大庆GL地区G，Y2HC井水平井钻井技术

李 海，刘文鹏，陈绍云 杨决算，陈琳琳，田玉栋，袁后国，李欢欢

（1.大庆钻探工程公司钻井工程技术研究院，黑龙江 大庆 163413；2.大庆钻探工程公司工程技术管理处，黑龙江 大庆 163458）

松辽盆地北部GL地区主要目的层，以青山口组有机质丰度高、成熟度高青一段页岩为主，2019年投产的GY-YP1 井，自喷日产原油34.92m3、日产天然气11506m3，具有良好的勘探开发前景。GY2HC 井是齐家—古龙地区勘探重点井，位于松辽盆地中央坳陷区古龙凹陷，勘探目的是深化古龙中部青山口组页岩油储集性、含油性、流动性、可压性认识，明确页岩油富集规律；通过水平井的部署，进一步验证古龙中部下甜点段核心甜点层的产能情况，为后期试验区建设、开发井网部署、储量提交打下基础。

1 地质特点和工程概况

1.1 地质特点

水平段青山口组主要为灰黑色页岩，夹杂少量砂岩、粉砂岩和灰岩，与国内外页岩油相比，松辽盆地为陆相淡水沉积环境，粘土矿物含量呈纹层状结构，密度300层/m，易发生层间散裂[1-5]。

1.2 工程概况

（1）表层套管。一开采用∅444.5mm 钻头至230m，∅339.7mm 表层套管下入明水组，封隔上部泰康组浅水层，表层可为井口安装井控装置，保障技套施工安全。

（2）技术套管。二开采用∅311.2mm 钻头至2090m，∅244.5mm技术套管下入青山口组上部，保证下部长井段取芯安全，封隔上部嫩江组易缩径的软泥岩。

（3）直井导眼。直井导眼段采用∅215.9mm 钻至2465m泉头组上部，裸眼完钻，其中常规取芯225m，保压密闭取芯62m，水泥打塞封固裸眼段。

（4）侧钻水平井。采用∅215.9mm井眼于技套1898m开窗侧钻水平井，稳斜钻具钻进30m脱离原井眼，造斜段626m，水平段长2020m，先后使用LWD钻具组合，近钻头导向，旋转导向，于4576m完钻。∅139.7mm套管下入青一段底，一次长封固井，射孔完井。

水平段主要目的层组青山口组青一段，最大垂深2418.51m，水平段长度2020m。后期摩阻扭矩大，泵压高，3338m后使用指向式旋转导向钻进，随着水平段延长，维持泵压降低排量，岩屑床不断增厚，短起起钻过程中分别在3763m 和4185m 阻卡，4480m 后多次修泵中止循环遇卡，后期4～5t 小钻压钻进，顺利完钻。电测前单扶通井，电测后双扶通井，采用一次长封固井技术，完井顺利。

2 主要钻井施工技术

2.1 钻井参数优化

青山口组页岩伊利石含量高，易剥落，为了减少钻具涡动、钻井液冲刷对井壁稳定的影响，并保证最大限度地携岩，防止掉块卡钻，减少岩屑床高度，通过理论计算，对钻井参数进行了优化，确定了不同钻速条件下的临界钻井参数（见表1），GY2HC钻井复杂事故为零，机械钻速比邻井提高44%。

表1 侧钻水平段钻井参数优化

经过以往现场经验证明，尽管大排量产生大井眼更容易引起井壁应力掉块和环空返砂困难，但是排量依然是所有钻井参数的基础，提高排量对水平井岩屑床清理、大塌块及时返出作用至关重要，而且在页岩地层水眼固定的情况下钻进排量由30L/s 提高到38L/s水力冲击可以提高35%以上，有利于页岩地层提速，具体表现为周期短，复杂事故少，井径规则，井眼顺滑，所以现场实际排量尽量走上限。转速增大同样有利于岩屑返出，也有利于环空岩屑的返出，所以施工中尽量采用复合或旋转导向钻进。

