張 輝

(中國石油長城鉆探工程有限公司 鉆井二公司， 遼寧 凌海 121207)

遼河油田的邊臺區(qū)塊位于遼寧省沈陽市于洪區(qū)馬三家子鄉(xiāng)高家窩堡東南，區(qū)域內(nèi)地勢平坦，海拔一般在30 m左右，地面上多為農(nóng)田。該區(qū)塊的油藏屬于古潛山裂縫性塊狀油藏，受中高角度裂縫的影響，沒有穩(wěn)定分布的隔夾層。而魚骨型分支水平井可以從一個(gè)井眼中獲得最大的總水平位移，在相同或不同方向上鉆穿不同深度的多套油氣層，能大幅度增加油氣層的裸露面積，從而達(dá)到提高油井產(chǎn)量和采收率的目的[1-7]。為此，遼河油田邊臺區(qū)塊部署了雙層魚骨型分支水平井邊臺-H3Z 井，以利用分支水平井開發(fā)邊臺古潛山北部難動(dòng)用儲量，開發(fā)不規(guī)則的油層，達(dá)到提高采收率的目的。因此分析邊臺-H3Z 井的技術(shù)難點(diǎn)，總結(jié)鉆井技術(shù)措施及施工經(jīng)驗(yàn)，對推廣分支水平井和降低油田開發(fā)成本具有重要意義。

1 邊臺-H3Z 井設(shè)計(jì)概況

1.1 地質(zhì)設(shè)計(jì)

邊臺古潛山鉆井揭露的地層自下而上發(fā)育有太古界，下第三系沙河街組、東營組，上第三系和第四系地層，其中太古界是該區(qū)塊主要目的層段。太古界地層主要由鞍山群變質(zhì)巖組成，儲集巖以混合花崗巖、淺粒巖為主，為無底水裂縫性塊狀油藏。

1.2 工程設(shè)計(jì)

主井眼1設(shè)計(jì)完鉆井深3 260.96 m，完鉆垂深2 333.50 m。主井眼2設(shè)計(jì)完鉆井深3 111.25 m，完鉆垂深1 124.70 m。主井眼1包含6個(gè)魚骨分支，側(cè)鉆點(diǎn)間隔140.00 m，設(shè)計(jì)魚骨段平均長190.00 m。主井眼2開窗位置井深1 860.00 m，其中包含5個(gè)魚骨分支，側(cè)鉆點(diǎn)間隔140.00 m，設(shè)計(jì)水平段平均長180.00 m。設(shè)計(jì)井身結(jié)構(gòu)和套管程序?yàn)椋阂婚_，采用φ444.5 mm鉆頭鉆至井深202.00 mm,φ339.7 mm套管下深200.00 m；二開，采用φ311.1 mm鉆頭鉆至井深2 297.00 m，φ244.5mm套管下深2 292.09 m；三開，采用φ215.9 mm鉆頭鉆Z1和Z2兩個(gè)主分支井眼和11個(gè)分支井眼，Z1主分支井眼鉆深3 263.53 m，φ177.8 mm篩管下深3 263.52 m，Z2主分支井眼鉆深2 172.47 m,φ177.8 mm篩管下深3 172.47 m。魚骨井段設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)見表1。

表1 魚骨井段設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)

2 技術(shù)難點(diǎn)

2.1 井眼軌跡控制

1) 設(shè)計(jì)井眼軌道復(fù)雜，尤其水平井段窗體設(shè)計(jì)較窄，垂向±1 m，橫向±2 m，井眼軌跡控制難度大；

2) 兩個(gè)主井眼分支，有三段大斜度井段；

3) 主井眼分支2屬“增—穩(wěn)—降—穩(wěn)—增—降—穩(wěn)”軌跡類型，屬階梯狀，且雙連弧垂深差較大，落差53.00 m，設(shè)計(jì)最大井斜角100°。

2.2 分支側(cè)鉆

由于分支側(cè)鉆點(diǎn)處于含石英混合花崗巖的潛山地層，可鉆性差，研磨性強(qiáng)，懸空側(cè)鉆難度很大。

2.3 管柱重入

邊臺-H3Z 雙層魚骨分支水平井在每個(gè)主分支內(nèi)采用了由近到遠(yuǎn)的自然施工順序，即在第一主分支內(nèi)施工順序?yàn)椤暗谝恢鞣种Ь邸~骨1→第一主分支井眼→魚骨2→……”，這種順序可對分支側(cè)鉆提供一個(gè)較好的條件。同時(shí)，在前面分支井眼完成后，必須保證在下步工序中管柱不再進(jìn)入前面的分支井眼，完全在主井眼內(nèi)，實(shí)現(xiàn)管柱重入。該井主分支管柱重入采用低邊側(cè)鉆進(jìn)行軌跡控制，管柱下入時(shí)依靠重力只沿井眼低邊前進(jìn)，實(shí)現(xiàn)主分支管柱重入。

