大庆葡萄花油田超浅层水平井钻井技术

高立军

（大庆钻探工程公司钻井工程技术研究院，黑龙江大庆163413）

·石油与钻掘工程·

大庆葡萄花油田超浅层水平井钻井技术

高立军*

（大庆钻探工程公司钻井工程技术研究院，黑龙江大庆163413）

系统地分析了大庆超浅层水平井（造斜点20m,目的层垂深270～290m）钻井施工技术难点和特点,重点介绍了P12井区的地层特性、岩性特征，指出了井眼轨迹控制难点,并相应地制定了井身结构、水平井轨道设计和轨迹控制方案措施。通过选取合理的造斜工具、优化钻具组合、钻井参数优选及控制措施的执行,顺利完成了3口超浅层水平井的施工。通过技术的成功应用,系统地总结形成了一套超浅层水平井钻井配套技术,在较好满足超浅层稠油油藏有效开发的基础上,更为国内外同类储层的开发提供了有益借鉴。

超浅层水平井；技术难点；钻井参数；轨迹优化

P12区块位于松辽盆地中央坳陷区,区块内断层全部为正断层,断裂系统主要为2条大断层所控制,断层走向基本上为近北西向和南东向,该区块为被断层夹持局部构造,砂体规模大,油水可以在局部构造内分异,圈闭内为油层,圈闭外为干层、水层,砂体规模小,含油连续性差,因此为岩性油藏构造。所钻目的层为发育于嫩四段地层的HI油层,该层砂体发育分布稳定,属于高孔隙度、高渗透率砂岩储层,油层埋深270～290m,平均砂岩钻遇率较高。根据水平井产能预测结果,1口水平井可代替3～5口直井产量,在钻井成本有效降低的条件下,经济风险相对较小。

1 技术难点

（1）造斜点在20m井深处,出导管之后开始定向,造斜点浅,MWD仪器受磁干扰严重,给开始定向带来一定的不确定因素[1]。

（2）油藏埋深浅,地层疏松,夹层较多,钻具重量轻,加压困难,严重影响工具造斜能力。同时,MWD仪器测点滞后14.6m,井底井斜预测困难,轨迹控制难度大。

（3）55～115m是流砂层,流砂层易塌,上部地层交接性差,地层疏松,造浆性强,钻速快,难以加压,造斜困难,且易发生缩径、坍塌、钻具泥包等井下复杂。

（4）水平段油层胶结疏松,主要岩性为砂岩,并有不等厚的泥岩夹层。在砂岩钻进时降斜明显,而在泥岩钻进时增斜显著,易穿出油岩,且油层垂深小,调整余量小,轨迹控制精度要求高。

2 设计概况

2.1 地层特点

P12区块HI组油层发育于嫩四段地层。嫩四段沉积于松辽盆地抬升、大规模湖退前期,葡萄花地区由于处于湖盆沉积中心东侧,因此沉积相对稳定。与下伏嫩三段地层呈整合接触。划分为6个旋回,各个旋回具有以下特点：

（1）旋回厚度分布较为稳定,可对比性强。HI组地层厚度平均248.2m,厚度变化23.5m。HI2层厚度变化3.5m,HI6层厚度变化5.5m,沉积单元地层厚度发育稳定。

（2）各沉积单元反旋回特征明显。旋回底部为稳定分布泥岩,向上为粉泥、泥粉、粉砂细砂,有时可见中砂,而且自下而上底部深色泥岩段逐步变薄。

（3）55～115m段是60m的流砂层,目的层上面是致密的盖层,目的层是砂岩,胶结疏松,成岩性差。

2.2 井身结构设计

（1）一开钻进采用Ø311.2mm钻头钻至140m,下入Ø273.1mm套管封固封固易坍塌流砂层及地表水层,为二开安装井口装置和安全钻井提供可靠条件,降低二开钻进时的施工风险。

