D油田AN区块水平井钻井技术应用

2021-04-17吴国超

西部探矿工程 2021年5期

吴国超

（大庆钻探工程公司钻井二公司，黑龙江大庆163413）

D油田AN区块属于典型的低渗高压区块，区块内断层充分发育，地层遮蔽压力高，易发生油气侵、井漏等复杂。2018年该区块水平井钻井施工20口，其中10口井发生了不同程度的油气侵、井涌和井漏复杂，复杂发生率高达50%。针对该区块的施工难度，介绍了水平井安全钻完井技术在该区块的应用。

1 概述

1.1 地质概况

D 油田AN 区块构造上位于S 盆地北部中央坳陷区，其总体构造格局为中间背斜隆起，北部P构造向南倾没为XZ 鼻状构造，西部进入G 凹陷，东部为T 鼻状构造的西翼，T 鼻状构造和A 鼻状构造间为Y 向斜南部鞍部。A 鼻状构造是本区的主要构造，近南北向的大断层把主体构造切割成大小不同、高低不等的多个断块。油田大断层基本为南北向展布，局部发育一些近北东—南西向和北西—南东向的小断层，断层皆为正断层。

1.2 施工难点

（1）浅部地层成岩性差，胶结疏松，钻井过程中注意防塌、防漏。

（2）N 五段至N 三段地层，硬夹层较多，钻井过程中注意防斜。

（3）N三段、N四段地层黑帝庙发育气层，预计在井深431～789m 处有浅气层存在，钻井施工过程中注意预防浅气层井喷。

（4）N二段、N一段地层发育大段泥岩，易吸水剥落造浆性强，钻井施工过程中预防井塌、钻具泥包及卡钻。

（6）设计井区P 油层已注水，且P 油层地层孔隙压力较高，存在异常高压，钻井时防油气水侵、防井喷。

2 安全钻井方案设计

AN区块根据实钻情况和地震预测分析认为，该井区的新90排注水井排与断层形成封闭，形成注水井断层遮挡较高压力区；同时该区块井位于XZ鼻状构造高部位东西向条带状分布气层上，储层发育状况强于已完钻的井；且该区块剩余井均为三维井，施工难度大，发生油气侵后诱发井漏和浅气井喷的风险高，采取以下措施保证钻井施工顺利进行。

2.1 井身结构优化

井身结构由原来的两开井变更为三开井，且技套封固层位由原来的H油层顶以下增加至H油层底以下50m，封固浅气层，降低钻井井控风险，同时出现井漏等复杂后，处理也相对容易。优化后的井身结构见表1。

2.2 AN区块易漏地层精确预测

通过精确预测易漏层位，可以有效提高防漏成功率。根据AN区块的地质特点、各地层间的压力梯度变化、已施工井的井漏情况等数据，精确预测出AN区块的易漏层为Y二三段、P油层，针对各个易漏层的特点、特性，选择与之相对应的封堵材料，可以取得较好的封堵效果。

表1 井身结构

3 钻井工程设计

3.1 钻井轨迹优化

（1）直井段施工中，严格执行设计，通过工程技术措施控制井斜不超过3°，降低造斜段、水平段井斜和方位调整难度。

（2）在造斜段井眼轨迹控制中，及时调整井斜方位，增加复合钻进施工的井段，确保轨迹平滑。

（3）在水平段井眼轨迹控制中，使用旋转导向调整井斜和方位，由于仪器造斜率相对较低，需要加密监测井斜、方位数据，并准确判断变化趋势，提前调整井斜和方位，确保轨迹符合设计和现场需要。

现实工作和理论知识是存在一定差距的，目前很多建设安全管理工作人员只擅长于纸上谈兵，而在工作的时候情况变化太大，而常常会感到手足无措，无法应对而焦头烂额。在学校教学过程中就要培养学生的动手能力，增加学生去实践的机会。政府要做好宏观调控，做好建设单位的思想工作，帮助学校和建设单位搭建沟通平台，为学校提供合作机会，避免学校找不到合作单位。实践过程中要注重学生实际能力的培养，不要把实践活动当做“走过场”式的学习，而要最大程度模仿现实工作，培养学生的实践能力。

3.2 钻井防碰设计

在直井段和造斜段施工过程中，一方面要时刻观注实钻井眼轨迹与纸上设计井眼轨迹的符合度及变化趋势，另一方面及时考虑邻井情况，防止与邻井相碰。

现场施工过程中，实时监测井斜方位，及时分析处理数据，并由防碰软件计算相关防碰参数，如发现防碰距离有超出安全范围的趋势，及时调整井斜方位进行防碰绕障施工。

3.3 钻井液设计

（1）一开钻井液技术措施。钻井液混浆开钻，适当补充降失水材料，粘度40s 左右、密度1.05g/cm3以上。钻进过程中控制粘度40～50s，完钻前密度调至设计上限1.28g/cm3。

