扎哈泉地区水平井钻井提速技术探讨

杨启恩，姜双奎，钟原，牛刚强，张闯，杨云书，张顺世，王波

中国石油青海油田分公司钻采工艺研究院（甘肃敦煌736202）

扎哈泉地区水平井钻井提速技术探讨

杨启恩，姜双奎，钟原，牛刚强，张闯，杨云书，张顺世，王波

中国石油青海油田分公司钻采工艺研究院（甘肃敦煌736202）

青海油田扎哈泉地区的第一口致密油水平井扎平X1井，在N1地层钻井过程中机械钻速慢，由此造成该井钻井周期长达194.63d、完井周期210.85d，N1地层机械钻速仅为0.94m/h。2015年部署在扎哈泉地区的扎平X2井、扎平X3井、扎平X4井3口水平井，通过工厂化钻井模式及井区管理模式的改变和技术创新，使机械钻速大幅提高，为今后在扎哈泉地区的水平井施工积累了丰富经验。

致密油；工厂化钻井；青海油田

扎哈泉斜坡区位于青海省柴达木盆地西部南区，包括跃东断鼻、扎哈泉构造及乌南-绿草滩斜坡3个三级构造［1］。为了进一步落实扎哈泉含油气性，2011年钻探了扎2井，完钻井深3 500m，完钻层位上干柴沟组（N1）下部。在N1地层解释出油层21.2m/7层，对3 292.5～3 303.5m井段压裂后用4mm油嘴油管控制放喷，日产油17.35m3，从而发现了扎哈泉地区某区块N1油藏。截至目前，扎哈泉构造某区块共钻井15口，均钻遇N1地层，均见到良好油气显示，试油的12口井中有9口获得工业油流。

1 扎哈泉某井区三压力剖面及岩石可钻性分析

扎哈泉构造纵向上共揭露了7套地层。其中上干柴沟组（N1）：岩性以棕灰色、棕褐色、灰色泥岩、砂质泥岩、泥质粉砂岩为主，夹棕灰色、灰白色细砂岩、粉砂岩和少量的灰白色灰质泥岩、棕灰色含砾不等粒砂岩［2-3］。

扎哈泉地区上干柴沟组（N1）地层强度高，机械钻速低；据扎哈泉地区完钻井统计数据得出，N1地层钻井进尺占总进尺20%左右，所用的钻井时间占钻井周期的55%左右。

研究区下部地层岩性差异大，硬夹层及互层较多，地层强度高，可钻性差，影响了机械钻速。

2 扎平X1井实钻分析

2.1 扎平X1井基本情况

扎平X1井设计完钻井深4 209.83m，垂直井深3 285.07m，A靶点水平位移249.79m，B靶点水平位移1 051.14m。

扎平X1井于2013年8月26日-12月10日，一开、二开、三开下PDCΦ215.9mm导眼钻至3 520m，在井段2 850～3 520m打水泥塞回填。2014年2月23日-6月9日钻开环空塞，侧钻，钻至井深4 220m下套管完井。

2.2 扎平X1井造斜段（3 000～3 400m）钻井情况

在施工过程中，由于地层硬，脱压严重，导致造斜率低，而且方位漂移严重，复合钻进增方位［4］。为控制井眼轨迹确保中靶，导致定向井段较多。控制轨迹时及时调整方位，将方位控制的小于2°～3°，复合钻进增方位，就自动达到设计要求。

2.3 扎平X1井水平段（3 400～4 220m）钻井情况

在水平段，复合钻进增斜趋势很大，一个单根增斜0.3°～0.7°，为控制井斜每根单根定向1.5～2.5m，以控制井斜。由于该井目的层薄，物性差，各方协调配方，实时调整井眼轨迹，钻头位置控制在含油显示最好的细砂岩部位。

2.4 扎平X1井机械钻速分析

1）一开井段398m，纯钻进时间为36h，机械钻速为11.05m/h。使用型号是SKG124的三牙轮钻头，钻速较高。

2）二开井段398～2 600m，纯钻进时间为168h56min，机械钻速为13.03m/h。使用1只三牙轮钻头和2只PDC钻头，钻速较高。

3）三开打导眼井段2 600～3 520m，常规纯钻进时间为331h29min，机械钻速为2.33m/h，机械钻速较快。取心纯钻进时间为133h30min，机械钻速1.11m/h，机械钻速较慢。该井段使用了4只PDC钻头、2只三牙轮钻头、5只取心钻头。

4）三开定向井段3 000～4 220m，纯钻时间为1 431h32min，机械钻速为0.85m/h，机械钻速慢。该井段使用了5只PDC钻头、3只三牙轮钻头。

5）扎平X1井机械钻速低的井段主要集中在3 000～4 220m，钻井液密度为1.42～1.48g/cm3。该地层有以下特点：地层硬，造斜率低，方位漂移严重，造斜率不易控制，地层泥质含量高，水敏性强；水平段长，井斜不易控制、泥浆比重高等技术难点。

3 工厂化水平井钻井技术

油气开发中的“工厂化”作业，是应用系统工程的思想和方法，集中配制人力、物力、投资、组织等要素，以现代科学技术、信息技术和管理手段，改进传统石油开发施工和生产作业方式，达到增效降本目标。

3.1 工厂化水平井基本情况

2015年5月某井区工厂化水平井按时开钻，目前扎平X3井、扎平X4井都已完井。扎平X3井完钻井深4 500m，水平井井段3 500～4 500m，段长1 000m。钻井周期89.88d，完井周期105.88d，机械钻速5.70m/h。扎平X4井完钻井深4 630m，水平井井段3 400～4 630m，段长1 230m，钻井周期112.06d，完井周期135.06d，机械钻速4.63m/h。

