关于永乐油田薄油层水平井钻井施工的认识和体会

王政伟

（中国石油大庆钻探工程公司钻井三公司技术服务分公司，黑龙江大庆163413）

水平井是目前国内外高效开发不同油气藏有效方式之一，大庆外围葡萄花油藏主要为特低丰度薄互层油藏，未动用储量丰度平均18.8×104t/km，常规技术经济条件下难以有效开发，老区挖潜厚油层剩余油同样存在经济有效性的问题，随着高精度地质导向技术的发展及应用，利用水平井技术使这部分储量经济有效动用成为可能。

1 工程概况

1.1 地质概况

永165-平72井位于永乐油田台肇地区，是一口常规水平井，该地区葡萄花油层裂缝比较发育，以高角度构造裂缝为主，它们成组出现，切穿深度较大，具有方向性明显、分布规则及相应的缝面特征，在泥质岩中还有少量的低角度顺层滑脱裂缝，通过12口取芯井657.53m岩芯裂缝和273块薄片微裂缝统计，台肇地区葡萄花油层校正以后的平均岩芯裂缝线密度为0.62条/m，裂缝主要在层内发育，其切穿深度一般小于1m，在平面上的延伸长度一般小于10m，水平井钻进过程中应注意漏失问题。

1.2 井身结构设计

永165-平72井井身结构设计如下（设计参数见表1）：

井口坐标：纵（X）5065127.64m；横（Y）21650917.56m；

设计方位：磁方位271.93°；真北方位261.39°；网格方位260°；

完钻垂深：1480.51m；完钻斜深：2053.69m；水平位移：687.50m。

2 施工过程概况

2.1 直井段施工（0～1200m）

一开用∅311.2mm PDC钻头钻进至1055m后下入∅244.5mm表层套管。二开用∅215.9mm钻头钻至造斜点深度1200m。为确保直井段井身质量，利用钟摆钻具组合和ESS测斜仪单点监控井斜，定点测斜，起钻前井斜为0.2°，小于设计要求的0.5°，为下一步定向钻进施工做准备。

钻具组合：∅311.2mmPDC钻头+∅203mm钻铤×2+∅308mm螺旋稳定器+∅203mm变扣接头+∅197mm无磁钻铤+∅203mm变扣接头+∅308mm螺旋稳定器+∅201mm变扣接头+∅178mm钻铤×6+∅159mm变扣接头+∅159mm钻铤×6+∅159mm变扣接头。

2.2 造斜段施工（1200～1587m）

本井段选用1.5°∅165mm螺杆为主力造斜工具，使用LWD进行轨道监控，施工中使用的1.25°螺杆的实际平均造斜率8.4°/30m，到井深1587m，井斜角86°，方位角262°，垂深井斜变化正常，基本与设计相吻合。考虑到井眼清洁、井径规则和下部施工要求等问题，施工过程中短起下3次，并充分循环钻井液清洁井底，大幅度活动钻具防止刮卡。

表1 永165-平72井井身轨迹设计参数

2.3 水平段施工（1587～1919m）

水平段施工以满足地质要求为主要目的，根据地质要求，用原钻具组合1.5°螺杆继续增垂深向下探油底，到 1587m 时，井斜角 86.50°，方位 262.00°，垂深1473m，此时进入油层，向上挑回到油层内，起钻换1.25°螺杆继续水平段施工。水平段施工以旋转钻进为主，辅以滑动钻进，到1919m时，井斜角86°，方位角260°，此时，油层物性显示极差，已穿出油层，没有找到油层完钻。通过调整控制工具面与钻井参数，实现微增微降，达到调整方位的目的，将井眼轨迹严格控制在设计靶点内。由于水平段井斜大，工具面不容易稳定，造成纠斜困难，整个水平段井眼轨迹波动较大。使用转盘采用复合钻进能够更好地清除岩屑床，水平段一般采用转盘钻稳斜组合完成。水平段钻进，由于是目的层，岩性多为砂岩，选用6～7刀翼，小切削齿、短半径的PDC钻头，配合螺杆钻进，机械钻速非常理想。每钻进50～100m进行短起下钻，修复井壁，破坏岩屑床，防止复杂情况的发生。

3 钻井液技术

3.1 直井段

该井直井段井径大，地层松软、易造浆，易发生井壁失稳、携岩性差等问题。因此钻进过程中要尽量使用大排量冲刷井壁，钻井液要有良好的抑制性和携岩性。该井段采用淡水配浆，钻进中不断补入聚合物降滤失剂胶液，将钻井液粘度调整至65s左右，pH值调整至8～9。表层套管下入前利用高粘切钻井液进行充分循环携砂，清洁井眼，并加入一定量液体润滑剂，以保证下套管和固井顺利施工。钻至造斜点前，不断加入聚合物降滤失剂胶液进行维护，抑制地层造浆，保证井眼规则和井壁稳定。

