胜利油田第一口跨断块阶梯水平井钻井实践

孙连坡，刘新华，李彦

（1.长江大学石油工程学院，湖北 荆州 434023；2.中国石化胜利石油管理局钻井工艺研究院，山东 东营 257017；3.中国石油天然气管道局天津设计院，天津 300457）

胜利油田第一口跨断块阶梯水平井钻井实践

孙连坡1，2，刘新华2，李彦3

（1.长江大学石油工程学院，湖北 荆州 434023；2.中国石化胜利石油管理局钻井工艺研究院，山东 东营 257017；3.中国石油天然气管道局天津设计院，天津 300457）

永3-平9井是胜利油田第一口跨断块阶梯水平井，完钻井深2 418 m，断块前钻遇油层180 m，断块后钻遇油层110 m，断块前后垂直落差9.17 m。针对断块油藏剩余油分布相对比较零散、单井控制储量低等开发特点，利用一口跨断块阶梯水平井控制多个断块剩余油的富集区，可最大程度地接触油层，达到提高储量控制及动用程度的目标。文中分析了永3断块油藏的构造形态和储层特性，对地质靶点、井身结构、井眼轨道等进行了优化设计，通过钻井实践总结了阶梯水平井在复杂断块油藏开发中的钻井难点和技术措施。该井的成功实施，为复杂断块油藏未动用储量的经济高效开发提供了新的工程技术思路和手段。

复杂断块油藏；优化设计；阶梯水平井；井眼轨迹；永3-平9井

复杂断块油藏具有构造系统复杂、断块断层多、断块小、含油层位多、油藏类型多等特点，需要利用先进的复杂结构井来适应这类油藏的高效开发。阶梯水平井是利用普通中半径水平井技术连续钻成具有一定高差的2个或2个以上水平段，用一个井眼开采或勘探2个或多个层叠状油藏或断块油藏的水平井井型。由于阶梯水平井至少连通2个油气层，因此节约了重复钻井的投资，增加了单井产量，可取得最佳的开发效果［1］，从而达到有效提高储量动用程度的目标。

1 地质概况

永3断块是一个被断层复杂化的复杂断块，整体为受北部弧型断层控制、内部被多条断层切割复杂化、地层整体向南倾斜的不对称鼻状构造，最小断块面积为0.02 km2，最大封闭断块面积也仅为0.4 km2。主力含油层系沙二下主要发育一套三角洲沉积，由1—11砂层组组成，其中5砂层组储量规模最大（770.8×104t），占总储量的49.6%［2］。根据周围井钻遇砂层组油层情况，结合2个断块区内老井生产动态分析、水淹规律研究，得出剩余油主要分布在构造高部位断层夹角处和沿断层一线腰部及构造高部。其中，永3-平9井的目的层位于西部复杂断块沙二下段5-1小层和5-2小层。

2 设计优化

2.1 地质设计

由于跨断块水平井从断层上升盘5-2小层永3侧94块跨到断层下降盘5-1小层永3斜107块，考虑到跨断层层间存在落差，需要对靶点和井眼轨迹进行优化设计。

钻井过程中，对于跨断块阶梯水平井，每1 m的落差就需要13 m的调整段。设计水平井目的层在断层两侧的落差为10 m，需要调整段130 m。以最大程度地控制地质储量为目的，根据微构造变化趋势，确定水平段AB段长度为100 m，BC段为130 m的跨断层段（垂直落差10 m），CD段为117 m，水平段总长为347 m。井眼轨道A靶点距油层顶界垂向距离2 m，B靶点距油层顶界垂向距离3 m，C靶点距油层顶界垂向距离3.5 m，D靶点距油层顶界垂向距离3 m，各靶点平面上向北摆动不超过2 m，向南摆动不超过2 m。

2.2 钻井工程设计

2.2.1 井身结构

采用二开制井身结构设计，一开φ444.5 mm井眼，下入φ339.7 mm表层套管；二开φ215.9 mm井眼，完钻下入φ139.7 mm油层套管。

2.2.2 井眼轨道

地质设计4个靶点的连线是3条直线组成的一条折线，但这种折线井眼轨道在施工中无法实现，必须对地质设计进行调整，设计成圆滑的可钻曲线。同时，需要满足地质靶点、现有工具和技术能力、完井电测和油层套管安全下入等要求［3］。选用“直—增—稳(平)—降—稳—增—稳(平)”七段制井身剖面，具体井眼轨道参数如表1所示。

2.2.3 设计轨道

设计轨道见图1。

2.2.4 防碰设计

本井由于处于老区块，周围防碰井多达15口，最近距离小于40 m的有8口，需要收集相关井资料，做好防碰工作。钻进过程中，注意观察转盘变化及钻井液返出情况，发现异常及时停钻，防止与邻井相碰。