（2）二开钻井液技术措施。二开配浆，加入0.5%HX-D阳离子聚合物，配合HPAN、聚合铝调整钻井液性能，粘度达到40s 以上，密度1.30g/cm3以上方可二开。在N泥岩地层钻进时，及时补充阳离子聚合物，以保证HX-D阳离子聚合物含量不低于0.5%，同时注意观察振动筛筛面返砂情况，适时调整体系的切力和动塑比，保证体系的携砂能力。进入H地层前，将密度提至设计上限1.35g/cm3，防止气侵发生。完钻前调整好钻井液性能，起钻灌好泥浆，做好岗。

（3）三开钻井液技术措施。在N泥岩地层钻进时，及时补充抑制剂、包被剂，保证钻井液抑制性，同时注意观察振动筛筛面返砂情况，适时调整体系的切力和动塑比，保证体系的携砂能力。进入Y二三段前，加入2%的非渗透封堵剂、2%磺化沥青、1%超细碳酸钙，封堵地层微裂缝，防止井漏的发生。造斜段、水平段保证润滑剂含量不低于7%，有效降低井下摩阻。造斜段和水平段钻进过程中，保持沥青类防塌剂含量不低于2%，超细碳酸钙含量2%，配合聚合醇等抑制类材料，改善泥饼质量，保证井壁稳定。进入目的层前将钻井液密度加到上限1.55g/cm3，防止油气侵。完钻后调整好钻井液性能，循环两周以上，短起下钻测后效正常后，方可起钻。

4 复杂预防措施

4.1 畅通井眼措施

（1）在N 地层泥岩井段钻进时，及时补充聚合醇、强抑制剂、包被剂，保证钻井液抑制性，同时注意观察振动筛筛面返砂情况，适时调整体系的切力和动塑比，保证体系的携砂能力。

（2）每次通井到底前提前处理地面循环罐钻井液，缩短下钻到底循环处理钻井液的时间，降低钻井液对井壁的冲刷时间。

（3）下钻中途顶通（顶通井段要选择地层稳定的层位，尤其注意需远离易漏、易垮塌地层，且每次顶通井深均要错开，杜绝在一点重复顶通），杜绝一趟钻到底，降低下钻到底开泵启动压力。

（4）起下钻严格控制速度，尤其是在易漏、易垮塌井段，做到操作平稳、轻提轻放、慢卸，防止钻具猛烈摆动;尽量降低井筒内的激动压力。

4.2 防漏技术

该区块Y 二三段地层微裂缝发育，高密度条件下裂缝张开易形成漏失通道，导致井漏。P油层由于注水开采，孔隙有不断扩大的趋势，钻进时在高密度条件下易发生渗漏。针对该区块漏失的不同情况，优选不同粒径和尺寸的封堵材料，应用逐级封堵技术，从上到下逐级封堵不同的漏失层位，通过提高各漏层的井壁承压能力，堵塞漏失通道达到预防井漏的目的。

（1）Y 二三段地层微裂缝优选多功能高效复合封堵材料进行封堵。优选多功能复合封堵材料对Y二三段地层微裂缝进行封堵，封堵材料包括改进的封堵剂和改性沥青。改进的封堵剂粒径尺寸范围更广，封堵性更强，对孔隙和裂缝均有高效封堵作用。改性沥青可以在岩石表面形成一层“致密沥青质膜”，有效封堵微小裂缝。

（2）P油层应用封孔成膜封堵技术。该技术主要是利用成膜聚合物在地层孔隙吸水分散成胶束，依靠聚合物胶束吸附力及其可变形性，协同惰性固体颗粒填充作用及纤维架桥作用，在井壁岩石孔隙处形成致韧的膜，达到了封孔的效果。此外钻进时加入0.5%的多功能石墨颗粒，既可以封堵小的地层孔隙，又可以起到润滑效果。

（3）封堵剂尺寸改进。原有的封堵剂尺寸适用于高渗地层，对该区块地层小孔隙封堵效果差，改进了封堵剂配方：在保持特殊聚合物含量不变的前提下，适当减小了固体颗粒的粒径尺寸和柔性纤维的长度，使其能够有效封堵较小的地层孔隙。