2.4 分支窗體

由于第二主分支眼井段較長，分支比較多，起下鉆頻繁，容易損壞窗體；第二主分支井眼完鉆，預(yù)開孔篩管的下入與第一主分支井眼矯正成為分支窗體技術(shù)難點(diǎn)。

2.5 技術(shù)套管固完井

由于中完完鉆進(jìn)入潛山面100.00 m多，壓力層系不同，容易導(dǎo)致井漏，技術(shù)套管外徑比較大(244.5 mm)，下深比較深，導(dǎo)致多方面的固井問題。因此采用以下方法固井：

1) 采用 CX-Ⅱ 高效沖洗液。共用 CX-Ⅱ 高效沖洗液20 m3，環(huán)空液柱高度在250 m以上，紊流接觸時(shí)間在10 min以上，有效清潔了套管界面，改善了套管和地層之間界面的親水性，確保了固井質(zhì)量。

2) 實(shí)施近平衡壓力固井。準(zhǔn)確計(jì)算固井施工過程中井底潛山地層最大當(dāng)量鉆井液密度，采用低密度雙凝水泥漿體系，實(shí)現(xiàn)了平衡壓力固井，有效防止了固井施工中井漏的發(fā)生。

3 主要技術(shù)措施

3.1 井眼軌跡控制技術(shù)

井眼軌跡控制技術(shù)是水平井核心技術(shù)之一。軌跡控制難度與油藏結(jié)構(gòu)及對其了解程度有密切關(guān)系，要針對油藏特點(diǎn)來確定施工方案。

1) 選用合適彎度的單彎螺桿鉆具，采用變曲率分次定向，即在滿足設(shè)計(jì)造斜率的條件下，采用轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)復(fù)合鉆進(jìn)和螺桿鉆具滑動(dòng)鉆進(jìn)交替進(jìn)行的方式，使井眼軌跡圓滑。

2) 為保證造斜率，采用高鉆壓、低排量滑動(dòng)鉆進(jìn)方式增斜，大排量循環(huán)方式攜巖，確保同時(shí)滿足造斜率和井眼清潔兩方面的要求。

3) 做好井底預(yù)測和待鉆井眼設(shè)計(jì)，以入靶點(diǎn)“軟著陸”為目標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行待鉆井眼設(shè)計(jì)，使實(shí)鉆井眼軌跡與設(shè)計(jì)井眼軌道盡量接近。同時(shí)，在入靶前及時(shí)調(diào)整好軌跡姿態(tài)，確保準(zhǔn)確入靶。

4) 在穩(wěn)斜段和水平段控制中，采用小鉆壓、大排量旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，減小增斜率，或采用螺桿間歇造斜調(diào)整井眼軌跡。

3.2 動(dòng)力鉆具的選擇與鉆具組合優(yōu)選

在造斜井段，選用工具造斜率能力略高的螺桿鉆具，確保造斜率。在井斜角大于30°后，采用倒裝鉆具組合，以保證鉆壓的傳遞。在能保證井眼軌跡控制的前提下，盡可能簡化鉆具組合。

3.3 井眼清潔與安全鉆井

提高鉆井液攜巖能力，增大循環(huán)排量，提高環(huán)空返速，確保井眼清潔；強(qiáng)化鉆井液的固相控制工作，使用好固相控制設(shè)備，保證固相控制效果。定期進(jìn)行短起下鉆作業(yè)，在井眼軌跡允許的條件下，盡量多轉(zhuǎn)動(dòng)鉆具，最大限度破壞巖屑床，防止砂橋的形成。盡量加快接單根速度，采用晚停泵、早開泵，縮短停泵時(shí)間，避免沉砂卡鉆。下鉆遇阻，采用螺桿鉆具定向滑動(dòng)劃眼。

3.4 鉆井液體系優(yōu)選

在不同井段采用合適的鉆井液體系，保持合理的流變性，使其具有較好的動(dòng)切力和靜切力，保持低返速下的黏度和凝膠強(qiáng)度，使其具有較好的懸浮能力，以保證充分?jǐn)y巖。

二開造斜段地層以泥巖為主夾少量砂巖，泥巖造漿比較嚴(yán)重。在實(shí)際施工中，采用硅氟混油鉆井液，對其性能進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，及時(shí)補(bǔ)充膨潤土，并加入封堵劑、流型改進(jìn)劑，使其具有良好的流變性和攜巖造壁性。同時(shí)補(bǔ)充適量的柴油以改善泥餅質(zhì)量，降低摩阻；充分利用振動(dòng)篩、除砂器等設(shè)備加強(qiáng)固相控制；加入柴油、機(jī)油和石墨粉，提高潤滑性，降低摩阻。

