杨浅3井区薄层特超稠油水平井钻完井技术

蒲尚树，田康宁，宋新峰，郑 林，胡 凯

(1.中国石化河南石油工程技术有限公司钻井工程公司，河南南阳 473132；2.长江大学石油工程系；3.中国石化河南油田分公司采油二厂)

河南油田杨浅3井区主要含油层位为古近系核桃园组三段，油层埋藏702～863 m，平均单层厚度2.8～3.3 m，在油层温度下,脱气原油黏度达到14 771.4～77 507.4 mPa·s，属于薄层特超稠油油藏。由于采用直井、定向井等常规方式开发，油藏裸露面积小，且储层胶结疏松、油井易出砂，严重影响了该区整体开采效果。为此，在杨浅3井区通过钻水平井和运用复合防砂筛管完井技术，增大了油层裸露面积，扩大了蒸汽波及体积和热驱范围，提高了蒸汽吞吐热效率和油藏储量动用程度，并有效解决了油井出砂问题[1-2]。

1 水平井井眼轨迹控制技术

1.1 井身结构及井眼剖面设计

(1)井身结构优化。综合考虑了稠油蒸汽吞吐热采工艺、封固疏松地层、钻具传输测井、井控安全和投入成本等方面的要求，采用了二开制井身结构类型(图1)。一开：采用φ444.5 mm钻头钻至井深300 m左右，下入φ339.7 mm表层套管，封固上部成岩性差、胶结疏松地层及地表水，水泥返至地面，为二开安装井口装置和安全钻井提供可靠条件。二开：采用φ244.5 mm钻头进行二开，上部井段下入φ177.8 mm套管，水平段下入φ177.8 mm复合防砂筛管，水泥返至地面，满足杨浅3井区稠油油藏蒸汽吞吐开采需要(注蒸汽温度高达30 ℃)。

(2)井眼剖面设计优化： ①采用简单、圆滑的直-增-稳-增-平轨道类型，便于施工。 ②为确保薄油层钻遇率，水平段靶框采用矩形靶，靶区范围1 m×10 m×300 m(水平段长)，纵偏差0.5 m，横偏差5 m，前后摆动不超过5 m。 ③综合考虑采油工艺要求、地层特性因素影响、螺杆造斜能力、井下复杂等因素，斜井段造斜率25°～39°/100 m，水平井段轨迹调整造斜率控制在18°～25°/100 m以内。 ④造斜点应考虑该区块地层的特点和地面条件因素，要有足够的靶前位移调整余量。

1.2 实钻井眼轨迹控制技术

(1)造斜段：杨浅3井区中上部地层较疏松，对于造斜工具的选择影响较大，造斜率难以保证[3]。施工时要克服MWD测量数据滞后的影响，及时预测井底的井斜、方位和造斜率，及时调整钻井参数和钻具组合，确保顺利着陆[4]。施工要点：一是要选用大度数(1.75°或2°)螺杆，满足疏松地层造斜率要求；二是严格控制井眼曲率避免过大过急，保持其圆滑性，防止出现较大的狗腿，给后续施工带来困难；三是定向造斜前，要保证钻井液性能良好和井眼畅通，确保弯壳螺杆顺利下井，且严禁使用弯壳螺杆钻具划眼和悬空处理钻井液；四是摩阻较大时，及时进行短程起下钻，修整井壁，清理岩屑床。

(2)水平段：杨浅3井区油层较薄，平均单层厚度2.8～3.3 m，水平井仪器存在测量误差和测量盲区(大于15 m)，钻水平井的难度大，易造成井眼轨迹“冒顶和穿底”现象。因此，水平井段施工时，要根据实钻结果，及时分析和预测轨迹，提前进行轨迹调整。考虑到油层薄、油层垂深存在误差，小度数造斜工具又难以满足地质跟踪油层的要求，根据实钻经验，在该区施工时，一般选用1.25°或1.5°的单弯螺杆。并在水平段施工时，要复合与滑动钻进相结合，井眼轨迹调整幅度要小，防止出现“波浪式”井眼。

