林中9区块水平井钻井实践及认识

2015-10-21高鲁军

科学与技术 2015年2期

摘要：为加快林中9区块水平井钻井速度，确保固井质量，缩短建井周期，本文通过对该区块水平井施工难点进行分析，总结了施工过程，探讨了井眼轨迹控制，防卡钻和稳定井壁及提高水平井固井质量措施，对指导该区域钻井有一定的借鉴作用。

关键词：林中9区块；水平井；钻井；轨迹控制；固井

作者简介：高鲁军，2012年毕业于中国石油大学（华东）石油与天然气工程专业，助理工程师

一、背景介绍

林中9区块位于林樊家油田西南部。该区块为不整合油藏，平面上砂体展布不连续，目的层孔店组与上覆馆陶组地层呈明显的角度不整合接触。油层分布在各砂层组构造高部位，平面分布零散，纵向上含油砂体多，含油小层多、油水关系复杂，识别难度大。该区块储层沉积相为河流相沉积。储层岩性主要为细砂岩和粉砂岩，岩性细、成岩性差、胶结疏松。

二、施工难点：

（1）该区块油层分布在各砂层组构造高部位，平面分布零散，含油小层多、油水关系复杂，识别难度大。

（2）井眼轨迹控制难度大。随着水平段的延伸，井眼摩阻随之增加，钻压传递困难。该储层为河道走向，钻进时易脱离油层，井眼轨迹控制难度较大。

（3）防卡钻和井壁稳定难度大。随着井深的增加，摩阻扭矩逐渐增大，易发生卡钻事故，井眼受到力学和化学两方面的影响加剧，其稳定性变差，易发生坍塌；在斜井段和水平段，形成的岩屑床，易造成卡钻；由于短程起下钻和划眼次数多，造斜、增斜、稳斜和扭方位等工序复杂，全角变化率较大，易形成键槽而发生键槽卡钻。

（4）水平井固井质量难以保证。在大斜度井段和水平段，套管在自身重力下易靠近井壁下侧，套管安全下入难，同时严重影响岩屑携带和注水泥驱替效果，影响固井质量。固井后，打捞免钻塞时，钻杆与套管碰撞，严重影响水泥胶结质量。

三、水平井施工情况及措施

3.1 一开

钻具组合：13 5/8"牙轮钻头+7"钻铤×2柱+5"加重钻杆×5柱+5"钻杆

钻进参数：钻压30～50KN，转盘转速90～120r/min，排量60～65L/s

（1）一开清水开钻，利用地层粘土自然造浆，一档轻压吊打出钻铤后，换二档钻进，井深100m左右时双泵钻进，保证井眼开放，钻完一根划眼一遍，修复井壁，确保套管下入。

（2）完钻后，调整钻井液性能，提高粘度至40s左右，使钻井液具有良好的悬浮性，起钻前，充分循环，保证井眼畅通。

3.2 二开

（一）二开直接下入动力钻具，减少起钻次数。

钻具组合：9 1/2"牙轮钻头+Φ197mm动力钻具+7"无磁钻铤×1根 +MWD+无磁承压×1根 +5"加重钻杆×5柱+5"钻杆

钻进参数：钻压40～80KN，转盘转速90 r/min，排量32～34L/s

（1）二开轻压吊打出表层3根后，换二档钻进，早开泵晚停泵，减小岩屑沉降速度，提高接单根效率，防止沉砂卡钻。禁止长时间定点循环，防止井塌等复杂情况发生。测斜期间，机房降转速，防止造成大肚子井眼，影响后续施工。

