玛湖油田玛东2井区水平井钻井配套技术

孙新浩 崔兵 徐长龙 邵士柱 陈春 王宇新 黄浩平

摘要：玛湖油田玛东2井区致密油水平井钻井存在钻井机速慢、钻井周期长、易垮易漏等问题，为此，在充分分析该井区地层情况和钻井技术难点的基础上，进行了水平井钻井关键技术研究，包括钻头序列实验与应用选择，直井段采用“微弯螺杆+MWD+PDC钻头”防斜打快、造斜段及水平段使用“旋转导向工具+PDC钻头”/“BPM工具+PDC钻头”/“大功率螺杆+水利振荡器+PDC钻头”等技术研究及应用、应用油基泥浆/钾钙基聚合物泥浆体系应用对比等技术，多口井的现场应用结果表明，单井完井周期大幅缩短。玛湖油田玛东2井区水平井钻井配套技术的研究与应用为高效开发玛东2井区百口泉组/乌尔禾组致密油藏提供了有力的技术支持，为新疆油田的增储上产做出突出贡献。

关键词：水平井;机械钻速;钻井周期;钻头;油基;泥浆;

玛东2井区水平井2016年施工1口，2017年施工3口，2019年扩大生产规模，施工26口水平井，属于首次大批量开发。近年来油田为降低钻井投资，对安全提速和复杂防控提出更高要求。

玛东2井区开展井下动力工具和钻头选型、井身结构的优化、钻井液井壁稳定性的研究、固井方案及措施的制定以及安全提速技术应用等多方面研究，形成一套适用于玛东2井区水平井钻完井配套技术，单井平均钻井周期由171.75天缩减至76.89天，对玛东2井区的高效开发具有里程碑意义和示范作用。

1.玛东2井区钻完井配套技术方案

1.1钻井技术难点

玛东2井区自上而下钻遇白垩系清水河组，侏罗系头屯河组、西山窑组、三工河和八道湾组，三叠系白碱滩组、克拉玛依上组、克拉玛依下组和百口泉组，二叠系下乌尔禾组。

1）白垩系、侏罗系、三叠系白碱滩组地层承压能力弱，及易发生井漏;头屯河组、西山窑组、三工河组泥岩水敏性强易吸水缩径，造成提下钻阻卡。

2）三叠系大段泥岩，水敏性强，易吸水分散，钻头难以吃入地层，且及易失稳造成井壁垮塌;二叠系多套砾岩砾径大、地层均质性差，抗压强度高，可钻性差，制约机械钻速。

3）三开段造斜率高，螺杆工具滑动钻具比例较大，随着井斜的不断增大，拖压现象愈发严重，三开段平均机械钻速受到较大制约。

4）小井眼水平井井筒清洁难题常见，常因岩屑床堆积造成钻进扭矩增大憋停顶驱，提钻遇阻、下钻遇卡。

5）工具钻头种类繁多，无对应区块地层岩性特点研究，无配套使用方案。

1.2主要研究内容

通过对玛东2地层岩石强度分析，优化工具、钻头选型配套;对地层压力密度分布规律研究，优化钻井液密度使用;对邻井事故复杂情况进行统计分析，强化钻井液性能及工程措施，做好事故复杂预防;试用油基钻井液，细化体系及各项性能，实现安全提速等等系列措施，形成成熟的玛东2水平井钻完井配套技术措施。

1）二疊系、三叠系地质钻井资料分析调研

岩石力学分析玛东2井区纵向上多套砾石、砂砾岩井段制约钻井提速。三叠系地层均质性差，可钻性3-6级，砾石层单轴抗压强度>60MPa。

由地层岩石力学参数剖面可知，玛东2井区地层地层强度属软、软～中硬地层，地层可钻性极别3～4，部分地层为5。因此，初选PDC钻头刀翼数量为5～6，切削齿尺寸13～19mm。

2）全井密度使用探索

吐谷鲁群组至白碱滩地层承压能力较差，邻井玛218井发生多次井漏（钻进至百口泉和乌尔禾组的漏失主要都是上部套管鞋底部白碱滩组砂层漏失）;克拉玛依组、百口泉组、乌尔禾组地层稳定性差，邻井多次出现阻卡。

