非常规水平井Y104—1HF施工可取经验分析

邵珠磊　李学营　夏亮

摘 要：Y104-1HF井是胜利油田渤南油田Y104区块第一口非常规致密砂岩水平井，本文从钻头和钻具结构优选、轨迹控制、井下安全、钻井液等各施工方面进行施工分析，总结出有益的经验，为胜利油田非常规井施工提速提效提供借鉴。

关键词：非常规；水平井；轨迹控制；施工经验；Y104-1HF井

随着勘探开发技术的不断进步，非常规油气藏勘探开发成为胜利油田实现可持续发展的重要攻关方向。Y104-1HF井是胜利油田渤南油田义104区块第一口非常规致密砂岩水平井，该井安全、高效、顺利完钻（实际钻井周期59.98天，比设计94.74天提前34.76天），创该区块非常规水平井施工最快纪录。

1 储层地质特点

Y104区块位于埕南断层下降盘，整体构造为由南向北抬升的构造形态，地层倾角为2～6度。Y104-1HF主力含油层系为沙四段，油藏类型为高温高压、中-低孔超低渗油藏。储层以含砾砂岩为主，润湿类别为强亲水型。原始地层压力平均为44.10MPa，地层压力系数1.13-1.37，平均为1.25，油层温度平均为148.92℃，地温梯度平均为4.10℃/100m。

2 钻井工程概况

2.1 井身结构

根据本井地层特点、地层压力情况、完井工艺要求及目前钻井工艺技术状况，本井采用三开次井身结构，一开表层套管封隔松散的砂层；二开技术套管封过沙一段地层，为钻开目的层段提供井眼条件；三开套管完井。

2.2 轨道设计

本井设计垂深3660.56m，根据采油工艺的要求，井眼轨道设计尽可能平滑，采用直-增-平三段制轨道类型，这种类型技术成熟，井眼轨道简单、平滑，降低施工难度。

3 施工难点

（1）该井设计要求提前50m中靶，相当于靶前位移小了50m，增加井身剖面优化的难度；（2）该井井身结构设计为三开井，二开技术套管实际下深为2876.90m，实际完钻井深4422.56m，裸眼井段长度达1545.66m，施工难度高；（3）该井造斜点位于沙三段，自造斜点井深3079.63m开始至实际入油层井深3636.00m，存在长达556.37m的长泥岩段，该井段在施工中易存在缩径、掉块等安全施工隐患；（4）进入油层后，岩性为含砾砂岩，地层研磨性较高，对钻头和钻具等磨损比较严重，井下钻具安全受到威胁；（5）设计储层温度较高，平均温度148.92°C，保障仪器和螺杆钻具的安全和正常工作难度大，普通仪器和螺杆钻具寿命受到一定限制。

4 重点技术措施

（1）在施工中，以钻井工程设计和地质设计为依据，从井下安全的角度出发认真优化设计剖面，从源头上降低施工风险；（2）实际施工时，认真准确预算井身轨迹，保证增斜段井身轨迹平滑稳定过渡；（3）钻井泥浆方面加大投入，保证原油含量在10-20%，使其具有良好的润滑性能和携岩性能，严防泥岩段缩径和掉块现象的发生；（4）加强钻具管理，每趟钻钻具下井前必须进行钻具探伤，保障钻具的安全，避免井下事故的发生；（5）每次下钻时，自造斜点开始，每下钻300m分段循环泥浆，正常打钻时保证循环设备的完好，始终能建立循环，既保障了下钻顺利，又降低了井下温度，保障了仪器的安全和正常工作。

5 轨迹控制技术

5.1 轨道修正

设计造斜点井深3079.63m，实际轨迹参数为：井斜4.00°，方位200.10°，水平位移39.89m，投影位移34.59m，闭合方位234.91°，水平位移较大，按照原设计定向钻进已不能中靶，因此需要修正轨道设计。由于正位移的存在，且地质设计要求提前50m中靶，因此增斜段必须先压低造斜率，然后提高造斜率中靶，增加了实际轨迹控制的难度。

5.2 第一增斜段施工（3041.00～3447.50m）

钻具组合：Φ215.9mmHJT517G钻头+Φ172.00mm*1.25°动力钻具+411×410回压凡尔+Φ168.00mm无磁钻铤+Φ166.00mm无磁悬挂短节+Φ127.00mm无磁承压钻杆+Φ127.00mm加重钻杆*25根+Φ127.00mm斜坡钻杆*99根+411*520配合接头+Φ139.70斜坡钻杆。钻进参数：钻压120～160KN，转速50rpm，排量28～30L/s，泵压16～18MPa；为保障初始造斜定向成功，使用HJT517G牙轮钻头，增斜效果较好，满足实际轨迹需要，根据实际轨迹情况采取滑动钻进和复合钻进相结合的方式，平均造斜率8.29°/100m。