3.2 造斜段和水平段

3.2.1 钻井液性能要求

（1）润滑性：水平井的井眼是弯曲的，在重力作用下钻具总是靠向井壁。其接触面积越大摩擦力就越大。这种摩擦力随井深井斜的增加会越来越大，而这种摩擦力是水平井施工中必须克服的一大障碍，易发生井下事故。因此，为减少井下事故，水平井施工中必须提高体系的润滑性。在钻井液中加入足量的液体润滑剂，提高极压油膜的强度，配合石墨等固体润滑剂改善泥饼表面润滑性，控制中压和高温高压滤失量，提高泥饼韧性，如能平衡地层压力，应尽量保持低密度钻进，特别是水平井段。

（2）携砂性：携岩能力是水平井段施工能否成功的关键。除工程上采取大排量洗井，提高钻井液返速，进行短起下钻以破坏岩屑床之外，钻井液流变性能的控制显得尤为重要。实践证明井斜在30°～60°时极易形成岩屑床，而岩屑床一旦形成想破坏是非常困难的。因为岩屑之间的摩擦力要远远大于岩屑与钻井液之间的摩擦力，此时，钻井液的冲刷力显得微不足道，导致工程上必须短起下钻破坏岩屑床，造成井下复杂，虽然紊流携带岩屑的能力较好，但不利于井壁稳定，因此，我们主要是通过提高钻井液的动塑比值，达到平板型层流来携带岩屑。

3.2.2 现场钻井液维护

针对水平井特殊的钻井液技术要求，该井采用乳液大分子聚合物钻井液体系，以保证该井的顺利钻进。斜井段钻进时，以聚合物胶液维护为主，加入0.5%～1.0%左右的粘土稳定剂，控制地层的造浆，用PAC提高钻井液的粘度和切力，保证钻井液在造斜段的携岩洗井能力。随着井深增加，逐步加入JJPD和FT-1等防塌剂，提高钻井液封堵防塌能力，维持井壁稳定。同时，根据钻屑返出情况及时调整钻井液流变参数，动塑比控制在0.5～1.0，钻进中使用四级固控设备，控制固相含量以保证钻井液性能稳定。工程上配合短起下、长起等措施，修整井壁，破坏斜井段的岩屑床，降低井眼中的岩屑浓度。

进入水平段前，将润滑剂和封堵防塌剂有效含量提高至设计上限，加入一定量的复合抑制剂，并加入降滤失剂NH4-HPAN，进一步优化钻井液性能，降低API和高温高压滤失量，减少滤液向地层中渗透。随着水平位移的逐渐增加，根据井下情况及时补充聚合物防塌润滑剂，摩擦系数控制在0.05以内，保证钻井液的携岩性能和润滑性能。若钻井液的粘度与切力变低，加入生物聚合物XC来提高钻井液的粘度与切力，保证携带悬浮钻屑的要求。

3.2.3 钻进过程中出现托压现象

造斜井段特别是井斜在30°～60°井段时易出现托压现象，主要有2种原因，一是钻井液体系的润滑性能差，钻具粘附在井壁；二是由于钻井液的携砂能力不好，不能及时地将岩屑携带干净而形成岩屑床。针对第一种情况可以采用在钻井液中增加润滑剂加量及沥青类封堵剂，同时在钻井液中加入玻璃微珠或塑料小球等固体润滑剂，提高钻井液的润滑性及护壁能力，降低摩擦阻力；针对第二种情况可以利用稠浆举砂、提高钻井液的粘度，调整钻井液的流型，使其具有较高的动塑比，同时工程上要及时短起下钻破坏岩屑床，解除托压现象。

4 认识与体会

（1）井眼轨迹控制方面。选择合理的钻具结构有利于提高井眼轨迹控制精度，通过使用不同度数的单弯螺杆及调整钻具组合，有利于达到稳斜、微增、增斜目的，从而控制调整井眼轨迹的井斜、方位，进入靶点，实现钻井目的。同一种钻具组合在不同初始井斜角井段造斜率不同，井斜越大，造斜率越高，钻井参数也有一定的影响。同时，水平井钻井应加强对钻具扭矩、摩阻和疲劳应力的计算分析，加强钻具的管理，选择安全系数较大的钻具入井，减少钻具事故。

（2）钻井液技术方面。维持钻井液良好的润滑性是解决托压问题的关键，并使用好四级固控设备，最大限度地清除有害固相，始终维持低固相钻进。

（3）钻头使用方面。高效PDC钻头可以提高机械钻速，节约钻井周期，提高经济效益。井斜超过30°后，可考虑使用短半径、小切削齿的PDC钻头钻进，提高机械钻速。

（4）管理方面。钻前彻底检查设备隐患，防止钻进时设备故障引起井下复杂，并加大培训力度，开好班前班后会，使技术措施得到贯彻执行。同时，加大了钻井液投入力度，配备了完整的固控系统，坚持连续使用，抓好四级净化，控制固相含量，保证钻井液性能稳定，减少摩擦阻力和扭矩，确保了井眼畅通，避免了井下复杂情况的发生。