图1 杨浅3井区水平井井身结构图

通过对杨浅3井区先期施工的几口水平井的实钻分析与研究，形成了适合于该区水平段施工的薄油层水平井井底测量盲区预测技术，实现了对井眼轨迹的精细控制，提高油层钻遇率。施工要点：一是搞好邻井地层对比准确地质预告，着陆前调整好井斜，使井眼轨迹沿着目的层倾向方向钻进；二是选择同厂家同型号螺杆钻具，减小工具对造斜率影响，确保井底测量盲区的预测信息准确率；三是采用滑动与复合钻进方式交替进行，每钻进5～6 m改变一次；四是根据返出岩屑准确判断地层岩性，及时调整井眼轨迹；五是地质较复杂或油层超薄时，可运用LWD随钻监测技术，根据伽马和电阻率曲线，结合地质气测、荧光定量分析等录井资料，及时调整井眼轨迹，实现水平段井眼轨迹的精准控制。

2 钻井液技术

2.1 钻井液体系优选

杨浅3井区地层较疏松，施工时，要预防井壁垮塌。因此，斜井段和水平段选用两性离子聚合物混油防塌钻井液体系，其配方为：(5%～8%)膨润土+0.3%Na2CO3+(0.3%～0.5%)FA367+(0.3%～0.5%)KPAM+1%SHN-1+0.3 %XY-27+(2%～3%)SFT+(6%～8%)白油+(0.1%～0.2%)SP-80+1%ZRH-2。

2.2 钻井液维护与处理

(1)一开及二开直井段:一开及上部直井段地层疏松、成岩性较差、易漏失，维护处理以保证钻井液要有较强的携带能力和抑制能力，密度控制在1.15 g/cm3左右，黏度在50～60 s之间。

(2)斜井段及水平井段:斜井段钻进要保持聚合物浓度，增强钻井液的抑制性。增斜井段逐渐加入2 %乳化沥青和1 %ZRH-2，以提高体系的防塌能力和润滑性能。井斜大于40°以后，要提高钻井液的悬浮和携带能力，并加入(6%～8%)白油、(0.1%～0.2%)SP-80，进一步提高体系的润滑性和防塌能力，摩阻系数控制在0.1以下。进入目的层前,将滤失量控制在5 mL以内，保护好油层。完钻前提前处理好钻井液，维护性能均匀稳定。

3 固井工艺技术

3.1 固井施工难点

一是套管在拉力和自重作用下，斜井段、水平段严重偏心，窄边钻井液很难被水泥浆顶替走；二是受到水泥浆失重影响，井眼高边产生强度较弱的高渗透性水泥石，不能充分分隔油水层，易引起油气水窜槽；三是在水平段，水泥浆析出的自由水在井眼高边聚集，形成通道，导致水窜槽；四是中上部地层较疏松，固井过程中,易造成漏失；五是钻井液在井眼低边的固相沉积易形成钻井液滞留带而影响水泥环质量。

3.2 水泥浆体系选择

针对该区块的水平井固井难点，优化选择了防漏增韧高强度水泥浆体系：G级高抗水泥+2.0 %防窜漏失剂W-99+1 %减阻剂USZ+1.68 %降失水剂G303+0.8 %膨胀剂TW502+0.2 %消泡剂XP-Ⅱ+10 %增强剂PZW-A +10 %漂珠+30 %石英砂。其主要性能见表1，水泥浆沉降稳定要好，避免出现分层现象，上下密度差小于0.059 g/cm3，缩短水泥浆凝结时间，增加水泥石早期强度。选用BSC-010L型冲洗液，提高井眼的冲洗效果。冲洗液要有较低紊流临界排量，排量控制在18 L/s以下；在紊流下要有10 min以上的接触时间，且与钻井液、水泥浆有良好的相容性。

表1 水泥浆主要性能

3.3 固井工艺技术优化[5]