5.3 第二增斜段地质导向施工（3447.50～3744.00m）

钻具组合：Φ215.90mm钻头+Φ172.00mm×1.50°（1.25°）动力钻具+411×410回压凡尔+Φ172.00mmFEWD+Φ172.00mm无磁悬挂短节+Φ127.00mm无磁承压钻杆+Φ127.00mm斜坡钻杆（长度根据实际情况确定，使得加重钻杆位于井斜45°以上）+Φ127.00mm加重钻杆+Φ127.00mm钻杆+411×520配合接头+Φ139.70mm钻杆。钻进参数：钻压140～160KN（20～60KN），转速50rpm，排量28～30L/s，泵压16～18MPa；本井段共用三趟钻，第一趟钻下入型号为M5365L的PDC钻头，使用效果不甚理想，平均增斜率只有8.08°/100m，無法满足设计要求，同时，定向时，托压粘附严重，钻井时效较低，故换成牙轮钻头后，增斜效果较好，顺利找到油层，钻至水平段。本段井斜由37.30°逐渐增大至80.40°，属于大井斜、高造斜率井段，且随着垂深的增加，地温越来越高（第一增斜段后期，井深3447.50m处地层静止温度已达119.40°），因此，为了保证下钻顺利和仪器的安全，自井深3447.50m开始，每躺钻进行分段循环下钻，自造斜点开始，每下钻300m，循环一次，保证下钻顺利到底和降低井底温度，保证仪器的安全使其能正常工作。

5.4 水平段施工

钻具组合：Φ215.90mmHJT517G牙轮钻头+Φ172.00mm×1.25°动力钻具+411×410回压凡尔+Φ208.00mm扶正器+Φ165.00mm无磁钻铤+Φ172.00mm无磁悬挂短节+Φ127.00mm无磁承压钻杆+Φ127.00mm斜坡钻杆+Φ127.00mm加重钻杆*25根+Φ127.00mm钻杆+411×520配合接头+Φ139.70mm钻杆。钻进参数：钻压140～160KN，转速40～50rpm，排量28～30L/s，泵压17～18MPa；自进入油层后，储层含有砾石，地层研磨性增强，尤其是进入水平段后，对钻头及各类钻具磨损较严重，使用HJT517G牙轮钻头纯钻时间20h就已经到达钻头极限，使用M5365L型号PDC钻头，磨损较严重，且平均机械钻速低。后换成高强度保径的MD517HX和HF547HDY牙轮钻头后，使用纯钻时间可达40小时以上，钻井时效明显提高。

6 钻井液技术

一开采用膨润土浆开钻，定时补充增粘剂，保持钻井液具有较强的携带和悬浮能力，严格控制钻井液中的劣质固相含量和低密度固相，维持钻井液膨润土含量在（30～45）g/L，满足大井眼钻进需要。二开上部地层岩性胶结疏松，易发生坍塌，采用聚合物防塌钻井液体系，抑制地层粘土造浆，满足快速钻进的需要；二开下部沙河街组地层易坍塌掉块，采用了聚合物防塌钻井液体系。三开采用具有较强抑制防塌性能的聚合物（铝胺基）润滑防塌钻井液体系，增斜段提高SMC、SMP-Ⅱ的加量至3～4%，以提高钻井液的抗温能力、热稳定性，控制HTHP失水在12ml以内，加入10～15%原油，并配合2%的固体润滑剂LSW，同时加入0.3～0.5%抗高温表面活性剂SP-80，做到充分乳化，降低摩阻提高井浆的防卡润滑性；水平段提高原油含量至15～20%，提供提高油水比和使用固体润滑剂LSW降低摩阻，增强钻井液润滑能力，最大限度降低管柱摩阻。使用好固控设备，震动筛布目数由160、180，逐步提高到200，除砂器100%使用。严格控制钻井体中的劣质固相含量和低密度固相。根据需要，间断使用离心机。

7 随钻测量仪器选择

针对本井裸眼井段长井眼轨迹较复杂且储层高温、高压的特点，选用了从美国Halliburton公司进口性能较稳定的MWD650无线随钻测斜仪，并采用了先进的FEWD地质导向随钻测斜仪，可以随钻进行地层评价、地质导向，并能随钻录井，有效控制了井眼轨迹，顺利找到油层并保证水平段在油层中穿行，为全井顺利完钻奠定了基础。

8 认识及建议

（1）对于造斜点较深的水平井，由于直井段很难做到绝对打直，斜井段施工前根据直井段轨迹数据对设计轨道进行修正是非常必要的；（2） 增斜段施工時由于普通PDC钻头对钻压反应极为敏感，导致工具面不稳，增斜效果差，不建议使用PDC钻头，建议全用牙轮钻头或者定向专用PDC钻头，以利于准确控制井眼轨迹；（3）当井斜超过45°后，每次下钻采取分段循环，及时清除井内岩屑，有利于顺利下钻到底；同时可以降低井底温度，保障仪器的安全。（4）水平段钻进时，采用1.25°五瓣直棱扶正器高温螺杆配合欠尺寸扶正器使用，提高了复合钻进的比例，且高温螺杆寿命较长，有效提高了钻井时效。（5）对于含砾地层钻进时，建议使用高强度保径的牙轮钻头，提高钻井的时效的同时，减小掉牙轮事故的发生的几率。

参考文献

[1] 韩来聚，周延军，唐志军.胜利油田非常规油气优快钻井技术[J].石油钻探技术，2012，34（3）：11-15.

[2] 曹向峰，吴明波.非常规致密砂岩长水平段水平井井眼轨迹控制技术[J].科技创新与应用 2012，01：25-26