三開水平段及分支井段的關(guān)鍵問題是攜巖、潤滑及保護(hù)油層。水平段鉆進(jìn)時(shí)，因鉆井液性能穩(wěn)定，其維護(hù)處理主要以補(bǔ)充鉆井液量為主，同時(shí)加強(qiáng)固相控制，嚴(yán)格控制鉆井液密度。工程與鉆井液要相互配合，進(jìn)行必要的短起下鉆和通井，這樣才能破壞巖屑床，避免出現(xiàn)遇阻遇卡現(xiàn)象，攜巖不充分時(shí)可采用打“稠塞”的方式進(jìn)一步清洗井眼，防止卡鉆事故的發(fā)生。

3.5 窗口保護(hù)措施

為保護(hù)窗口，鉆第二主分支井眼時(shí)需注意：

1) 下螺桿鉆具過程中，鉆頭經(jīng)過窗口時(shí)下鉆速度要慢，下鉆遇阻不可超過50 kN，遇阻后，上提鉆具，使鉆頭處于導(dǎo)斜器上面2.00 m處，鉆具轉(zhuǎn)動(dòng)90°，再次下放，多次試探后找到合適的方向通過；

2) 起螺桿鉆具過程中，鉆頭或穩(wěn)定器經(jīng)過窗口時(shí)起鉆速度要慢，鉆頭在窗口位置遇卡時(shí)，下放鉆具，鉆具轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度上提，多次試探后找到合適的方向上提鉆具；

3) 鉆頭在窗口遇阻時(shí)，不可以在窗口處，導(dǎo)斜器斜面上直接轉(zhuǎn)動(dòng)，否則容易出現(xiàn)卡鉆和鉆頭損壞等復(fù)雜情況；

4) 每次鉆進(jìn)后，起鉆前要充分循環(huán)鉆井液，使井眼內(nèi)的巖屑返凈，避免在窗口處沉積，給以后的完井施工帶來麻煩。

3.6 套管內(nèi)分支完井技術(shù)

由于套管分支處井斜角較大(井斜角23°)，套管壁較厚(φ244.5 mm套管的壁厚為11.99 mm)，開窗點(diǎn)地層巖性為混合花崗巖，質(zhì)地堅(jiān)硬，可鉆性差,為了確保窗口的高度與寬度滿足后續(xù)的完井施工，成功置換導(dǎo)斜器，該井采用了遼河油田自主研制的導(dǎo)斜工具。

1)主井眼準(zhǔn)備首先采用φ215.9 mm專用通徑規(guī)通技術(shù)套管內(nèi)徑，試探技術(shù)套管內(nèi)的可通過能力，順利下鉆至井深2 000.00 m，無遇阻顯示說明套管內(nèi)坐導(dǎo)斜器的條件良好；將導(dǎo)斜器底座送入預(yù)定位置，丟手；然后下定向套，利用有線隨鉆測量儀測底座內(nèi)定向套的斜面和高邊；最后將下入導(dǎo)斜器管柱組合并坐在底座上，使導(dǎo)斜器斜面方向設(shè)在預(yù)定的高邊方向。

2)開窗與修窗采用φ215.0 mm銑錐，優(yōu)選合適的開窗參數(shù)，進(jìn)行開窗側(cè)鉆，待開窗成功后上提，轉(zhuǎn)動(dòng)鉆具并慢速下放，修復(fù)窗口，直至上提下放暢通無阻。

3)Z2分支完井作業(yè)首先下入φ62.0 mm撈矛將導(dǎo)斜器打撈出來，下鉆充分沖洗定向套內(nèi)的沉砂和水泥；再將空心導(dǎo)斜器送至定向套位置，調(diào)整好方向，然后用φ200.0 mm引子試過窗口，若無異常情況，證明窗口對正情況良好。最后用鉆桿將所有管柱下至預(yù)定位置，使懸掛器坐掛在空心導(dǎo)斜器尖部，并丟手起鉆。

4)貫通作業(yè)首先用φ160.0 mm可退撈矛打撈出內(nèi)襯管，再將φ152.4 mm鉆頭下到Z1分支井眼內(nèi)鉆穿水泥塞。然后用φ73.0 mm鉆桿+φ127.0 mm鉆桿試下，若進(jìn)入Z1分支井眼的內(nèi)篩管，證明兩個(gè)主分支井眼都可重入。

3.7 懸空側(cè)鉆技術(shù)

該井采用“φ215.9 mm主井眼+φ200.0 mm分支井眼”復(fù)合井眼側(cè)鉆技術(shù)，在不影響開發(fā)效果的前提下(φ200.0 mm井眼比φ215.9 mm井眼在儲層內(nèi)的裸露面積減少7%)，可成功解決懸空側(cè)鉆的難題。

