滴西克拉美丽气田水平井施工技术与应用

付 仕，王辉东，徐少俊，杨 磊，于丽君

（1.西部钻探定向井技术服务公司，新疆克拉玛依834000；2.西部钻探钻井工程研究院，新疆克拉玛依834000；3.西部钻探克拉玛依钻井公司，新疆克拉玛依834000）

滴西克拉美丽气田水平井施工技术与应用

付 仕*1，王辉东1，徐少俊2，杨 磊3，于丽君3

（1.西部钻探定向井技术服务公司，新疆克拉玛依834000；2.西部钻探钻井工程研究院，新疆克拉玛依834000；3.西部钻探克拉玛依钻井公司，新疆克拉玛依834000）

滴西克拉美丽气田，水平井钻井目的是勘探开发二叠系梧桐沟组、石炭系巴山组气藏，新建天然气产能。钻井过程中主要以控制井漏复杂及提高斜井段机械钻速为攻关目标。2015年，滴西克拉美丽气田共完成DXHW1783、DXHW1784、DXHW1785、DX1715、DXHW1851、DXHW1852六口井，对2015年完钻水平井进行总结、归纳，希望能给滴西气田优快钻进提供帮助：在节约工期方面，造斜段主要措施是钻头优选；水平段主要措施是螺杆优选；全井主要措施是防漏及气侵等复杂的发生。

克拉美丽气田；水平井；钻头选型；提速建议；预防井漏

1 地质分层

地质分层故障提示，滴西气田侏罗系、三叠系大段泥岩地层预防井漏、垮塌。二叠系梧桐沟组褐色泥岩地层易漏、易垮塌，预防卡钻。本区井漏层段跨度大，从白垩系到石炭系均有漏失，斜井段井漏主要层段为三叠系克拉玛依组底部、百口泉组砂砾岩层、梧桐沟组目的层。水平段钻井过程中预防井漏，井喷和卡钻事故。

1.1 滴西178井区

滴西178井区水平井钻遇地层以DXHW1784井为例，见表1。

表1 DXHW1784井斜井段地质分层数据表

预计气层：井段：3397m～3462m，厚度65m，百口泉组(T1b)；井段：3566～3624.24m，厚度58.24m，梧桐沟组下段（P3wt）。

1.2 滴西18井区

滴西18井区水平井钻遇地层以DXHW1852井为例，见表2。

预计气层：

井段：3197～3213m，厚度16m，百口泉组(T1b)；

井段：3303～3355.53m，厚度52.53m，石炭系（C）。

2 井身剖面设计数据

2.1 滴西178井区

滴西178井区水平井井身剖面以DXHW1784井为例，见表3。

表2 DXHW1852井斜井段地质分层数据表

表3 DXHW1784井井身剖面设计数据表

2.2 滴西18井区

滴西18井区水平井井身剖面以DXHW1852井为例，见表4。

表4 DXHW1852井井身剖面设计数据表

3 施工过程分析

3.1 钻头使用情况

3.1.1 造斜段Ø215.9mm钻头

滴西气田水平井井深较深，提、下钻工期长；KOP主要分布在克拉玛依组T2k，克拉玛依组与目的层之间仅有百口泉组、梧桐沟组（178井区目的层），百口泉组T1b层位较薄（178井区百口泉组厚度60～70m，井斜10°～30°，斜深70m左右，18井区百口泉组厚度10～20m）；本区三开不同地层对钻头机械钻速影响不大。综上所述，进入造斜工况后，不宜因变换层位而提钻更换相应钻头，可以使用一种钻头完成造斜段。

牙轮钻头使用情况：造斜段主要使用MD517X，MD高速马达钻头具有适应高转速、保径能力和稳定性强、可靠性高、水力效果好和寿命长等特点。MD高速马达钻头适应300～90r/min转速钻进，是定向井、水平井的理想选择。使用寿命优于HJ517。DX1715井造斜段主要使用MD517X，有3趟钻纯钻时间超过110h。DXHW1783井每只MD517X钻头平均纯钻时间为72.6h。在机械钻速相仿的情况下，通过充分利用单只钻头的使用寿命，达到减少起、下钻，缩短工期，节约钻井成本的目的。