（2）定向后，加强划眼，刮拉井壁，消除虚厚泥饼，降低泥饼的摩擦系数，防止卡钻。

（3）改小循环前，采用细水长流的方式不断补充胶液，确保粘土及时絮凝沉淀，抑制上部地层过早造浆，确保打出开放型井眼。改小循环后，使用好固控设备，清除有害固相。

（二）根据地质设计要求下入地质导向

钻具组合：9 1/2"牙轮钻头+Φ197mm动力钻具+7"无磁钻铤×1根 +FEWD/LWD+无磁承压×1根 +5"加重钻杆×5柱+5"钻杆

钻进参数：钻压80～100KN，转盘转速60～70r/min，排量30～32L/s

（1）采用倒置鉆具组合，下钻时控制好下放速度，观察好钻井液返量。

（2）进入水平段前，调整钻井液性能，使钻井液具有较好的携岩能力，较低的滤失量，利用固控设备消除有害固相，含砂量控制在0.5%以下。

（3）进入水平段后，每钻进150m左右搞一次短起下，疏通井眼。起钻时严禁硬拉硬拔，防止拔塌井眼，下钻时观察好返量，测量好后效。

3.3 井眼轨迹控制措施

（1）针对该地区目的层为河道走向，井眼轨迹易脱离目的层，钻具结构中加入无磁承压钻杆，加长无磁环境，提高测量数据的精确性。

（2）复合钻进与滑动钻进交替进行。坚持“少滑动，多旋转，微调勤调”原则，保证井眼规则，井壁稳定。

（3）优化钻具结构。采用倒置钻具组合，将加重钻杆接于井斜较小的井段，斜坡钻杆置于斜井段和水平段，保证钻压能有效地传递到钻头上，并减少粘卡的机会[1-3]。

3.4 防卡钻和稳定井壁措施

（1）增大排量，控制环空返速，减缓岩屑床的形成。环空返速是影响井眼净化的主要因素，但过高的环空返速将会对井壁造成严重的冲蚀，因此在减缓岩屑床形成的同时控制环空返速和排量。

（2）钻进过程中配合短程起下钻、分段循环和划眼等措施，消除岩屑床。当井斜角超过30°后，适当搞短起下，有效清除岩屑；换钻头下钻时，分段循环钻井液，利于消除岩屑；如果岩屑床较为严重，需要多次划眼消除岩屑床。

（3）严格控制钻井液固相含量和滤失量。固相含量高，滤失量大，井壁易形成虚厚泥饼，增大了滤饼摩擦系数，造成黏附卡钻。滤饼厚且松，胶结性差起钻时易造成井眼垮塌。钻井液滤失量大，地层吸水膨胀，造成缩径。因此钻进中随时补充高分子聚合物，增强钻井液的悬浮、携岩能力；充分使用好除砂器和离心机等固控设备，彻底消除钻井液中的有害固相，保证较低的含砂量；加入降滤失剂，控制钻井液滤失量；加入防塌剂，使形成的滤饼致密坚硬，有效封堵和保护储层 [3-4]。

3.5 提高水平井固井质量措施

（1）下套管前认真通井，疏通井眼，保证优质的井眼，利用旋转管柱降低摩阻，提高下入能力，或用游车大钩的自重往井下推动套管；下入40根左右套管，利用套管循环接头循环钻井液，减小下套管摩擦力，降低卡套管的可能性。

（2）安装套管扶正器，确保套管居中。由于套管在自身重力作用下易靠近井壁下侧，引起套管偏心，严重影响岩屑携带和注水泥驱替效果，因此选择安装扶正器的最优间距，使扶正器所受的侧向力尽可能减小，套管居中程度最高。

（3）下套管完毕后，有效循环钻井液，彻底将井内沉积的岩屑清洁干净，消除井壁和套管壁上的虚滤饼，增强水泥浆和套管壁、井壁的胶结，提高固井质量[5]。

（4）固井后捞免钻塞时，控制下放速度，减轻钻杆与套管壁的碰撞强度，降低对固井质量的影响。

四、结论

（1）水平井施工中，搞好直井段防斜打直，为增斜段及水平段施工奠定基础。

（2）通过加长无磁环境，优化钻具结构，复合与滑动钻进相结合，加强井眼轨迹控制，尽量避免井眼轨迹大幅度波动。

（3）优化钻井液性能，提高其携岩能力，稳定井壁。定期搞好短起下，及时清除岩屑床，防止井下复杂情况发生。

（4）加强完井作业监控，保证下套管顺利和固井质量。

参考文献

[1] 牛洪波.大牛地气田长水平段井眼轨迹控制方法 [J].天然气工业，2011，31（10）：64-67.