A1水平井优快钻井技术探讨

梁小庆

(大庆钻探工程公司钻井二公司，黑龙江大庆163413)

A区主力油层砂岩成分主要为石英（21%～26.7%）、长石（29.2%～36.2%）和岩屑（平均33.8%），粒度中值0.068～0.111mm，分选系数5.7～10.08，分选性中等。薄片分析储层胶结类型以泥质胶结、钙质混合胶结为主，平均泥质含量9.7%。局部钙质较富集，泥质多具重结晶，呈团状或薄膜分布，石英、长石具次生加大与再生胶结。统计主力油层64口井859块岩芯，油层孔隙度主要分布在10%～14%之间，平均11.3%；渗透率主要分布在0.1～1mD之间，平均0.8mD。其中FⅠ组油层平均孔隙度11.9%，平均渗透率1.3mD，属于低孔、低渗透储层，因此部署了A1水平井进行开发。

1 优化设计技术

要想实现A1水平井的优快钻井，就必须对井身结构和井眼轨迹进行优化设计，这是实现优快钻井的前提。

1.1 井身结构优化

井身结构优化，不仅要考虑施工区块的地质特点，还要考虑现有的技术装备水平，更重要的是要降低现场施工的难度，提高机械钻速，实现安全、高效钻井。对于传统的水平井往往是采用三层的井身结构，用表层套管封固地表的腐殖土、流砂层等不稳定地层，在技术套管中实现造斜施工作业，并把技术套管下至水平井A靶点的窗口位置，然后三开进行油层段的钻进。这样做虽然保证了三开的安全施工，同时也有利于水平井水平段的延伸，但是二开在技术套管内进行造斜和扭方位作业，机械钻速非常低，严重增加了钻井施工周期，因此就需要对A1井的井身结构进行重新的优化设计。根据该区块的地质特点，以及设备的承受能力，以利于现场施工，提高机械钻速为目标，决定采用二层套管的井身结构，在二开中实现造斜和水平段的施工，从而能够实现提高机械钻速、缩短钻井周期的目的。A1井的井身结构优化设计数据如表1所示。

表1 A1井井身结构设计数据

1.2 井眼轨迹的优化

一口水平井能否实现安全、优质、高效施工，井眼轨迹的优化设计是至关重要的。对于A1井来说，要想实现优快钻井，在井眼轨迹设计过程中，降低施工摩阻和扭矩是关键，因此在进行井眼轨迹优化设计的过程中就要以施工摩阻和扭矩最小为设计目标，同时还要保证能够有利于现场施工，因此最后决定采用直—增—稳—增—微增—水平的井眼轨迹设计方式，这样设计的好处是在2个增斜井段之间设计一段稳斜井段用来弥补造斜工具造斜率的不足，同时在靶点前设计一小段微增井段，用来弥补目的层垂深的变化，这样就更有利于现场施工，实现准确中靶了。优化设计后的井眼轨迹如表2所示。

2 优快施工技术

表2 优化设计后的井眼轨迹数据

2.1 钻头与造斜工具优选

在钻井工程中，钻头是实现破岩的主要工具，而在水平井施工中，单弯螺杆钻具又是实现增斜、稳斜和降斜的主要工具，因此对于该井来说主要对钻头和单弯螺杆钻具进行优选。A1所在的区域施工岩性主要以泥岩、粉砂质泥岩为主，根据邻井施工钻头使用情况，对钻头进行个性化设计和优选，在∅311.2mm井眼采用国产混装片5刀翼PDC钻头，在∅215.9mm井眼钻头采用国产4刀翼PDC钻头，同时对使用的钻头进行强化保径设计，提高钻头的稳定性。在螺杆钻具的优选中根据不同厂家的螺杆钻具施工参数和设计的造斜率需求，在造斜段选用低转速、大扭矩5级1.5°单弯螺杆钻具，在水平段选用低转速、大扭矩5级1°单弯螺杆钻具。

2.2 轨迹控制优化

在造斜段施工中，主要要保证工具的实际造斜率，钻具组合为：∅215.9mm钻头+∅172.0mm单弯螺杆（1.5°）+钻具浮阀+∅165.1mm LWD+∅165.1mm无磁钻铤×（8.5～9m）+∅165.1mm螺旋钻铤（32～36m）+∅127.0mm斜坡钻杆+∅127.0mm加重钻杆×334.80m+∅127.0mm钻杆。施工中根据该套钻具组合的实际造斜率和工具面角的稳定情况，最大限度地提高钻井排量和钻压，强化机械参数和水力参数破岩，实现高钻速。

在水平段施工中主要以稳平为主，钻具组合为：∅215.9mm钻头+∅165.1mm旋转导向+钻具浮阀+∅165.1mmLWD+∅127.0mm无磁加重钻杆×9.30m+∅127.0m斜坡钻杆+∅127.0mm加重钻杆×334.80m+∅127.0mm钻杆。施工中根据测得的伽马、电阻率曲线，结合录井岩性和全烃值，勤与地质导向人员沟通，勤调、少调井眼轨迹，保证轨迹沿着目的层行进。

2.3 钻井液技术优化

一开采用钾盐共聚物钻井液体系，密度1.15～1.25g/cm3，粘度50～70s。开钻前用电阻率10Ω·m以上的清水60m3加膨润土3000kg、纯碱240kg，预水化24h后，加入HX-D将钻井液粘度调整到设计要求，方可一开。钻进过程中，主要以3%～5%的WDYZ-1和1.0%～2.0%的NH4-HPAN-2水溶液交替维护，另外每钻进200m补加50～100kg的HX-D。

二开应用高性能水基钻井液体系，密度1.35～1.40g/cm3，粘度45～80s。造斜段钻进中，主要以降滤失剂和封堵防塌剂的水溶液交替维护，钻进至造斜点之前100m加入润滑剂，保证润滑剂加量不低于3%，井斜角大于40°时添加1%～2%固体润滑剂，改善泥饼质量，提高钻井液润滑性能。水平段施工中通过增粘剂调节钻井液粘度及流型，保证钻井液的携砂性能，防止形成岩屑床，润滑材料以润滑剂为主，保证其含量不低于7%。现场应根据实际情况合理调整钻井液性能，既保证不污染地层又安全钻进。

3 施工效果分析

A1井完钻井深3305.00m，平均钻速9.04m/h，水平段长1250.00m，各项指标均满足甲方钻井工程设计要求，全井无事故、复杂情况发生，取得了非常好的施工效果。

4 结论

（1）采用二开的井身结构和直—增—稳—增—微增—水平的井眼轨迹设计方式，保证了A1井的施工安全和高效。

（2）通过优选钻头和造斜工具，实现了高效施工，在轨迹控制中根据不同井段施工特点进行优化施工，保证了准确中靶。

（3）一开采用钾盐共聚物钻井液体系，二开采用高性能水基钻井液体系体系，保证了井下安全。

[1]孟祥波.齐平3井钻井施工技术[J].探矿工程（岩土钻掘工程）,2015,42(8):22-24.

[2]王佩平，王立亚，沈建文，等.胺类抑制剂在临盘地区的应用[J].钻井液与完井液，2011，28（3）：35-38.