英页1H井钻井工程设计与施工

李兵

（中国石油大庆钻探工程公司钻井技术研究院，黑龙江 大庆 163413）

英页1H井位于松辽盆地中央坳陷区古龙凹陷西侧英台鼻状构造带东翼，钻探目的层位为青一段，兼探黑帝庙、萨尔图、葡萄花、高台子油层，探索“水平井+大规模体积压裂”技术提高产量的有效途径，加快资源有效动用步伐[1-5]。设计井身为4717.81m，设计垂深为：2383.11m。目的层位地层压力系数平均值1.0、破裂压力系数1.8、低温梯度4.6℃/100m，为保证该水平井能够安全高效地钻井，对该井进行了钻井方案优化设计。

1 英页1H井难点分析

英页1H井为一口页岩油水平井，地质勘探风险高，目的层部分层位压力较高存在超压，邻井复杂情况多，导致钻井施工复杂，主要难点如下：

（1）由于速度场的变化，在时深转换过程中可能会产生误差，导致设计目标层深度与实钻深度不符，增加设计难度。

（2）根据地质资料以及邻井发生的复杂情况显示，层位从姚二、三段至泉头组，姚二、三段裂缝最为发育，为垂直裂缝。姚二、三段极易发生漏失，且上部为强水敏地层，下部青二、三段为破碎性不稳定泥岩且不具备做技套条件。

（3）由地质分层以及岩性分析可以看出，嫩江组200-1880m为水敏性地层，青山口组下部地层破碎性泥岩发育具有非常强的水敏性，井壁易失稳，地层易坍塌青一段水平段长2133.20m，井壁稳定难度大[6-7]。

（4）英台及邻近地区钻井施工易发生井漏，邻井英47、英X56和英391井在青一段发生了油气侵（气侵）；英30、英901井分别在青二、三段和姚二、三段发生漏失。

2 英页1H井钻井优化设计

2.1 井身结构设计

针对松辽盆地中央坳陷区古龙凹陷英台鼻状构造以及地质风险要求，本井设计采用三开井身结构，设计依据如下：

一开采用Ф339.7mm套管下至水层底界下10-20m稳定泥岩处，保护浅层水，建立井口并安装井控装置，为二开技术钻井提供安全保证。

图1 井身结构设计

二开采用Ф244.5mm技套，由于青二、三段破碎性泥岩不稳定，不具备做技术套管的条件，因此二开下至姚一段底部稳定泥岩处。考虑地层的不稳定性以及邻井易发生井塌井漏等事故，封固姚二、三段易漏失层及以上强水敏地层，减少三开裸眼段长度，降低三开摩阻扭矩和施工风险，保障勘探开发，实现安全钻进。

三开全井下入P110×9.17mm生产套管，采用Ф215.9mm井眼钻至设计井深。设计采用尾管固井，回接封固，保证套管整体压裂实施。若承压试验压力允许，可选用全井下套管封固。

2.2 井眼轨迹设计

根据地质靶点，采用逆推法设计井眼轨道[8-15]，造斜点1971.54m，造斜率4.5～4.8°/30m，靶前距393m，水平段长2133m，最终井斜角89.49°采用5段制双弧双增剖面，提高中靶率；依据《水平井施工技术规范》，设计造斜率为4.5～4.8°/30m，反算出造斜点为1971.54m。具体轨道设计见表1。

表1 井眼轨迹设计

2.3 钻井液

钻井液设计部分考虑到井壁稳定优化的问题，选用油基钻井液抑制泥页岩分散，选择合理钻井液密度平衡坍塌压力。

一开设计采用具有良好和携屑能力以及造壁性好的膨润土混浆钻井液，二开采用钾盐共聚物钻井液，抑制嫩江组水敏性地层，三开青一段属于页岩油藏，地层具有非常强的水敏性和不稳定性，目前还没有水基钻井液完成青一段页岩油水平井的先例，所以该井三开设计采用油包水钻井液体系，保证泥页岩水平段安全钻进。

三开钻井液密度根据邻井施工经验和地层孔隙压力确定，英47井青一段发生油气侵，经循环钻井液（密度1.23～1.25g/cm3）后油气侵结束，古平1井三开1.38g/cm3。设计钻井液性能参数如表2所示。

表2 钻井液性能

2.4 钻具组合及摩阻扭矩设计

一开采用PDC钻头加塔式钻具组合设计大钻铤用量，控制参数，保证井眼开直，二开直井段采用PDC钻头+螺杆+单钟摆钻具组合设计，该井段采用单钟摆钻具组合防斜同时配备无磁钻铤加测斜保证井斜，为了井控安全，二开是应配备齐钻具内防喷工具。三开造斜段采用PDC+螺杆+MWD的钻具组合，水平段使用旋转导向，仪器方面要确保工具造斜能力达到4.8°/30m左右，以满足井眼轨迹设计曲率要求，根据井斜角变化情况，及时调整加重钻杆位置在造斜点和着陆点附近，使加重钻杆保持刚性，减少侧向力。

摩阻扭矩分析通过软件模拟，该井三开的最大扭矩为26.77kN·m，未超出允许极限，上提摩阻为178.4kN，下放摩阻为199.0kN，如图2。

图2 三开摩阻扭矩分析图

3 实钻效果

总体来看，复合钻头钻进后期速度较快，新钻头钻进钻时在6.1m/h左右，进尺普遍高，所钻地层为青一段，岩性为灰黑色泥页岩，所钻地层为黑褐色油斑粉砂岩，地层岩性为砂层。地层较软，三开前期PDC钻头钻速明显优于复合，说明PDC钻头比较适合该地层，钻速快，磨损较轻。又有旋转导向的配合，PDC钻头钻速较快整体钻进较顺利。

3.1各开次钻速情况

本井使用全面钻进钻头共计4只，全井平均机械钻速14.68m/h；一开平均机械钻速24.7m/h，二开平均机械钻速27.2m/h，三开平均机械钻速9.08m/h。

一开地层相对松软，使用了1只PDC，进尺208m，纯钻时间23h，机械钻速19.89m/h，钻头机械钻速较快，起出钻头无明显磨损。

二开地层相对变化浮动大，使用311.2mmPDC钻头，机械钻速27.2m/h，钻头机械钻速较快，起出钻头无明显磨损。

3.2 三开造斜段钻头使用情况

三开钻进过程中使用2只215.9mmPDC钻头：第一只井段为1889-2856m，进尺967m，纯钻时间117.42h，平均机械钻速8.23m/h。第二只井段为2856-4306m，进尺1450m，纯钻时间146h，平均机械钻速9.94m/h。

三开钻进井段1889-4306m，进尺2417m，两只钻头纯钻时间263.42h，平均机械钻速9.17m/h。井深质量符合设计要求。

4 结论

（1）合理的井身结构，必封点的选取使得英页1H井钻井施工顺利完成，没有事故复杂情况发生。

（2）采用landmark软件的wellplan模块对各井段钻具结构、摩阻及扭矩进行优化，确保了井身结构设计的合理性。

（3）通过对钻具组合的合理优化二开加强测斜二开以后，三开造斜段采用0.75～1.5°中空螺杆，水平段使用旋转导向加入清砂接头，避免形成岩屑床，防止了岩屑床堆积卡钻等问题发生，有效缩短了钻进周期，提高了机械钻速。

（4）三开设计采用具有良好的润滑性的油包水钻井液体系，保证泥页岩水平段安全钻进，使得施工顺利进行。

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