优快钻井技术在D油田浅层水平井中的应用

张佳音

（大庆钻探工程公司钻井二公司，黑龙江大庆163413）

D油田浅层水平井由于目的层埋深和井深均较浅，开发周期相对较短，为了节约成本技术套管下深浅，甚至取消了技术套管，导致裸眼井段较长，造成新问题的同时，也导致施工中本来存在的问题被不同程度的“放大”，增加了钻井施工的难度。

1 施工难点及存在问题

1.1 施工难点

（1）浅部地层成岩性差，胶结疏松，钻井过程中易漏、易塌和堵钻头水眼。

（2）钻井区块部分探井黑帝庙油层见气显示，施工中易气侵、易发生浅气层井喷。

（3）N二段地层发育大段泥岩，泥岩吸水水化膨胀易剥落，造浆性能强，钻井过程中易发生井塌、钻具泥包及卡钻事故。

（4）位于断层附近的设计井，钻井过程中易井漏。

（5）部分设计井P油层已投入注水开发，钻井过程中易发徨油水侵。

（6）部分井地层倾角较大，最大地层倾角7.7°，钻井过程中直井易斜，定向井直井段轨迹控制难度大。

（7）油层部位钻进时易油气水侵、易井喷。

（8）井眼大，地层软，造斜率不容易控制。大斜度稳斜段，摩阻扭矩大。

1.2 存在问题

（1）D油田浅层水平井技术套管被取消后，裸眼段钻遇大段泥岩，钻井施工中钻具泥包问题十分严重，2018年共施工30口水平井，发生泥包钻具复杂15口井，占比高达50%。

（2）由于三维轨迹设计、裸眼井段增长、水平段频繁找层等原因，导致井眼轨迹不规则，造成钻进摩阻大、起下钻遇阻、电测遇阻、下套管不畅等问题。

（3）受断层影响，目的层构造深度会发生变化，着陆垂深与设计有偏差，导致角度调整幅度较大，造成着陆时钻进速度极慢，严重制约了钻井速度。

（4）由于油层薄、丰度低以及断层发育等影响，在水平段钻进时频繁找层，致钻出的井眼不规则，钻进时摩阻扭矩大。

（5）技术套管取消后，水平井裸眼井段增长，对钻井液抑制性、润滑性要求大幅提高。

2 轨迹剖面设计优化

井身剖面设计的原则：一是保证钻井施工安全、快速、高效；二是尽量减小钻机负荷；三是有利于采油工程。

从力学分析的角度和现场施工的具体情况来，在弯曲井段，随着钻柱所受张力的增加，钻柱加在井壁上的力也增大，从而增大了钻柱与井壁之间的摩擦阻力。因此，造斜点应尽可能选的深一些，尽可能缩短造斜点到目标点的长度。在满足钻井目的的前提下，应可能选择比较简单的剖面类型，力求弯曲轨道段最短，以减小井眼轨迹控制的难度和钻井工作量，有利于安全、优质、高效钻井，从而降低成本。

以往D油田浅层水平井多采用“直—增—稳”三段制，三段制轨迹控制的特点是剖面简单、操作复杂，需要频繁的测量井斜和方位数据，及时调整轨迹。但是,由于随着浅层水平井的靶半径的缩小、进入目的层井斜的要求及满足防碰要求。我们通过对比分析，得出结论在造斜段采用五段制“直—增—稳—降—稳”的轨迹，更能满足设计对井眼轨迹控制的要求，这样设计，井眼轨迹更加平滑，调整频次降低，操作更加简单，同时在保证井身质量的情况下，下移造斜点，减少了调整控制井段的长度，井眼控制更加方便，大大提高了钻井时效。

3 钻具组合优化设计

钻具组合是我们有效控制井眼轨迹的手段之一，它的作用是让井眼轨迹按照我们设计的方向进行。随着科技的不断发展，水平井钻具组合也在不断地优化，尤其是在随钻控制仪器及动力钻具不断进步后，增斜钻具、稳斜钻具及井斜方位控制软件均得到了不同程度的发展。我们针对浅层水平井井眼轨迹控制技术的特点、难点，结合钻具组合的受力特点，通过分析五段制轨迹对钻具组合的特殊要求，得出了五段制钻具组合的受力特点，根据特点优选了钻具组合，保证了浅层水平井的顺利中靶和安全、高效施工。结合现场施工特点优选了3套钻具组合如下所示：

