王 能，鄒亞平，田秀明

（大慶鉆井工程技術(shù)研究院，黑龍江 大慶 163413）

1 施工基本情況

寧XX-3 井為三開(kāi)水平開(kāi)發(fā)井，位于XX 區(qū)塊，是寧XX平臺(tái)的第三口井。設(shè)計(jì)井深4791m，實(shí)際完鉆井深4950m，水平段長(zhǎng)1400m，完鉆層位志留系龍馬溪組，鉆井周期：49.1d，三開(kāi)鉆井周期23d。

2 提速效果

（1）三開(kāi)鉆井周期23d，較同平臺(tái)鄰井寧XX-1 井三開(kāi)鉆井周期40.2d節(jié)省了11d，縮短了27.2%；較2020年上半年XX 區(qū)塊三開(kāi)平均鉆井周期58.2d，縮短了49.8%。

（2）三開(kāi)平均機(jī)械鉆速9.5m/h，較同平臺(tái)鄰井寧XX-1井提速13.1%；較2020 年上半年XX 區(qū)塊三開(kāi)平均機(jī)械鉆速6.3m/h，提速50.8%。

（3）優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層鉆遇率100%。

3 技術(shù)措施

3.1 提前制定地質(zhì)導(dǎo)向方案和預(yù)測(cè)A點(diǎn)

制定寧XX-3 井地質(zhì)工程一體化技術(shù)方案，進(jìn)行多方交流和討論，并且在制定工程方案的基礎(chǔ)上，以安全平穩(wěn)為前提條件下，制定寧XX-3 井地質(zhì)工程一體化施工方案。同時(shí)基于地震構(gòu)造模型，融合測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)及錄井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行迭代刻畫(huà)，實(shí)現(xiàn)區(qū)域地震地質(zhì)模型精細(xì)化，對(duì)A 靶點(diǎn)進(jìn)行重新預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)A 靶點(diǎn)垂深3151m，較設(shè)計(jì)A 靶點(diǎn)垂深3113m 加深38m，與實(shí)鉆A靶點(diǎn)垂深3154m 誤差僅為3m。同時(shí)在精細(xì)化地質(zhì)模型基礎(chǔ)上，編制地質(zhì)導(dǎo)向方案，進(jìn)行地質(zhì)和工程的專(zhuān)業(yè)化討論，修正地質(zhì)工程一體化方案和形成地質(zhì)工程一體化施工意見(jiàn)。

3.2 軌跡優(yōu)化

通過(guò)地震數(shù)據(jù)解釋和地質(zhì)建模,A 靶點(diǎn)預(yù)測(cè)為3226m。以預(yù)測(cè)的A點(diǎn)垂深，結(jié)合上部井段實(shí)鉆軌跡，重新設(shè)計(jì)四開(kāi)待鉆軌跡。韓家店—石牛欄井段，總結(jié)平臺(tái)前兩口井該地層的自然規(guī)律，自然降斜，減少滑動(dòng)定向鉆進(jìn)進(jìn)尺；造斜段保證井眼軌跡平滑，小狗腿入窗；水平段提前預(yù)判地層走向，低狗腿調(diào)整，減小摩阻、扭矩和儀器震動(dòng)，保障后期安全，快速地鉆進(jìn)。

3.3 優(yōu)選鉆頭。

依托KeepDrilling大數(shù)據(jù)，從純鉆時(shí)間、機(jī)械轉(zhuǎn)速、趟鉆進(jìn)尺等方面，分析比較各廠家鉆頭在長(zhǎng)寧區(qū)塊的應(yīng)用情況及寧XX-2 鉆頭使用情況，參照表1，優(yōu)選了NOV 的TK56-Z1 型號(hào)鉆頭，該鉆頭型號(hào)為目前最新設(shè)計(jì)，短柄徑、5 刀翼、單排齒、16mm 切削齒，剛體鉆頭，具有很強(qiáng)的攻擊性和穩(wěn)定性，同時(shí)具有抗振動(dòng)強(qiáng)的特性。

表1 XX區(qū)塊三開(kāi)215.9mm鉆頭使用情況

3.4 優(yōu)選鉆井液參數(shù)

通過(guò)WELLPLAN軟件模擬，推薦鉆井液（密度上限2.09g/cm3情況下）塑性粘度上限為53mPa·s,動(dòng)切力上限為10.5Pa。

3.5 采用震蕩螺桿

推薦并采用震蕩螺桿，解決韓家店、石牛欄底部，地層硬度高、可鉆性差、滑動(dòng)鉆進(jìn)托壓嚴(yán)重、造斜困難、機(jī)械鉆速低等問(wèn)題（寧XX-3 的機(jī)械鉆速鉆速達(dá)到6.51m/h，較寧XX-2機(jī)械鉆速3.97m/h提高了64%）。

3.6 更換振動(dòng)篩篩目

振動(dòng)篩200目篩布全部更換為260目。

4 工程地質(zhì)一體化施工

（1）工程地質(zhì)多方協(xié)作。

①根據(jù)寧XX-2 井施工效果，龍一12 中部?jī)x器振動(dòng)超標(biāo)嚴(yán)重，寧XX-3放寬旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向ATC 振動(dòng)控制級(jí)別，由控制在6級(jí)以?xún)?nèi)放寬8.5級(jí)以?xún)?nèi)；震動(dòng)持續(xù)超標(biāo)時(shí)間不超過(guò)30min，既保證機(jī)械鉆速，又減小振動(dòng)對(duì)儀器的傷害。將該地層機(jī)械鉆速由5～7m/h 提升到9～10m/h。