復(fù)合井眼側(cè)鉆技術(shù)是在分支自然順序施工中，首先選用設(shè)計(jì)尺寸鉆頭鉆至分支點(diǎn)，然后選用與設(shè)計(jì)欠尺寸鉆頭鉆分支井眼，待分支井眼完成后，再選用設(shè)計(jì)尺寸鉆頭鉆分支主井眼。這樣，在分支側(cè)鉆點(diǎn)處形成大小井眼交界臺階，可以實(shí)現(xiàn)加壓側(cè)鉆，完全解決了懸空側(cè)鉆的難題，側(cè)鉆時(shí)間由原來的120～150 h降至7～12 h，側(cè)鉆效率提高了10倍以上，實(shí)際鉆井周期比設(shè)計(jì)縮短了近45 d。

1) 要防止鉆具或完井管柱再進(jìn)入各分支井眼。在魚骨型分支水平井各分支井眼的軌跡控制中，必須保持最終形成的主井眼垂向軌跡在各分支井眼的下部，使鉆具或完井管柱在重力的作用下沿主井眼前行[1]。

2) 必須保證分支井眼與主井眼之間開始分叉的夾壁墻快速形成并具有不易坍塌的特性。為防止側(cè)鉆分支井眼與主井眼之間的夾壁墻坍塌，井壁穩(wěn)定是施工中的一大難題。因此，在側(cè)鉆過程中，必須快速形成夾壁墻，并且夾壁墻形狀不可形成單一的垂直方向。使最終形成的夾壁墻在垂向和水平方向上都產(chǎn)生分離，以防止夾壁墻在重力作用下坍塌。

3) 懸空側(cè)鉆施工過程中，可按照劃槽、打窩和控制定向鉆進(jìn)速度3個(gè)步驟進(jìn)行主井眼的側(cè)鉆。該井主要采用控制定向鉆進(jìn)速度進(jìn)行懸空側(cè)鉆。

4) 新的主井眼形成后，當(dāng)下鉆至分支處后，依靠鉆具重力的作用，確保順利進(jìn)入主井眼中。

3.8 夾壁墻的保護(hù)

在懸空側(cè)鉆時(shí)，主要以降斜為主，略擺方位，盡量不要讓分支井眼與主井眼形成上下井眼。起鉆與下鉆時(shí)在分支點(diǎn)應(yīng)該控制起下鉆速度。正常鉆進(jìn)時(shí)，若出現(xiàn)憋泵現(xiàn)象，應(yīng)分析原因并及時(shí)采取措施，以防止夾壁墻倒塌。

4 實(shí)鉆數(shù)據(jù)

邊臺-H3Z井鉆成了2個(gè)主井眼，11個(gè)分支井眼，總進(jìn)尺6 658.00 m，儲層內(nèi)進(jìn)尺4 885.00 m，分支井眼總進(jìn)尺2 101.00 m，平均機(jī)械鉆速4.55 m/h。該井主井眼Z1和Z2的完鉆井深分別為3 248.00和3 110.00 m，其水平段長分別為975.00和744.00 m，其最大水平位移分別為1 279.42和1 279.21 m。該井鉆井周期171 d，建井周期191 d。該井主井眼和分支井眼實(shí)鉆數(shù)據(jù)見表2，實(shí)鉆井身結(jié)構(gòu)見圖1。

表2 邊臺H3Z井主分支井眼和分支井眼實(shí)鉆數(shù)據(jù)

圖1 邊臺H3Z井實(shí)鉆井身結(jié)構(gòu)

5 結(jié)論與認(rèn)識

1) 自主完成了國內(nèi)第1口同向雙層魚骨型分支水平井，形成了一套古潛山裂縫性儲層魚骨型分支水平井鉆井工藝技術(shù)。

2) 應(yīng)用復(fù)合井眼分支側(cè)鉆技術(shù)提高了古潛山地層的分支側(cè)鉆效率。

3) 采用主井眼低邊側(cè)鉆技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了主水平井眼管柱重入，起下鉆及下篩管沒有出現(xiàn)遇阻、井塌現(xiàn)象。

4) 采用了優(yōu)質(zhì)的鉆井液體系，保證了井眼清潔效果，降低了摩阻和扭矩，保護(hù)了儲層。

5) 鉆好直井段，對后期施工影響很大。若直井段漂出的位移較大，進(jìn)行后續(xù)的造斜段及分支井眼施工時(shí)，摩阻會增大，發(fā)生井下事故和出現(xiàn)井下復(fù)雜情況的概率會增大，影響鉆井安全和速度。

參 考 文 獻(xiàn)

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