表1 永3-平9井井眼轨道设计参数

3 技术难点与措施

3.1 技术难点

本井是一口四靶点三维跨断层双阶梯水平井，施工难度较大，主要表现在以下5个方面：

1）设计靶框仅2 m×4 m，斜井段和水平段防碰井多达15口，最近距离仅6.39 m，对井眼轨迹控制精度提出了非常高的要求。

2）目的层位于复杂断块边缘，很难准确预测目的层位置，实钻中需要不断调整轨迹才能保证油层穿透率最大化，造成后期施工摩阻、扭矩大。

3）阶梯水平井开采多个油气层，水平段使用阶梯形井身剖面（阶梯水垂比100∶10.17较大），需要多次精确着陆，井眼轨迹控制难度大。

4）使用地质导向钻井技术，测斜盲区长达23 m，地层情况复杂多变，给井眼轨道预测和控制带来了极大的挑战。

5）长裸眼段、井眼轨道调整频繁和井眼清洗不彻底等因素造成钻压传递困难，严重影响滑动钻进效率。

3.2 技术措施

1）做好直井段防斜打直和造斜段井眼轨迹精确控制，收集邻井详细资料，施工中利用Compass定向软件连续扫描，使井眼轨迹尽可能远离防碰井，必要时提前扭方位绕障。

2）发挥地质导向钻井技术的优势，利用随钻测量的自然伽马和电阻率跟踪油层，结合气测、钻速、岩屑等地质录井参数，及时准确地调整井眼轨迹。

3）提前在B靶前降斜，垂深到一定深度后，适当增斜后稳斜钻进，到目的层后可安全增斜至水平稳斜钻进，避免井眼短段内大的起伏，从第1台阶圆滑过渡到第2台阶。

4）加强井眼轨迹预测和控制，在防碰点、油层顶、断层前后等关键位置加密测量，掌握轨迹走向，及时调整井眼轨迹按设计或地质需要钻进。

5）通过井眼轨迹控制优化技术、定期短起下钻、调整钻井液性能等手段，优化井眼轨迹控制和提高钻井液携岩能力，摸索钻压、转速、划眼等手段控制井眼轨迹的规律，做到少滑动钻进、多复合钻进。

4 施工过程

4.1 直井段

制定详细的直井防碰技术措施，取得了较好的控制效果。轻压吊打钻进，完成一开井段，井深348 m。二开直井段至井深1 706 m完成后，投测多点，测得井底井斜0.90°，方位12.74°，井底位移仅1.08 m，为后期井眼轨迹控制奠定了良好的基础。

4.2 斜井段及水平段

第 1趟采用常规导向钻具组合：φ215.9 mm钻头+φ172 mm 1.5°单弯动力钻具+φ177 mm无磁钻铤×1根+MWD短节+φ127 mm加重钻杆×15根+φ127 mm钻杆。施工中的钻井参数为钻压60～120 kN，排量26～30 L/s，泵压8～12 MPa；钻进井段为1 706.00～1 985.91 m，井斜变化0.9～53.50°，方位变化12.74～284.42°，全角变化率为19.11°/100 m。因需要换地质导向（LWD）仪器，循环干净井底后起钻，更换仪器；大井斜段为保证钻具组合柔性，把无磁钻铤更换为无磁承压钻杆，并倒换钻具。

第 2趟下入地质导向钻具组合：φ215.9 mm钻头+φ172 mm 1.5°单弯动力钻具+φ127 mm无磁承压钻杆×1根+LWD短节+φ127 mm钻杆×27根+φ127 mm加重钻杆×15根+φ127 mm钻杆。钻井参数为钻压60～120 kN，排量24～30 L/s，泵压12～13 MPa；钻进井段为1 985.91～2 202.73 m，井斜变化53.50～86.60°，方位变化284.42～292.91°，全角变化率为15.69°/100 m。由于钻头寿命限制，起钻换钻头，为保证有效加压和减小摩阻再多倒入10柱钻杆。

第3趟下入地质导向钻具组合：φ215.9 mm钻头+φ172 mm 1.5°单弯动力钻具+φ127 mm无磁承压钻杆× 1根+LWD短节+φ127 mm钻杆×27根+φ127 mm加重钻杆×15根+φ127 mm钻杆。钻井参数为钻压60～120 kN，排量 24～30 L/s，泵压 13～15 MPa；钻进井段为2 202.73～2 418.00 m，井斜变化86.60～93.30°，方位变化292.91～282.50°，全角变化率为5.75°/100 m。通过提前调整井斜、加密测斜及精确预测和控制井眼轨迹，本趟钻实现了从B靶圆滑过渡到C靶，并在第2台阶着陆油层，最后因断层提前钻遇泥岩，提前30 m完钻。

