水平井优快钻井技术在N35-平15井中的应用

张 鹏

（大庆钻探工程公司钻井二公司，黑龙江大庆163413）

由于水平井投产后产量高、易管理，具有开发成本相对较低的优势，因此水平井钻采目前已成为了油田开发的首选方式，D 油田每年设计开发的水平井均在百口以上，钻井工作任务非常饱满，本文介绍了水平井优快钻井技术在N35-平15井中的应用。

1 概述

1.1 地质概况

Y 油田区域构造位置属于S 盆地中央坳陷区Z 凹陷S鼻状构造西翼向Y向斜倾斜的斜坡上，Z凹陷是Y油田与Z阶地之间的一个二级负向构造单元，是S盆地主要生油凹陷之一。N35区块位于Y向斜西翼、T鼻状构造北部，为长期继承性发育的由西北向东南倾斜的单斜构造。区内断层较发育，断层均为正断层，以北西向和北东向展布为主，少数呈近南北向，断层延伸长度6～32km，断距一般为6～35m，这些断层大多数仅断穿Y家组，只有少数是长期发育而形成。

1.2 施工难点

（1）区块内断层充分发育，钻遇断层易井漏。

（2）水平井施工中易发生环空憋压、卡钻、井塌等事故。

（3）造斜、稳斜段均位于造浆性极强的泥岩层位，钻进施工中极易发生泥包钻具情况，从而引起其他复杂。

（4）高密度、大斜度条件下对钻井液返砂、润滑性能要求高。

2 优快钻井设计

为了高效进行水平井的钻井施工，满足越来越多的水平井开发任务的需求，进行了水平井优快钻井设计，并在N35-平15水平井现场施工中进行了应用，取得了较好的效果，有效提高了中浅层水平井的施工速度，大大提高了钻井时效，提升了钻井效益。

2.1 N35-平15井钻井工程设计

2.1.1 井身结构及施工参数设计

（1）一开技套井段。

①钻具组合：∅311.2mm 钻头+∅204mm 钻铤+∅308.6mm稳定器+∅2042mm钻铤+∅308.6mm稳定器+∅178mm 钻铤+∅167mm 螺旋钻铤+∅127.0mm钻杆。

② 钻井参数：转数 160～200r/min，钻压 50～130kN，排量55～60L/s，钻井液密度1.10～1.25g/cm3，粘度60～70s。

该套钻具组合具有防斜、稳打的特点；钻井参数在确保上部地层井壁稳定的前提下，能够保障钻井液的携岩性，保障一开优快施工。

（2）二开直井段。

① 钻具组合∅220mm 钻头+∅178mm 钻铤+∅210.5mm 稳定器+∅178mm钻铤+∅210.5mm稳定器+∅167mm螺旋钻铤+∅127.0mm加重钻杆+∅127.0mm钻杆。

② 钻井参数：转数 160～200r/min，钻压 30～80kN，排量35～40L/s，钻井液密度1.15～1.30g/cm3，粘度50～60s。

该套钻具组合具有防斜、打快的特点；钻井参数能够有效保证直井段防斜打直，为造斜段、水平段施工打下良好基础；大排量、低转数施工可以提升证钻井时效。

（3）二开造斜段。

① 钻具组合：∅215.5mm 钻头+∅172.0mm 螺杆（1.25°）+∅172.0mm 钻具浮阀+∅167.0mmLWD+∅165.5mm无磁钻铤+∅167.0mm螺旋钻铤+∅127.0mm斜坡钻杆+∅127.0mm加重钻杆+∅127.0mm钻杆。

② 钻井参数：转数40～60r/min，钻压30～80kN，排量 32～36L/s，钻井液密度 1.15～1.60g/cm3，粘度50～70s。

该套钻具组合具有定向钻进造斜率高、降阻减摩等特点；钻井参数能够有效保证造斜井段造斜率、工具面稳定，为造斜段优快施工打下良好基础；适当的排量、钻井液流变参数可以保证造斜段顺利施工，井壁稳定。

（4）水平段。

① 钻具组合：∅215.9mm 钻头+∅172.0mm 单弯螺杆（1.0°）+钻具浮阀+∅167.0mm LWD+∅127.0mm无磁加重钻杆+∅127.0mm 斜坡钻杆+∅127.0mm 加重钻杆+∅127.0mm钻杆。

② 钻井参数：转数30～60r/min，钻压30～50kN，排量 34～38L/s，钻井液密度 1.55～1.65g/cm3，粘度50～70s。

该套钻具组合具有稳斜钻进稳定、降阻减摩效果好等特点；钻井参数能够有效保证水平井段井斜稳定、工具面稳定，保证水平段优快施工；适当增大排量，调整钻井液流变参数可以保证水平段携岩要求，净化井眼。

2.2 钻井轨迹优化

在造斜段、水平段井眼轨迹控制过程中要严格执行设计，确保轨迹平滑根据实际情况采用滑动钻进和复合钻进两种方式施工。本井为二维井，使用1.25°172单弯螺杆造斜，根据实际情况及时优化实钻轨迹，避免由于井眼曲率超标给钻井及完井施工带来困难。