2.2 钻具组合优化

钻具优化主要考虑到满足钻井参数对提速、降低摩阻和井眼清洁的需求[3-15]。

（1）井眼清洁。GY2HC井215.9mm井眼全井采用∅139.7mm钻杆，相对于∅127.0mm钻杆，增加环空返屑速度，∅139.7mm钻杆接头外径194mm，井眼扩大率20%，接头处环空返速1.55m/s，根据石油大学携岩机理研究，在大井斜井段，环空返速超过1.5m/s，不会产生岩屑床，每个接头都起到清理岩屑床的作用，减少短起下钻次数，提高钻井行程钻速，完钻前用∅139.7mm钻杆比∅127.0mm钻杆降低压耗2MPa左右。

利用钻井液携岩装置进行实验，模拟钻井液排量和井斜角对环空岩屑浓度影响规律，在不同井斜角范围内岩屑具有不同的运移规律，尤其是在井斜角40°～60°内环空岩屑浓度明显升高，易形成岩屑床，增大泵排量提升返速可降低环空岩屑浓度。根据GY2HC 井井眼扩大率按20%，井眼外径259mm，岩屑最大直径5mm，使用∅139.7mm 钻杆，排量只要高于30L/s 左右，岩屑床高度即能大于井眼直径的10%，保证井眼岩屑被及时清理。

（2）简化钻具。为大幅度降低摩阻，使用5 寸加重钻杆代替底部钻具组合中的钻铤。

LWD钻具组合：∅215.9mmPDC钻头+∅172.00mm螺杆(1.5°)+∅172.00mmLWD+∅127.00mm无磁加重钻杆×1根+∅127.00mmHWDP×9根+∅139.7mm钻杆若干+∅127mmHWDP×27根+∅139.7mm钻杆。

旋转导向钻具组合（水平段）：∅215.9mmPDC 钻头+∅172.00mm旋转导向+∅127.00mmHWDP×4根+∅165mm 随钻震击器+∅127.00mmHWDP×27 根+∅139.7mm 钻杆若干+∅127.00mmHWDP×27 根+∅139.7mm钻杆。

（3）导向钻具优选。优先考虑地质要求，采用近钻头功能导向工具提高主目的层的钻遇率，水平段超过1000m 以后，采用旋转导向能够减少3MPa 泵压压耗，保证排量即可以保证提速工具的工作功率，旋转导向转盘转数可达120转，有利于页岩塌块的清除。

2.3 综合复杂预警系统

GY2HC井采用智能钻井及控制系统，钻完井过程中通过井下监测与地面测量相结合，实现钻井全过程信息化，对钻井全过程进行实时闭环控制，使钻完井过程钻井参数控制智能化、预警指令一体化，实现自适应送钻提速，降低人员控制难度，轨迹精细控制，消除井下风险，综合降低钻井周期和成本。

2.4 工艺配套技术

造斜段使用LWD+PDC 组合，使用近钻头+PDC组合钻造斜点和小于1000m 水平段，旋转导向工具+PDC组合共3趟钻，优选长寿命金刚石TS1655RSS钻头，使用一个钻头就可以打完整个侧钻水平井井段。

3 现场应用情况

GY2HC 井水平段长2020m，完钻4576m，全井无复杂情况发生，每钻进300～500m 短起下刮井壁，3 趟钻完钻，侧钻段周期比邻井降低58.5%，水平段固井质量优质率97.8%（见表2）。

表2 与邻井对比表

4 结论及建议

（1）排量是一切钻井参数的基础，齐家—古龙页岩油水平井水平段一般超过2000m，为保证长水平段钻进及时返出页岩塌块，使用性能好的钻井循环系统，提高环空返速，使得岩屑顺利返出，能充分提高井下提速工具效率，可以最大程度延伸水平段长度。

（2）水平段使用指向式旋转导向工具可以大幅度增加水平段长度，需要制定严密的页岩油钻井润滑防卡措施。为实现造斜段和水平段各一趟钻，需要攻关大斜率旋转导向工具，提高导向工具和螺杆的使用寿命。造斜段为了降低粘滞效应和摆工具面时间，可以采用旋冲弯螺杆代替弯螺杆。

（3）GY2HC 井通过应用提速钻井技术，实现了全井无复杂，水平段长2020m，侧钻周期比邻井降低58.5%。