经过对邻井资料的分析及2019年首轮井的实钻经验确定泥浆密度使用范围为：吐谷鲁组1.07-1.13g/cm3，头屯河组、头屯河组、三工河组1.13-1.17g/cm3，八道湾组1.17-1.20g/cm3，白碱滩组、克上组1.20-1.23g/cm3，克下组1..50-1.55g/cm3，百口泉组、乌尔禾组g/cm3。

2019年玛东2井区2轮井、3轮井中复杂时率为零，有效杜绝了井漏、缩径卡钻、垮塌卡钻等复杂事故的发生。

3）二开段微弯螺杆+MWD+PDC技术应用

该技术属于较为常用的防斜打快技术。利用单弯螺杆在转动中产生的离心惯性力以增加钻头处的侧向力，可以有效地防止井斜，同时螺杆动力增加了钻头所获得的机械能量，所以在控制井斜的同时可以获得更高的机械钻速。

同时该技术的应用提升了井径扩大率，解决了三工河组砂泥互层，渗透性强，易造成阻卡问题;有效降低环控压耗，解决井漏复杂频发问题。

4）三开段工具钻头选型优化

由于国内旋转导向资源有限，辖区在没有旋导的情况积极进行了定向工具与钻头的配合实验，同时对钻头的切屑轮廓、水利参数、保径设计等方面进行了针对性改进，形成了适用于玛东2井区的工具钻头选型系列。

造斜段：旋转导向+MDI513钻头/大功率螺杆+DD405钻头

水平段：旋转导向+MDI613钻头/BPM工具+BTSH545钻头/大功率螺杆+DD406钻头

5）开展油基钻井液试验及改进

借鉴长宁页岩气油基钻井技术，引进油基泥浆并对抗土侵、抗土侵、抗水侵、抗高温等性能进行了专项研究分析，形成了成熟的油基钻井液配方：白油基，盐水浓度30%，O：W=90：103%主乳+3%辅乳+1.5%润湿剂+3.0%石灰+3.0%有机土+4.0%降滤失剂+1%OSD-1+3%天然沥青+5%超细碳酸钙+重晶石粉。

油基钻井液的应用很好的解决了拖压、泥岩水化、垮塌、堵水眼等等问题，大大提升机械钻速。

2.实施效果

截至11月20日，玛东2区块年完井16口（含两口跨年井），其中跨年井平均机速3.49m/h，平均钻机月速979.71m/台月，平均钻井周期171.75天;2019年经过首轮井的探索与改进，平均钻井周期缩减至121.95天，同比缩短49.8天;二轮井的施工中持续细化技术方案充分发挥首轮井成熟经验，实现平均机速7.67m/h（提升119.77%），平均钻机月速1283.94m/台月（提升134.31%），平均钻井周期缩短至76.89天（缩短94.86天）。

创下中完钻井周期13.77天、三开最短钻井周期29.75天、二开段最高日进尺870米、水平段最高日进尺226米、造斜段一趟钻、水平段单趟1149米等等一系列记录。

3.结论与认识

1）玛东2井区水平井钻井配套技术的研究与应用虽已取得较大程度的提速，但在日后的生产实践中仍有较大的提速空间，需要进一步深入研究探索。

2）油基泥浆钻井在玛东2井区属于初步试验，虽取得了较好的提速效果，但油基与水基的细化对比以及油基泥浆的进一步优化还需要继续探索研究。

3）油基泥浆固井在2019年仅仅是进行了初步试验，其固井液体系、隔离液性质等等需要进一步探索研究，形成固有工艺。

4）随着玛东2井区压裂施工的大规模实施，地层压力紊乱是后续施工的重要难点。

5）玛东2井区地处环境敏感区，大规模实施油基泥浆钻井对清洁化生产提出较高要求，安全环保工作需要进一步规范。

参考文献：

[1]刘荣桂;邾祝融;程知言;颜庭成;牙轮钻头在钻孔灌注桩进入硬岩中的应用研究[J];四川建筑科学研究;2008年01期

[2]于桂荣，邢玉德，鲁港;石油钻井井身轨道设计的优化计算方法[J];沈阳航空工业学院学报;2003年02期

作者简介：

孙新浩，男，西部钻探克拉玛依钻井公司第二项目经理部副经理，工程师，2009年毕业于西安大学油田化学专业。