PDC钻头使用情况：主要使用M626T（6刀翼，16mm齿径，平均机速0.3m/h），M925T（5刀翼，19mm齿径，平均机速0.55～1.02m/h），CAM5164T（5刀翼，16mm齿径，平均机速0.44m/h）。DXHW1784井、DX⁃HW1851井、DXHW1852井因PDC造斜机械钻速在0.5m/h以下而提钻更换钻头。2014年完钻井DX⁃HW176井造斜段使用JS935（5刀翼，19mm齿径），定向钻进时机械钻速0.38m/h。以上PDC钻头定向钻进机械钻速与牙轮钻头相当，甚至低于牙轮钻头。PDC钻头破岩机理及钻进参数主要是低钻压、高转速，滑动钻进时钻头转速与泥浆泵排量成正比，而本区高排量往往导致井漏发生。

通过对本区完钻井造斜段统计，2015年滴178井区牙轮钻头机械钻速为1.00～1.46m/h，PDC钻头机械钻速为0.47～1.02m/h；滴18井区牙轮钻头机械钻速为1.70～1.92m/h，PDC钻头机械钻速为0.44～0.50m/h（见表5）。

表5 滴西水平井分段技术统计表

3.1.2 水平段Ø152.4mm钻头

本区水平段均使用PDC钻头，滴178井区PDC型号有M325T、M326T、M624T、M625T，以上型号钻头在砂岩里机械钻速均能达到5～6m/h，泥岩里则小于1m/h，平均机械钻速1～3m/h，无明显差异。滴18井区DXHW1852井PDC型号为T505X，平均机械钻速为11.22m/h（见表5）。

3.2 螺杆使用情况

3.2.1 造斜段Ø172mm螺杆

造斜段螺杆选择7LZØ172mm×1.5°，各井使用该螺杆工具能力最高均达到9.68°～9.98°/30m，高于设计造斜率（7.3°/30m左右），可通过复合钻进降低造斜率，满足轨迹控制要求。直导眼侧钻选择7LZØ172mm× 1.75°。

3.2.2 水平段Ø120mm螺杆

水平段使用螺杆型号有：7LZØ120mm×1.25°（Ø147mm螺旋稳定块），复合钻进每单根增斜0.7°～1.1°，自然增斜率达3°/30m（钻压20～80kN），对钻压不敏感；7LZ Ø120mm×1.25°，复合钻进稳斜效果较好，自然增斜率0.8°/30m左右（钻压40～60kN），对钻压较敏感；7LZ Ø120mm×1°，复合钻进稳斜效果好，自然增斜率0.5°/30m左右（钻压40～60kN），对钻压较敏感。

3.3 井漏复杂

本区井漏层段跨度大，从白垩系到二叠系均有漏失，井漏主要层段为白垩系上部的疏松砂岩，侏罗系三工河组一段砂层，三叠系克拉玛依组底部及百口泉组砂砾岩层，以及二叠系目的层裂缝发育段等。

今年滴西气田水平井斜井段均有不同程度井漏等复杂，导致工期延长：DXHW1783井水平段处理井漏复杂1趟钻，耗时5d。DXHW1784井造斜段处理井漏、气侵复杂2趟钻，耗时4d。DXHW1785井造斜段处理井漏复杂2趟钻，耗时6d，水平段处理溢流复杂1趟钻，耗时2d。DXHW1852井造斜段处理井漏复杂2趟钻，耗时7d。因此，有必要从泥浆性能等方面提供预防和控制措施。

3.3.1 井漏控制重点

（1）斜井段参考漏斗粘度55～65s，增加洗井时间，降低环空岩屑浓度；

（2）钻进过程中通过加入胶凝剂及QCX-1进行随钻防漏，补充SMP-1和SPNH，改善泥饼质量，提高钻井液的封堵和防塌能力；

（3）储备堵漏钻井液50m3左右备用，发现井漏能快速处理；现场一般采取10%（5%综堵+5%核桃壳1mm）高浓度桥堵浆桥堵；

（4）如钻进中发生井口失返漏失，通过连续灌浆等方式尽量保持井筒液柱压力，并快速提钻至安全井段，然后进行堵漏，避免出现井壁垮塌埋卡钻具事故。

3.3.2 参考泥浆密度

地质设计提供：滴西178井区目的层梧桐沟组气藏压力系数在1.32～1.33之间；参考DX1708井实际压裂数据：井段3554～3582m，对应井口破裂压力为68MPa；滴西178井实际压裂数据：井段3586～3605m对应井口破裂压力为66MPa。