4.3 中靶情况

实钻A靶井深2 120.14 m，垂深1 990.51 m，靶心距0.85 m；B靶井深2 220.08 m，垂深1 992.88 m，靶心距0.39 m；C靶井深2 323.44 m，垂深2 002.05 m，靶心距2.02 m；提前完钻井深2 418.00 m，垂深2 005.27 m。BC段垂直落差9.17 m，第1阶梯段最大井斜91.6°，钻遇油层180 m；第2阶梯最大井斜93.3°，钻遇油层110 m，BC靶间调整段最小井斜82.5°。

5 结论

1）地质导向钻井技术为边缘油藏、断块油气藏等复杂油气藏开发提供了技术支撑，降低了钻探风险，提高了复杂油气藏的开发成功率。

2）水平井通过调整钻压、转速等钻井参数和划眼、短起下钻等工程手段控制井眼轨迹，配合“转滑结合、勤调少调、加密测量”等方法优化井眼轨迹控制。

3）导向钻井技术是一种先进的井眼轨迹控制技术，其最大的难点是测量盲区的预测，除了昂贵的旋转导向钻井技术外，可通过研发近钻头测量技术解决。

［1］冯志明，颉金玲.阶梯水平井钻井技术［J］.石油钻采工艺，2000，22（5）：22-26. Feng Zhiming，Jie Jinling.Stepped horizontal drilling technology［J］. Petroleum Drilling Technology，2000，22（5）：22-26.

［2］钱志.永安镇油田永3断块油气成藏条件及主控因素［J］.断块油气田，2011，18（1）：59-61. Qian Zhi.Reservoir accumulation condition and main controlling factors of Yong 3 Fault Block in Yonganzhen Oilfield［J］.Fault-Block Oil&Gas Field，2011，18（1）：59-61.

［3］吴敬涛，王振光，崔洪祥.两口阶梯式水平井的设计与施工［J］.石油钻探技术，1997，25（2）：1-2. Wu Jingtao，Wang Zhenguang，Cui Hongxiang.Design and operation of two stepped horizontal wells［J］.Petroleum Drilling Techniques，1997，25（2）：1-2.

（编辑 赵卫红）

Drilling practice of the first stepped horizontal well drilled in two fault blocks in Shengli Oilfield

Sun Lianpo1，2,Liu Xinhua2,Li Yan3
(1.School of Petroleum Engineering,Yangtze University,Jingzhou 434023,China;2.Drilling Technology Research Institute,Shengli Petroleum Administration Bureau,SINOPEC,Dongying 257017,China;3.Tianjin Design Institute of Gas Pipeline Bureau,CNPC, Tianjin 300457,China)

Well Yong 3-Ping 9,drilled in two fault-blocks,is the first stepped horizontal well in Shengli Oilfield,having the total depth of 2,418 m.The oil reservoirs with 180 m for the first step and 110 m for the second step are drilled.There are 9.17 m vertical throw between the two fault blocks.The dispersed remaining oil and low reservoir controlling reserves of single well make it difficult to develop.The reservoir development can be improved with a stepped horizontal well which has a better drainage area and the goal of enhancing the reserves controlling and producing degree can be attained.This paper analyzes the structure shape,the reservoir characteristics of Yong 3 fault-block reservoir and optimizes geological targets,well structure and well trajectory.Difficulties and measures of drilling stepped horizontal well are summarized based on drilling practice.The successful drilling of this well provides a new method to develop complex fault-block reservoir in economical and effective way.

complex fault-block reservoir;optimization design;stepped horizontal well;well trajectory;Well Yong 3-Ping 9

国家油气重大专项“断块油田特高含水期提高水驱采收率技术”（2011ZX05011-003）

TE243

：A

1005-8907（2012）01-0117-03

2011-05-11；改回日期：2011-11-06。

孙连坡，男，1981年生，工程师，在读工程硕士研究生，主要从事钻井工艺技术研究和定向井、水平井技术服务工作。电话：（0546）8797422，E-mail：willianpoe_312@163.com。

孙连坡，刘新华，李彦.胜利油田第一口跨断块阶梯水平井钻井实践［J］.断块油气田，2012，19（1）：117-119. Sun Lianpo，Liu Xinhua，Li Yan.Drilling practice of the first stepped horizontal well drilled in two fault blocks in Shengli Oilfield［J］.Fault-Block Oil&Gas Field，2012，19（1）：117-119.