伊拉克钻井技术的研究与应用

付标(中国石油集团长城钻探工程有限公司工程技术研究院，辽宁 盘锦 124010)

0 引言

伊拉克油田项目是长城钻探在海外高端石油市场上中标的第一个钻井总承包项目。该地区地质情况复杂，Weatherford等国际知名公司在此施工过程中恶性卡钻等事故频发；也未达到甲方期望。针对上述难题，长城钻探组织钻、录、测等专业开展协同技术攻关，研究并集成公司特色优势技术，从根本上解决了该地区工程技术服务施工难题。为长城钻探公司进军国际高端市场提供了可借鉴的经验。

1 前期作业现状

该区块主要是定向井，之前威德福在该区块定向井钻井平均周期为73天。

(1)卡钻风险高

长城钻探伊拉克项目部先后在E平台和F平台进行了前两轮井钻探作业，E30P井和F22P井均发生卡钻事故，卡钻风险极高。

(2)定向仪器LWD

LWD成为二开定向钻进以来影响钻进速度的最主要因素，共发生4次故障，均导致起钻、维修或更换仪器。共影响工时91小时，其中LWD故障3次，影响工时62小时，贝克休斯LWD故障1次，影响工时29小时。影响施工队20小时，影响GW52队71小时。提高LWD 性能已经迫在眉睫。

钻井风险高，施工周期长，设备受限等多种因素下，长城施工的第一口井E30P，设计周期仅60天，实际钻井周期78.15天，落后设计周期18.15天。如何解决钻井技术攻关问题，通过钻井设计方案优化和关键技术突破，缩短钻井周期，成为了项目的首要任务。

2 区块大包井作业施工方案

钻井施工方案在积极消化吸收国外先进钻井经验的基础上，将井场设计、钻机运行方式、完井等纳入流水线式组织运作。方案设计整体考虑轨迹走向和防碰问题，做好施工顺序安排，实现井组轨迹的优化，降低施工难度和风险。

根据区块井位部署，分析认为存在的施工难点主要包括以下五点：(1)平台共28口井，每排14口井，井口间距一般为10 m，每完成一口井后，钻机随即平移到下一井位施工，密集式布井使得防碰问题成为了我们的首要难题。(2)水平井偏靶距较大，最大偏移距1 000 m，造成井眼三维空间旋转，增斜与大幅度扭方位并存，井眼轨迹控制难度加大，有轨迹失控、卡钻等风险。水平井偏靶距较大，使造斜点上移，增加复合井眼井段，易形成键槽，中完技术套管下入难度增大。(3)一开为长段松软泥岩，极易水化膨胀，造浆严重，采用矿化度高的盐水配制泥浆，否则会大幅降低机械钻速，同时容易造成钻头和扶正器泥包。二开为定向井段，44.45 cm的PDC钻头为了便于定向，设计的保径带较短，长井段定向钻进，容易造成钻头缩径。三开，垂深2 150～2 250 m井段存在含量超过80%的页岩段，页岩段较纯且厚，易剥落掉块，井径极不规则(井眼平均扩大率超过30%)，井斜大于40°的井，为长段稳斜段，容易在该井段堆积岩屑形成岩屑床，导致起钻困难、易憋泵、易卡钻。灰岩泥质含量较高，压实程度低，孔隙较发育，易吸水膨胀，钻屑易分散，造成钻井液固相含量快速升高，导致起钻困难。(4)油层渗透性较强，使用密度过高，正压差高，压差可达6.3 MPa，极易发生压差卡钻。(5)定向井仪器仍然出现没有信号的问题，增加起下钻次数，不仅对井下安全造成危险，而且浪费了大量的时间维修仪器。

根据这些施工难点，结合钻井施工特点，制定钻井工程施工方案。

3 钻头和钻井参数设计

油田目的层普遍在2 400～2 500 m之间、地层老、牙轮钻头可钻性差，钻头应根据岩石可钻性并参考钻头使用情况进行选择。试验表明，PDC钻头可钻性级别最高达到10.0～15.0 m，机械钻速很快。 推荐采用PDC钻头，定向段选择保径PDC钻头，以提高钻头寿命，缩短钻井周期。

为提高机械钻速，缩短钻井周期，二开全部使用PDC钻头钻进。钻头方面44.45 cm和31.115 cm 井段该井首次选用钻技服钻头，相比NOV钻头，钻技服钻头切片倾角更小，侵入地层多攻击性更强。并且均选用直刀翼设计，更有利于井底岩削清洁。两个开次的钻头在保径方面均采用合金柱取代NOV的硬质复合晶体，保径效果更好。