（1）造斜段稳斜钻具组合：Ø215mmPDC+Ø199mm SST+Ø158mm NMDC+Ø199mm SST+Ø158mmDC+Ø199mmSST+Ø158mmDC+Ø127mm DP。该钻具组合适用于造斜段，为稳中偏“调”的钻具组合，在稳斜的同时可以通过动力钻具进行快速井斜调整，保证造斜段的造斜率，提高中靶概率。

（2）水平段稳斜钻具组合：Ø215mmPDC+Ø199mm SST+Ø158mmNMDC+Ø158mmDC+Ø199mmST+Ø158mmDC+Ø199mmSST+Ø159mmDC+Ø127mm DP。该钻具组合适用于水平段，为稳中偏“控”的钻具组合，水平段井斜变化较小，井斜控制以稳为主。

（3）水平段调整钻具组合：Ø215mmPDC+Ø158mm NMDC+Ø199mmSST+Ø158mmDC+Ø199mmS⁃ST+Ø158mmDC+Ø127mmDP。该钻具组合主要是为水平段大幅度调整井斜所设计的，针对多靶点、井斜和方位调整频次较高的地层，使用该钻具组合可以快速实现对井斜和方位的调整。

4 浅层水平井轨迹控制技术

（1）D油田浅层水平井开发目的层以薄差、边际油层为主，因此钻井施工的特点是防碰绕障、井斜方位测量频繁，因此工作之中是井眼防碰。实际工作中我们通过加强对临井老井数据的分析，制定多种设计方案并进行优化；轨迹控制过程中，通过加密测量井斜和方位，及时分析数据，认真计算和实时监控，及时调整井眼轨迹，优化钻进施工参数，满足了井眼轨迹连续平滑的设计要求，降低了狗腿度，同时有效避免了井眼相碰复杂事故的发生。

（2）在实钻轨迹控制过程中，在满足地质开发要求的前提下，我们一般采取轨迹落后控制的方法，效果很好。经过多年的研究及现场试验，实钻轨迹落后控制，是一种对浅层水平井轨迹控制十分有益的方法，具有以下几个特点：一是较大幅度地增加了复合钻进井段的长度，有效提高了机械钻速；二是避免了因目的层上移，井斜超前造成的中靶失败；三是减少了因井斜控制不利引起的更换钻具组合，减少了起下钻次数，提高了钻井时效。

5 钻井液设计优化

5.1 钻井液体系优选

针对浅层水平井施工技术难点，要求钻井液具有很强的抑制性，抑制大段泥页岩造浆；良好的封堵能力，有效封堵地层大孔隙和微裂缝；优质的润滑性能，保证长裸眼段安全高效施工。为满足以上施工要求优选使用具有强抑制高润滑性的钾盐聚合物钻井液体系。

维护要点：

（1）膨润土含量控制在3%左右，防止后期粘切过大，不好控制。

（2）胶液按进尺补充，钻井液药品浓度大阳离子聚合物0.4%，小阳离子稳定剂0.6%，保证钻井液的抑制能力。

（3）钻进过程中用铵盐、降粘剂及防塌降滤失剂水溶液调整好粘度、切力，维护好钻井液性能。

（4）钻进过程根据施工摩阻情况加入适量的润滑剂以保证钻井液润滑性能。

（5）钻进过程中按补充2%的随钻封堵材料，保证钻井液的封堵性。

（6）强化固控设备的使用，振动筛、除泥器使用率达到100%，离心机视现场情况使用。

6 现场应用

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。2019年优快钻井技术在D油田浅层水平井施工中应用6口井，钻井时效达到了明显的提高，相关数据如表1所示。

表1 6口井施工情况

应用的6口浅层水平井，平均井深2310m，平均钻井周期20.33d，平均机械钻速23.97m/h，施工顺利无复杂情况发生。较纸上钻井方案平均减少3.7d，钻井时效较以往施工大大提高。

7 结论

（1）优快钻井技术可以有效提升D油田浅层水平井的钻井时效。

（2）轨迹剖面设计和钻具优化为轨迹的实控提供了很大方便，提高了钻井速度。

（3）浅层优快钻井技术为以后高效施工浅层水平井提供了技术保障。