（2）二开钻进采用Ø228.6mm钻头钻至345.00m探油顶着陆段,下入Ø177.8mm套管,水泥返至地面,确保井壁稳定及三开水平段施工安全。

（3）三开钻进采用Ø152.4mm钻头钻水平段至完钻600m,下入Ø127.0mm筛管完井,便于开采稠油。

2.3 井眼轨道剖面设计结合目前水平井钻井技术、设备及工具能力及开发目的层垂深浅的特点,井眼轨道设计选择“直—增—增—增—稳”五段制井身剖面[2]。该剖面相对简单,工具选择方便,既能实现常规钻具造斜,顺利钻达地质目标；又能降低管柱摩阻,方便套管正常下入（见表1）。

表1 井眼轨道剖面设计表

2.4 钻具组合设计（见表2）

表2 钻具组合设计

2.5 钻井参数及水利参数设计（见表3）

3 现场应用

3.1 手工定向,确保开始定向的准确性

针对造斜点浅,MWD仪器受磁干扰严重的特点,现场采取手工定向法[3]。先用陀螺仪在地面确定设计方位,并做好标记,转动转盘至设计方位偏大5°～10°后锁死钻具加压钻进。依据BT值精度确定仪器完出套管后采取MWD定向钻进,这样能有效避开磁干扰造成的不良后果,保证了开始定向的准确性。

表4 P12-1H井现场手工定向测斜数据

由P12-X井现场手工定向测斜数据（见表4）可看出,13～33m时测得方位与手工定向方位偏差较大,BT值较高则反映出仪器受磁干扰所导致的方位值不准确,手工定向至测深44m时,仪器已出表套,方位数据恢复正常。

3.2 优化钻具组合和钻进方式,提高井眼轨迹控制精度

对于造斜困难、轨迹控制难度大的特点,通过优化钻具组合、合理调整钻井参数等技术措施,以减少钻具摩阻、提高造斜率。造斜段全部使用加重钻杆,采用大角度单弯螺杆配合牙轮钻头的钻具组合,保证直井段钻具重量,确保工具面稳定。同时,根据地层岩性和机械钻速合理调整泥浆排量和钻压,采取滑移钻进和转盘钻进的复合钻进方式[4],很好地满足了轨迹控制需求,也减少了钻具遇卡遇阻现象,增加了施工的安全性。

3.3 合理调整钻井参数,提高流砂层造斜率

针对流砂层,造斜困难,易发生缩径、坍塌、泥包钻具等井下复杂的特点,现场采取去钻头水眼,将泥浆排量从20～25L/s降低至15～16L/s,将水力冲击控制到最小,以防钻头水马力对地层的冲蚀。同时,使用高粘（200s）、高切泥浆以解决排量不足导致的井底携砂问题,采用快速钻进、打完单根不划眼、钻头提离井底充分循环的技术措施,既保证了流砂层内的造斜率,又利于携砂,防止钻具泥包等井下复杂。

P12-1H井钻进至井深57m时,钻时明显变快,平均机械钻速30m/h,表明钻至流砂层；钻进至117m时,钻时由1.1min/m达到7.8min/m,钻时明显变慢,钻穿流砂层,进入泥岩层；定向钻进参数为钻压2t,排量16.8L/s,穿越流砂层60m,平均曲率6.29°/30m,最大曲率7.25°/30m,实现了用1.75°螺杆在流砂层内进行造斜。

3.4 精确监测、综合分析,确保水平段油层钻遇率

水平段油层内有不等厚的泥岩夹层,一般均采用小角度单弯螺杆,以复合钻进为主,稳斜效果差,规律难以掌握等施工难点,采用小角度单弯螺杆钻具配合PDC钻头钻进[5],应用MWD（带伽马）随钻监测、地质录井和机械钻速综合分析、随时掌握岩性变化,及时调整钻压及排量,通过增加测点密度的方式对井斜进行精确监测,合理设计滑移钻进和转盘钻进比例,准确控制轨迹,以确保井眼轨迹在油层内穿行,P12区块3口井水平段油层钻遇率均达到100%。

4 钻井液技术

结合所钻地层垂深较浅、地层疏松、稳定性差、遇水易剥落等特性,选择了具有低滤失、低伤害并且具有良好润滑性、携砂能力的低摩阻仿油基钻井液体系。

（1）选择合适的钻井泵缸套,有足够的泵排量,保持井眼环空返速,使用四级净化设备控制钻井液含砂量,使钻井液含砂量控制在0.5%以内。

（2）保证良好的钻井液性能,动塑比控制在0.3～0.5Pa/（mPa·s）,动切力控制在4～12Pa,钻井过程中采取每打完一个单根充分循环和坚持短起下钻,以达到破坏岩屑床和清除岩屑的目的。