杨浅3井区采用复合防砂筛管和免钻塞分级固井工艺技术。为确保固井施工质量，采用了双管外封隔器；采用免钻式分级箍，减少了施工工序，降低了钻分级箍对套管损坏的风险。

(1)下套管前井眼准备。杨浅3井区水平井二开裸眼井段较长，筛管串尺寸较大，下套管前，要求带φ238 mm扶正器下钻通井,短程起下钻循环洗井后，用2%～4%的塑料小球钻井液封闭大井斜段和水平段，确保下套管顺利。

(2)免钻塞分级注水泥器安装要求。免钻塞分级注水泥器上扣时避免损坏，安装在岩性较稳定的井段，并保证其居中良好，能够工作正常。

(3)管外封隔器安装要求。选用两个HXK177.8-Ⅱ规格的管外封隔器,并座封在井径规则、岩性较稳定的井段。控制下套管速度，避免猛刹猛放，防止损坏封隔器胶筒。

(4)选用合适的套管附件。选择居中度较好的双弓弹性套管扶正器，井斜小于35°的斜井段，每两根套管加1只扶正器，井斜大于35°的井段每根套管加1只扶正器，分级注水泥器和封隔器上下各加1只扶正器。

(5)完井工艺技术优化。下完套管后蹩压坐封管外封隔器，蹩开分级注水泥器，循环钻井液。固井注水泥结束后，先用水泥泵车顶替2 m3压胶塞再换成钻井泵增大排量顶替，最后留2 m3余量用水泥泵车顶替碰压至22 MPa，稳压5 min，待关闭套下行关闭循环孔后，缓慢释放压力至10 MPa，憋压候凝。候凝时间达到24 h，下入φ89 mm钻杆带可退式捞矛的服务管柱打捞免钻塞部件。

4 实施效果

在杨浅3井区水平井钻井和复合防砂筛管完井技术取得了较好的应用效果，不仅确保了钻井速度和施工质量，而且油井投产后取得了明显的增产效果。先期施工的16口水平井，平均井深1214.4 m，平均机械钻速达到13.79 m/h，平均钻井周期8.16天，中靶率100%，油层钻遇率均在75 %以上。免钻塞分级固井工艺技术的应用，也取得较好效果，施工的16口井声变测井评价结果Ⅰ、Ⅱ级固井质量均合格，90 %的井段达到优质标准，满足了薄层特超稠油热采工艺的需要；免钻塞分级注水泥器使用情况良好，打捞成功率为100 %，避免了钻塞可能对套管造成损坏。首批16口井经过3周期的蒸汽吞吐开采，平均单井日产量保持在6.75 t/d,是该区块直井、定向井平均单井日产量的2.83倍，油井不出砂，效果十分显著。

5 结论与认识

(1)应用水平井复合防砂筛管钻完井技术，确保了杨浅3井区钻井施工质量，提高了蒸汽吞吐效率和储量动用程度，防砂效果明显。

(2)杨浅3井区水平井井身结构和井眼剖面优化、薄层水平井井眼轨迹控制技术是实现目的层中靶和提高薄油层钻遇率的关键。

(3)两性离子聚合物混油防塌钻井液体系，具有良好的润滑防塌效果，可满足杨浅3井区水平井施工要求。

(4)复合防砂筛管和免钻塞分级固井工艺技术、防漏增韧高强度水泥浆体系和相关技术措施的实施，确保了固井施工质量。

[1] 马道祥，罗晓慧，张清军,等.河南稠油油田浅薄层油藏防砂技术[J].石油地质与工程,2007,21(1)：72-74．

[2] 李学良.薄层稠油水平井防砂完井技术[J].石油地质与工程,2008,22(6)：102-104.

[3] 薛建国，吴应战，王冰晖,等.超浅层大位移水平井楼平2井钻井技术[J].石油钻采工艺,2008,30(3)：11-14.

[4] 王兴武.薄层水平井轨迹控制技术[J].钻采工艺,2010,33(6)：127-129.

[5] 周代，何德清，蒲世东,等.分级注水泥器与管外封隔器的选用[J].油气田地面工程,2009,28(2)：42-43.