Ø152mm井眼砾岩水平井钻井技术

孟祥波

（大庆钻探工程公司钻井一公司，黑龙江大庆163411）

Ø152mm井眼砾岩水平井钻井技术

孟祥波*

（大庆钻探工程公司钻井一公司，黑龙江大庆163411）

在营城组砾岩段实施Ø152mm井眼水平井钻井，集中了深井、小井眼钻井、水平井的所有技术特点与难点。通过钻井难点分析，优化技术方案，进行井眼轨迹控制技术、欠平衡钻井技术、钻头与螺杆钻具优选技术的应用，成功实施了大庆油田第一口Ø152mm井眼砾岩水平井钻探，为今后施工同类型井积累了丰富经验。

轨迹控制；套管开窗；欠平衡；砾岩；Ø152mm井眼

大庆营城组上部砾岩气藏具有埋藏深、地层研磨性强、岩石可钻性级值高等特点。为经济有效开发深层砾岩气藏，提高钻井效率，缩短钻井周期，降低钻井综合成本，在松辽盆地北部东南断陷区徐家围子断陷徐东斜坡带的一口预探水平井-徐深平34井，该井完钻斜深 4586.00m，垂深 3593.57m，水平位移长1144.62m，水平段长859.32m，三开采用Ø152mm小井眼欠平衡技术钻进，获得了成功。

1　Ø152mm井眼砾岩水平井钻井技术难点

（1）营城组砾岩可钻性差、研磨性强，首次实施Ø152mm井眼，钻头选型及使用规律难以判断。

（2）大斜度段及水平段Ø152mm井眼裸眼井段长，滑动钻进时无法有效地传递钻压，机械钻速低。

（3）采用Ø88.90mm钻杆钻进，钻具尺寸小，强度低，工具面控制十分困难，Ø120mm螺杆钻具造斜规律不易掌握，井眼轨迹控制难度大。

（4）由于三开采用Ø152mm井眼钻进，钻具内径和环空间隙小，沿程压耗大，泵压高，钻进排量受限，只能开到12～14L/s，岩屑不能及时清除，易形成岩屑床，造成井下安全隐患。

2　技术方案优化

2.1井身结构优化设计

井身结构优化设计，是成功实施深层砾岩水平井的关键。该井采用3层套管结构，井身结构优化设计见图1。

2.2井眼轨迹剖面优化设计

剖面优化设计能有效降低钻进过程中的摩阻扭矩，降低施工难度和提高中靶精度，所以徐深平34井采用变曲率双增剖面设计，如表1所示。

3　钻井工艺技术

3.1井眼轨迹控制技术

（1）增斜段轨迹控制。造斜段施工以单弯动力钻具增斜为主要钻进方式，钻具组合：Ø215.9mm钻头+ Ø172mm螺杆+Ø172mmMWD+Ø127mm加重钻杆× 10柱+Ø127mm钻杆，施工中采用1.25°单弯螺杆钻具配合超高转速牙轮钻头来实现安全、快速钻井；利用MWD随钻无线测量系统来监测井眼轨迹，通过调整滑动和复合钻进比例，获得比较稳定的井眼全角变化率，使实钻井眼轨迹与设计井眼轨迹始终相吻合。钻进至井深3726.68m，垂深3573.37m，井斜87.95°，准确命中A靶点，进入水平段施工。但是由于钻具尺寸小，柔性大，复合钻进增斜快，致使井斜增至95°，造成井眼轨迹失控，阻卡严重，决定套管内开窗侧钻。

（2）套管开窗侧钻技术。通过技术论证，在保证安全、经济、可靠的原则下，决定在3492.84m坐封斜向器，进行套管开窗侧钻。套管开窗侧钻钻具组合：Ø154mm复式铣锥+Ø88.9mm加重钻杆×10柱+Ø88.9mm钻杆。本井自3492.84m开窗至3495.34m，进尺1.50m，开窗成功。