4 钻井液设计

根据井眼钻井特点，对以往钻井液体系进行了优化。

(1)一开为长段松软泥岩，极易水化膨胀，造浆严重，采用矿化度高的盐水配制泥浆，否则会大幅降低机械钻速，同时容易造成钻头和扶正器泥包。

(2)二开为定向井段，使用淡水配新浆80～100 m3；淡水+0.2%烧碱+2%SPF-1+1.5%PAC-LV；加入1%～1.2%包被剂K-inhib，并持续加入，保持泥浆中的有效含量；钻进时，胶液采用PAC-LV、 SPF-1、烧碱、纯碱维护；粘度保持在34～40s。

(3)三开、四开泥浆转化，尽量降低地面泥浆的固相含量，补充水到需要量，加入NaCl使氯离子含量达到80 000 mg/L以上，加入2%SPF-1+1.5%PAC-LV，调整粘度到35左右，失水不高于4 mL/30 min左右；钻进时加入1%～1.2%包被剂K-inhib，从三开开始到四开完钻，持续加入，保持泥浆中的有效含量。

(4)低压地层防漏堵漏措施

①下钻时，严格控制下放速度，分段打通水眼、循环钻井液，避免产生压力激动，导致井漏；下钻到底或接单根开泵时，排量由小到大，严禁开泵过猛憋漏地层；坚持短程起下钻，配合稠塞清扫，保持井眼清洁和畅通；②Dammam易发生井漏，钻遇该层以防漏为主，提前加入随钻堵漏剂及部分堵漏材料，适当提高钻井液粘度，保持足量的钻井液，进Dammam前尽可能将密度控制在1.15 g/cm3以内，以防Dammam发生压力诱导性井漏；

(5)易垮塌地层井壁稳定措施

①严格控制钻井液滤失量，防止因泥岩井段水化缩径起钻抽吸引起井壁坍塌；②优化处理剂配方，采用强封堵、强抑制等技术，最大程度地减缓了页岩垮塌程度，保证了井壁稳定，避免了塌卡事故的发生。

(6)润滑防卡、摩阻扭矩控制措施

①优选润滑材料品种，固体润滑剂和液体润滑剂复配使用，增强了润滑防卡能力，极大地降低了粘附卡钻的风险。进入页岩层前，加入2%～3%沥青，尽量降低失水(小于4.0 mL/30 min)；水平段钻进时，适当提高泥浆粘度(40 S)，加入1%～2%塑料小球进一步增加体系的润滑效果。②采用固、液润滑剂相结合，通过对各种润滑剂的优选和复配，特别是进入页岩地层和水平段前，加入6%～10%润滑剂(页岩地层和水平段到10%)和3%～4%石墨，保持摩阻系数不大于0.069 9，增强钻井液润滑能力，有效缓解托压问题，降低摩阻与扭矩。在F27P水平井使用效果较明显，该井偏靶距1 318 m，3 059 m定向，定进后期托压问题得到了有效缓解。

5 结语

大包井技术攻关研究与现场试验，从井位部署、搬家安装、快速钻井等全面的开展攻关技术研究，通过一体化管理，整合资源流水作业；生产协调深度融合，实现无缝隙配合；优化结构，精细分工，使生产要素优化配置，通过大包井集成化钻井技术，降低开发成本，提高开发效果。在项目运行过程中形成了一系列配套技术、企业标准、操作规程、大包钻井技术模板等成果。创新形成如下技术：

(1)单平台、多井数、大偏移距[1]水平井三维井眼轨迹优化设计及控制技术。该技术很好地解决了区块工厂试验平台20口井、19口常规井的多井防碰问题、井眼大，轨迹控制难的问题，水平井最大位偏移距达1 000 m，该技术达国内先进水平；

(2)通过标准化操作和精细化组织管理，集成应用井场优化布局、钻机整体平移、精细化作业施工程序、即时压裂施工，油井投产等技术，实现钻井、完井、压裂、投产，无缝衔接，提高了生产时效，有效地降低了成本，该技术达国内先进水平；

(3)大包井集成应用快速钻井技术，集成应用了井眼轨迹优化、钻柱力学分析、钻具优化组合、自主研发高性能抗研磨钻头、科学钻井液及完井设计等技术，最终形成了定向井、裸眼井和水平井钻井设计模板，该技术达国内先进水平。提前完成20口井全部钻井和压裂投产任务，取得了伊拉克区块三个钻井记录的突出业绩，即大井斜定向井的最快钻井记录，并获得最佳承包商的光荣称号，该项目的成功也为开发区块油田摸索出一种新的高效、降本的大包开发模式。