3.2 工厂化水平井布井方式

某井区工厂化水平井采用三维水平井与二维水平井相结合的方式，其中扎平X4井是二维水平井。扎平X3井和扎平X2井是三维水平井［5］。

与常规水平井相比，三维水平井轨迹控制参数由2个提高到4个，轨迹精确控制难度大，如图1所示。

工厂化平台共布3口水平井同时钻井作业。地质目标要求扎平X2井钻达入靶点后沿121.99°方向完成1 000m水平段，扎平X3井钻达入靶点后沿121.67°方向完成1 000m水平段，扎平X4井钻达入靶点后沿304.63°方向完成1 205m水平段。

图1 三口水平井井口位置关系示意图

3.3 工厂化水平井轨迹设计

3.3.1 扎平X2轨迹

采用“直-增-稳-降-增-平”井眼轨迹剖面。设计在1 100m井深朝222°方向预增斜至14°左右井斜后稳斜钻进（根据靶区调整稳斜段长），后吊直钻进至井深2 978m朝靶体要求方位（121.99°）增斜、水平段钻进。

3.3.2 扎平X3井轨迹

采用“直-增-稳-降-增-平”井眼轨迹剖面。设计在1 200m井深朝21°方向预增斜至14°左右井斜后稳斜钻进（根据靶区调整稳斜段长），后吊直钻进至井深2 991m朝靶体要求方位（121.67°）增斜、水平段钻进。

3.3.3 扎平X4井轨迹

采用“直-增-稳-增（扭）-平”井眼轨迹剖面。设计从造斜点2 820m开始朝220°方向预增斜至8°左右井斜后稳斜钻进（根据靶区调整稳斜段长），后朝靶体要求方位（304.63°）增斜扭方位、水平段钻进。

3.4 工厂化水平井效果分析

3.4.1 直井段提速效果明显

扎平X3、X4井直井段钻井周期30d，相比扎平X1井41d缩短了26.8%，扎平X4井直井段使用钻头4只，钻速14.8m/h，相比扎平X1井钻头减少了4只，机械钻速提高了69.1%。扎平X3井直井段使用钻头4只，钻速13.4m/h，相比扎平X1井钻头减少了4只，提速52.5%。

3.4.2 造斜井段机械钻速成倍提高

扎平X3井造斜段周期17d，扎平X4井13d，平均15d，相比扎平X1井33d缩短了54.5%。

扎平X4井造斜段使用钻头3只，钻速1.99m/h，相比扎平X1井钻头6只减少了3只，机械钻速提高了1.6倍；扎平X3井造斜段使用钻头4只，钻速2.6m/h，相比扎平X1井钻头减少了2只，提速2.6倍。

3.5 工厂化水平井钻井技术与扎平X1井对比

工厂化水平井已完钻水平井3口，与扎平X1井相比，平均钻井周期由201.99d下降至96.10d，缩短了49%，提速效果明显。

4 结论

1）致密油是指夹在或紧邻优质生油层系的致密储层中，未经过大规模长距离运移而形成的石油聚集。青海油田所在柴达木盆地致密油资源丰富，具有很大的勘探开发潜力，但与以往开发的常规油藏相比，其成藏机理更复杂、勘探难度更大。

2）扎平X1井机械钻速低的井段主要集中在3 000～4 220m，钻井液密度为1.42～1.48g/cm3。该地层有以下特点：地层硬，造斜率低，方位漂移严重，造斜率不易控制，地层泥质含量高，水敏性强；水平段长，井斜不易控制、泥浆比重高等技术难点。

3）油气开发中的“工厂化”作业，是应用系统工程的思想和方法，集中配制人力、物力、投资、组织等要素，以现代科学技术、信息技术和管理手段，改进传统石油开发施工和生产作业方式，达到增效降本目标。2015年扎哈泉地区实施的3口水平井的钻井工厂化作业与扎平X1井相比，平均钻周期由201.99d下降至96.10d，缩短了49%，提速效果明显。

［1］贾承造，邹才能，李建忠，等.中国致密油评价标准、主要类型、基本特征及资源前景［J］.石油学报，2012，33（3）：343-349.

［2］张茂林，万云祥，谢飞龙，等.吉木萨尔致密油钻井提速技术与实践［J］.石油钻采工艺，2014，36（5）：18-21.

［3］张伟，耿清雷，屈刚.昌吉致密油水平井井组工厂化钻井认识及实践［J］.新疆石油科技，2014，24（1）：1-4.

［4］钱峰，杨立军.三塘湖致密油长水平段水平井钻井技术［J］.石油钻采工艺，2014，36（6）：20-23.

［5］王勇茗，余世福，周文军，等.长庆致密油三维水平井钻井技术研究与应用［J］.西南石油大学学报（自然科学版），2015，37（6）：79-84.

In the drilling process of the first horizontal well（Zaping X1 well）in the tight oil reservoir of Zahaquan area of Qinghai Oil⁃field，the mechanical drilling speed of N1 layer is low，and it is only 0.94 m/h，which leads to the long drilling cycle of 194.63 d and the long completion cycle of 210.85 d.In 2015，factory drilling mode and wellblock management mode were applied in the drilling of three horizontal wells of Zaping X2 well，Zaping X3 well，Zaping X4 well in the area，which makes the mechanical drilling speed is greatly in⁃creased and accumulates rich experience for the future construction of horizontal wells in Zahaquan area.

tight oil reservoir；factory drilling；Qinghai Oilfield

左学敏

2016-06-30

杨启恩（1966-），男，高级工程师，主要从事钻井工艺研究工作。