技术，根据地质特点、地质设计要求、剖面设计、井身结构和完钻井的钻井情况，开展导向钻井技术（PDC钻头＋螺杆＋MWD仪器），可精确控制井眼轨迹，为准确入靶提供了有效的技术保障。

2.2 PDC钻头个性化设计

钻头是破碎岩石的主要工具，钻头质量的优劣，它与岩性及其他钻井工艺条件是否适应将直接影响钻井速度、钻井质量和钻井成本。针对地层岩性、硬度和粒径，个性化设计PDC钻头，联合钻头厂家共同研制高效PDC钻头、造斜专用短刀翼、螺旋刀翼PDC钻头。通过技术攻关，优选了PDC钻头的复合片，改进了PDC钻头的设计和制造工艺，扩大了PDC钻头的适应性，增加了PDC钻头的可钻进井段，明显提高了PDC钻头的单只进尺和平均机械钻速。

2.3 优化井身结构和钻具组合

针对以往井身结构螺杆造斜率低，钻井成本高，钻井速度慢的缺点，重新对井身结构进行了优化。优化后的井身结构降低了钻井成本，加快了钻井速度。

不同井段所采取的钻具组合也不同，对于水平井而言，主要分为直井段、造斜段和稳斜段。直井段要保证井斜不超过3°，所采用的钻具组合通常为塔式钻具组合。造斜段要保证足够的造斜率以及井眼曲率的光滑。稳斜段要保证大段转盘钻进时井斜能稳定在1°范围之内。水平段施工时根据井下具体情况，优化钻具组合倒装钻具，减小下部钻具的摩阻，有效传递钻压和扭矩。

2.4 摩阻扭矩控制技术

依据前期施工情况，采取如下措施对摩阻扭矩进行了控制：①加大钻井液的投入力度，增加固、液润滑剂含量；②在钻井液中加入沥青、柴油、柱状石墨、聚合醇和降阻剂；③定期稠塞清扫，提高清岩效果，保证井眼净化；④提高净化设备使用效率，保证钻井液性能稳定，有效降低摩阻与扭矩；⑤采取“定向钻进与复合钻进”相结合的方法，根据井下实际情况随时改变短起下钻的频率和幅度，保证井眼畅通，减少托压现象，有效减小摩阻和扭矩；⑥根据不同的施工井段优选钻井参数，对钻井参数进行优化设计，采用符合井况的排量、钻压、转速；⑦优化钻具组合，精确控制井眼轨迹，使曲率平滑，使用球形扶正器，减小钻具与井壁之间的接触面积，降低摩阻与扭矩。

2.5 安全钻进技术

针对苏里格区块过去施工中常出现的刺掉钻具、下钻阻卡严重、井塌划眼、井漏及卡钻等事故和复杂情况，制定如下安全钻进技术：①为了延长钻具的使用寿命，防止刺掉钻具事故的发生，每钻完2口井，对所有钻杆的母接箍加焊一次耐磨带；每只钻头倒换一次钻具；所有下井工具的丝扣油全部采用C5-A抗咬合润滑密封脂（美国）；②一开加强测斜，确保一开打直井眼光滑。完钻后，进行短起下一次，并用60～70s的泥浆封井眼，保证表层套管顺利下入；③二开采用MWD无线测斜仪及时跟踪井斜方位，保证井身质量，并防止在测斜过程中发生井下事故；④井斜角超过30°以后，注意预防岩屑床的形成；⑤在定向前100m进行钻井液改型，采用硅聚物稳定剂钻井液，钻井液综合性能达到设计要求；⑥坚持短起下钻作业。从定向开始短起下时间间隔不超过24h或进尺不超过80m，严格控制起下钻速度；⑦自二开开始全程使用好所有泥浆净化设备，振动筛（采用120目筛布）、除砂器、离心机使用时间分别达到100%、80%、60%以上，及时清除钻井液中的有害固相。

3 现场应用效果

以上配套措施和技术现场在现场进行了应用，目前共应用水平井18口，累计完成井总进尺81225m，平均机械钻速9.86m／h，平均钻井周期48.68d，平均建井周期54.89d，水平段总长18012m，平均水平段长1000.7m。三大质量全部合格，累计节约成本6300多万元，创造出了可观的经济效益和社会效益，配套技术应用前后提速情况如表2所示。