根据地质设计提供压力系数及邻井实钻使用钻井液密度，合理有效调整泥浆密度，确保斜井段井壁稳定，克拉玛依组参考密度1.30～1.31g/cm3，百口泉组参考密度1.31g/cm3左右，滴178井区进入梧桐沟组前30m建议将密度提至1.35g/cm3，进入梧桐沟组上气层前30m逐步提至1.38～1.41g/cm3，参考完钻密度1.38～1.42g/cm3。滴18井区，地层压力偏低，进入梧桐沟组前30m建议将密度提至1.32g/cm3，参考完钻密度1.32～1.35g/cm3。钻井过程中根据实际情况进行合理调整。

另外，泥浆泵排量在满足随钻测量仪器正常工作的情况下尽量使用较低值，造斜段排量22L/s左右，水平段排量15L/s左右。

4 提速建议

（1）造斜段使用型号为MD517X的牙轮钻头，能提供机械钻速大于1.0m/h，根据实际情况单只钻头纯钻时间控制在70～120h。水平段试用不同型号PDC钻头进行优选。

（2）造斜段选择7LZØ172mm×1.5°螺杆。水平段选择合适的螺杆以获得较低的自然增斜率，减少水平段滑动钻进，既提高机械钻速，又提高轨迹平滑度，对后期作业有较大帮助；不建议使用1.25°带Ø147mm稳定块的螺杆，其复合钻进自然增斜率达3°/30m；建议使用1°或1.25°无稳定块光螺杆，稳斜效果较理想。

（3）优选钻进参数，既利于降低井漏风险，又利于控制井眼轨迹：以DXHW1784井为例，为降低井漏风险，泥浆泵排量在满足仪器信号情况下尽量使用较低值，造斜段排量22L/s，水平段15 L/s；水平段复合钻进过程中，较高的转盘转速，方位较稳。

（4）为降低井漏风险，在保证井内压力平衡的前提下，尽量使用泥浆密度的较低值，重点做好一次井控。钻开气层后，提钻前试提钻检测油气上窜速度，满足要求方可正式提钻。坐岗及时发现井漏，停钻堵漏，防止“漏喷转换”，发现溢流立即关井、疑似溢流关井检查。

图4 上冲程时抽油杆扶正器应力分布

5 结论

（1）运用ANSYS Workbench分析抽油杆扶正器在设计上有一定缺陷，特别是在轴肩处存在应力集中；

（2）基于有限元分析结果，结构优化后的扶正器应力分布更为合理，优化后的扶正器疲劳寿命得到显著提高；

（3）改进后的水平井抽油杆扶正器剪断现象大幅下降，增长了检泵周期，降低了采油成本；

（4）将ANSYS Workbench软件的疲劳寿命分析应用于水平井抽油杆扶正器，为设计高性能抽油杆扶正器提供了理论依据和方法。

[1]杨敏嘉，赵洪激，刘玉泉.斜直井抽油杆扶正器的使用[J].石油机械，1991，19（6）：24-25.

[2]董世民，李宝生.水平井有杆抽油系统设计[M].北京：石油工业出版社，1996.

[3]赵洪激，彭高华，张德春.水平井抽油杆载荷计算[J].石油机械，1995，23（7）：39-43.

[4]O.Rivas，A.Newsky，M.Cedeno，P.Rivera.Sucker Rod Centraliz⁃ers for Directional Wells[J].Proceedings of the SPE Latin Amer⁃ican Petroleum Engineering Conference，Rio de Janeire,Oct 14-19，1990.（SPE21131）.

[5]许明财.Workbench简介—ANSYS协同仿真环境[M].

TE24

B

1004-5716(2016)12-0032-04

2016-02-27

2016-03-01

付仕（1986-），男（汉族），新疆克拉玛依人，工程师，现从事定向井水平井技术服务工作。