（3）水平段轨迹控制技术。水平段施工要求钻具具有很好的稳平能力，钻具组合更改为：Ø152.40mm钻头+Ø120.00mm螺杆（双扶单弯0.75°）+Ø127.00mm浮阀+Ø120.00mmLWD+Ø120.00mm无磁钻铤×1 根+Ø120.00mm钻铤×2根+Ø88.90mm加重钻杆×1柱+Ø88.90mm钻杆+Ø88.90mm加重钻杆×10柱+ Ø88.90mm钻杆。该钻具组合应用了双扶单弯螺杆，并在下部组合中增加了2根钻铤以此提高钻具组合整体刚度，应用LWD随钻测量系统监测。该钻具组合具有很好的稳平能力，复合钻进井斜0.1°/10m微降，通过少量滑动钻进即可保证轨迹在设计靶窗范围内穿行。

3.2欠平衡钻井技术

（1）欠平衡装置选择.徐深平34井是一口探井水平井，为最小程度降低欠平衡钻井作业风险，所以采用一级井口装置，并按标准严格试压。欠平衡井口装置如下：TFZ10-3/4″×7″×4-1/2″整体式防腐套管头+FS28－ 70+2FZ28－70+FZ28－70+FH28－35+旋转控制头。

（2）欠平衡工艺。水平段采用油包水钻井液，实施欠平衡钻井。密度控制在1.10g/cm3以内，粘度50～70s，失水小于3mL。钻进过程中通过调整节流阀开度将井口回压控制在安全范围内，井口回压一直控制在2MPa以内。通过有效的利用欠平衡钻井设备，降低了欠平衡钻井风险，同时尽可能地降低钻井液密度，该井6″水平段录井气测全烃显示最大85%，做到有效发现和保护气层，直至钻进完钻井深4586.00m。

图1　徐深平34井井身结构设计图

表1　徐深平34井井眼轨迹剖面设计数据

3.3事故复杂预防技术

（1）水平井扭矩磨阻计算分析。首先利用land-mark软件，根据实钻中的钻具组合进行摩阻/扭矩预测计算，如表2所示。

表2　徐深平34井计算误差分析表

利用landmark软件所计算出来的摩阻与实测摩阻对比误差均小于10%，在工程实际的误差允许范围之内，满足施工要求，对于现场施工具有一定的指导作用。

（2）深层砾岩水平井施工安全措施：

①保证足够的泵排量，提高钻井液粘度、屈服值、降低泥浆静切力可以改善环空的净化效果；进行短起下钻破坏岩屑床。

②使用润滑剂降低泥浆摩阻系数，工程上辅以正划和倒划眼措施，保证岩屑及时返出。

③使用倒装钻具组合减少造斜井段钻柱刚性，防止钻具疲劳破坏。

④使用减磨接头避免钻柱旋转磨损套管，同时也降低了钻进扭矩。

4　现场施工效果

徐深平34井完钻斜深4586.00m，垂深3593.57m，水平位移1144.62m，水平段长859.32m，各项指标均符合设计要求，井眼轨迹设计靶点与实钻靶点数据对比如表3所示。

表3　设计与实钻技术指标对比表

5　结论

（1）合理的井身结构优化设计和井眼轨迹剖面优化设计是保证Ø152mm井眼砾岩水平井钻井成功的关键。

（2）优选了以Ø120.00mm（双扶0.75°）螺杆为主，适当增加下部钻具刚度的水平段钻具组合，应用中表现了良好的稳平效果。

（3）Ø152mm井眼砾岩水平井的成功实施，为深层小井眼水平井钻探奠定了基础。

［1］张书瑞.大庆庆深气田深井快速钻井技术［J］.石油钻探技术，2007（6）.

［2］刘硕琼.小井眼钻井技术［J］.石油工业出版社，2005.

［3］王新.塔河油田短半径水平井侧钻技术［J］.石油钻采技术，2003（1）.

TE243

A

1004-5716（2016）02-0099-03

2015-02-02

孟祥波（1982-），男（汉族），黑龙江庆安人，工程师，现从事定向井、水平井施工管理工作。