2.3 钻井液设计

（1）一开井段采用乳液高分子钻井液体系，设计钻井液密度1.10～1.25g/cm3之间。

维护要点：上部地层胶结差，在保证携岩要求的前提下，适当降低大泵排量，适当提高钻井液的粘切，降低钻井液对井壁的冲刷。

（2）二开采用高性能钻井液体系，上部地层设计钻井液密度 1.55～1.30g/cm3；P 油层顶以上 50m（垂深1360m）至完钻，设计钻井液密度为1.55～1.65g/cm3。

维护要点：

①保证钻井液的抑制性。二开钻遇大段泥页岩，地层造浆严重，钻进过程中补足抑制剂，保证抑制性，确保钻井液性能稳定。

②保证钻井液的润滑性。在造斜段和水平段钻进过程中，加足钻井液润滑材料，保证钻井液的润滑性，预防卡钻事故的发生。

③提高钻井液携岩性。水平井钻进过程中，大斜度井段和水平段由于井身结构的原因，易形成岩屑床。通过适时调整钻井液的流变性、提高钻井排量，提升钻井液的携岩性能。通过短起下措施，破环和清除大斜度井段和水平井段岩屑床，有效净化井眼。

2.4 完井施工方案设计

（1）下套管之前采用通井装置+双螺扶模拟通井，调整钻井液粘切降到合理水平后，根据现场情况决定是否打入一段封闭浆，循环清洁井眼直到无阻卡显示后进行下套管施工。

（2）完井时检测钻井液摩阻系数，适量加入润滑剂、玻璃微珠，降低摩阻系数。

（3）确保扶正器下入数量，使用半刚性扶正器，水平段扶正器每1根下一只，造斜段扶正器2根下一只。

（4）保证固井前要有充足的循环调整泥浆性能时间，循环不低于3周，筛面上无岩屑返出，钻井液性能满足固井设计要求后再进行固井作业。

（5）加大冲洗隔离液用量，使用D 冲洗隔离液，冲洗隔离高度不低于700m，接触时间不低于10min。

（6）在固井施工中，冲洗液出套管后，施工排量在1.8m3/min以上，确保油层段冲洗顶替效果。

（7）造斜点以上使用高强低密度水泥浆，造斜点以下使用油层G级水泥+J水泥浆，密度适当提高，密度控制在1.92～1.95g/cm3，确保油层固井质量。

2.5 施工工序周期设计（见表1）

现场施工时，严格按照工序周期表控制施工时间，如果工期提前，按原计划继续施工；如果工期滞后，查找原因，争取在本工序内或者衔接工序内将工期赶回。

3 复杂预防措施

3.1 短起下措施

在钻进过程中每打完一个单根要进行充分循环划眼后再钻进下一个单根，保证岩屑及时返出。造斜段每钻进250m短起下一次。水平段每钻进200m短起下一次，并逐渐缩短至150m以内并坚持两短一长的原则（短起下井段见表2）。发现返砂不好、井眼不畅、井漏及油气水浸马上停钻处理，正常后方可钻进。

表1 工序周期表

3.2 井控措施

（1）本井表层套管下深500m，如需关井，最大允许关井套压见表3。

（2）本井预计在Y 二、三段钻遇断层，断点垂深1302m，断距18m，钻井过程中注意防井漏。

（3）设计井井口位于耕地内，东500m有村屯，施工单位做好HSE应急预案，预防井喷，避免环境污染。

表2 钻进中途短起下钻计划表

表3 二开不同密度下最大允许关井套压（参考值）

4 达到的指标

（1）生产组织协调有序。

（2）全井平均机械钻速22.67m/h。

（3）1.25°螺杆在本口井水平段轨迹控制中比较理想，调整井斜效果显著。

（4）钻进周期11.6d，比钻井方案18.5d提前6.9d时间；完井周期5.58d（截止到固井）比纸上钻井方案（4.2d）少1.38d。建井周期17.36d（截止到固井），比纸上方案24d提前6.64d，钻井时效较以往施工大大提高。

5 存在问题和下步措施

（1）本井1099m 开始定向造斜，井深1299m 时1.5°螺杆造斜率不够，工具面不稳，每根只能达到1.5°，满足不了2.4°的要求，起钻更换新1.5°螺杆，全井定向复合钻速均较快，水平段拖压现象较重，进尺相对较慢。

（2）本井按设计施工，实际着陆点垂深1403.49m，井斜79.47°，比设计垂深提前了8m，由于地层倾角不准，油层发育也不理想，油层钻遇率较低，只有28.17%。

6 结论

（1）多项优快钻井设计能够有效提升水平井钻井时效。

（2）制定的现场技术措施能够有效预防现场施工复杂的发生。

（3）水平井优快钻井设计为以后高效施工水平井提供了技术保障。