（3）提高钻井液的润滑性[6],在钻井液中加入原油、SAS、膨化石墨等润滑剂及充足的防塌剂,控制钻井液的摩擦系数不大于0.06,以确保钻井液具有良好的防塌和防粘卡性能,保证顺利施工。

5 取得的成果

截止目前,大庆葡萄花油田P12区块采用上述水平井钻井技术措施共完成了3口超浅层水平井的施工,均实现了精确入靶,井眼轨迹达到了甲方地质要求,取得了较好的效果（见表5）。2014年完成2口井,平均定向周期4.63d,相比2013年缩短了0.61d；平均机械钻速13.8 m/h,相比2013年提高了14.62%。

表5 P12区块3口超浅层水平井完成情况

该区块投产后每天产油总量100t左右,其中P12-H1井日产量20～25t,是同区块直井日产量的10～15倍,占日总产量20%以上,投产效果显著。

6 结论与认识

（1）大庆葡萄花油田P12区块3口超浅层水平井的成功完钻,为该区块后续开发提供了有效数据,对大庆油田利用水平井技术开发浅层稠油油藏具有借鉴意义。

（2）通过优化剖面设计与钻具组合,合理调整钻井参数,采取定向与复合相结合钻进等技术措施,完成了井深20m定向、60m厚流砂层、垂深270m超浅层水平井的安全钻进,满足了地质要求。 （3）选择具有低滤失、低伤害并且具有良好润滑性、携砂能力的低摩阻仿油基钻井液体系及相应的技术措施,很好地解决了由于地层垂深浅、地层疏松、稳定性差、遇水易剥落、易垮塌、易漏失等钻井难题,保证了井下安全。

[1]时江涛,潘华峰,杨文斌,等.河南油田直井钻机钻超浅层水平井钻井技术[J].钻采工艺,2009,32（2）:11-13.

[2]范志国,于建民,聂涛,等.浅层稠油水平井钻井工艺技术[J].新疆石油科技,2008,18（1）:6-8.

[3]刘学峰,李强,赵宏伟,等.浅层稠油的开发技术及应用[J].西部探矿工程,2009,21（2）：60-61.

[4]裴建忠,刘天科,周飞,等.金平1浅层大位移水平井钻井技术[J].石油钻探技术,2009,37（1）:87-90.

[5]廖腾彦,薛金强张仪,等.超浅水平井技术在红浅1井区的创新应用[J].新疆石油科技,2008,18（3）:1-3.

[6]奚广春,刘永贵,王迎成,等.大庆朝阳沟油田浅层水平井钻井技术[J].探矿工程（岩土钻掘工程）,2009,36（6）:21-23.

Drilling Technology for Shallow Layer Horizontal Well in Putaohua Oil Field of Daqing

GAO Li-jun
(Drilling Engineering Technology Research Institute of CNPC Daqing Drilling&Exploration Engineering Corporation，Daqing Heilongjiang 163413，China)

Drilling technology difficulty and feature for shallow layer horizontal well are analyzed systematically in the paper, which KOP is 20m and TVD of target is about 270m~290m.Formation characteristic,lithologic characteristic and technique difficulty are introduced at P12 block,and corresponding measures are taken such as reasonable well geometry design,well trajectory optimization,BHA and drilling parameter selection etc.There are three shallow layer horizontal wells had to be completed successfully.A set of supporting technology for ultra-shallow layer horizontal well drilling has been summarized and formed by the successful application of the technology,and on the basis of satisfying ultra-shallow layer heavy crude reservoir developing the drilling matching technique for ultra-shallow layer horizontal well offer an experience for similar reservoir at home and abroad.

ultra-shallow layer horizontal well；drilling technical difficulties；drilling parameters；well trajectory optimization

TE243

B

1004-5716（2016）12-0005-04

2016-02-17

2016-02-23

国家自然科学基金“钻头谐振激励下岩石的响应机制及破碎机理研究”（51274072）。

高立军（1978-），男（汉族），陕西户县人，工程师，现从事定向井/水平井技术服务工作。