②地質(zhì)導(dǎo)向?qū)⒕睆?4.5°降至83.5°穿層，并結(jié)合“多頻次、小傾角”調(diào)整措施，保證軌跡平滑，確保施工安全。

（2）造斜段精細(xì)控制，確保準(zhǔn)確入靶。本井實(shí)際靶點(diǎn)與設(shè)計(jì)靶點(diǎn)垂深相差41m，誤差大。通過(guò)鉆前地質(zhì)模擬，預(yù)測(cè)靶點(diǎn)位置與實(shí)際僅差3m，在實(shí)鉆中，通過(guò)在造斜段確立了5個(gè)控制點(diǎn)，不斷修正地質(zhì)模型，保證了精確中靶。通過(guò)對(duì)比，5個(gè)控制點(diǎn)設(shè)計(jì)深度與實(shí)際鉆遇深度，以及設(shè)計(jì)鉆遇軌跡和實(shí)際鉆遇軌跡高度吻合，軌跡誤差在1.6°以?xún)?nèi)。

（3）水平段基于地震橫向預(yù)判技術(shù)，將水平段劃分為“三低兩高”五個(gè)區(qū)域，綜合利用伽馬成像和元素錄井進(jìn)行精細(xì)軌跡控制，在整體水平段傾角變化范圍自下傾6.0°至上傾0.5°的大幅度變化范圍情況下，通過(guò)提前預(yù)判，提前調(diào)整，實(shí)現(xiàn)水平段軌跡優(yōu)化控制和優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層鉆遇率100%的“雙優(yōu)”指標(biāo)，最大狗腿2.1°/30m，超2°/30m只有1個(gè)點(diǎn)，有效實(shí)現(xiàn)了水平段軌跡平滑效果。

（4）針對(duì)寧XX-3井造斜段扭矩波動(dòng)大的現(xiàn)象，使用WELLPLAN 工程軟件進(jìn)行分析、模擬并結(jié)合實(shí)際優(yōu)選最佳的轉(zhuǎn)速和鉆壓，保證機(jī)械鉆速和井下安全，同時(shí)模擬井下摩阻和巖屑床位置、厚度，科學(xué)指導(dǎo)短起下和起鉆作業(yè)。

（5）遠(yuǎn)程進(jìn)行技術(shù)支持，通過(guò)Keepdrilling系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控錄井?dāng)?shù)據(jù)和鉆井參數(shù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)井上異常情況，同時(shí)通過(guò)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)伽馬數(shù)據(jù)傳輸，根據(jù)地質(zhì)模型和地震數(shù)據(jù)對(duì)鉆遇情況進(jìn)行提前預(yù)判，針對(duì)風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別及時(shí)下發(fā)施工風(fēng)險(xiǎn)提示單。

（6）ATC 旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向精細(xì)化操作。通過(guò)多方協(xié)調(diào)精選技術(shù)骨干、精細(xì)施工方案、精準(zhǔn)控制軌跡，技術(shù)專(zhuān)家駐井指導(dǎo)技術(shù)難點(diǎn)，積極組織協(xié)調(diào)工程地質(zhì)一體化團(tuán)結(jié)協(xié)作，討論制定了各項(xiàng)保障措施：

①利用導(dǎo)向頭造斜率計(jì)算軟件及動(dòng)態(tài)旋轉(zhuǎn)方位曲線方向變化趨勢(shì)，實(shí)時(shí)優(yōu)化調(diào)整導(dǎo)向頭肋板壓力和電流，盡量避免狗腿度超標(biāo)和局部超標(biāo)，保證井眼軌跡平滑。

②合理利用ATC 旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具軌跡指令調(diào)整模式：造斜段使用Steer Mode，水平段使用Hold Mode，充分發(fā)揮兩種不同模式對(duì)軌跡控制的優(yōu)勢(shì)，保證井眼軌跡平滑，減小局部狗腿度、減小摩阻、扭矩以及儀器導(dǎo)向頭振動(dòng)創(chuàng)造有利的井下條件。

③通過(guò)提前預(yù)測(cè)井斜、方位在地層中的漂移量，在立柱打完磨壓過(guò)程中，下發(fā)指令，減少單獨(dú)發(fā)指令的次數(shù)；制定停泵測(cè)斜程序，接完立柱直接開(kāi)泵測(cè)斜，減少測(cè)斜停關(guān)泵的時(shí)間(通過(guò)這兩個(gè)措施，每立柱可節(jié)省15～20min)。

④實(shí)鉆過(guò)程中，建立地層與機(jī)械鉆速、振動(dòng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，如表2所示。結(jié)合工程地質(zhì)一體化，提前調(diào)整，避開(kāi)高振動(dòng)地層，并且滿(mǎn)足地質(zhì)導(dǎo)向的硅鋁交匯面積大的要求，優(yōu)選二小層下部為優(yōu)質(zhì)層位，本井水平段在此層位的鉆遇率為100%，實(shí)現(xiàn)機(jī)械鉆速13.67m/h。

表2 層位—鉆速—振動(dòng)對(duì)應(yīng)表

（7）地質(zhì)錄井公司采取前后協(xié)同作業(yè)模式，保障施工進(jìn)度。通過(guò)收集鄰井地質(zhì)數(shù)據(jù)和元素?cái)?shù)據(jù)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)巖屑觀察分析判斷，結(jié)合元素?cái)?shù)據(jù)，同時(shí)將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)回傳至后方專(zhuān)家組，共同分析預(yù)判地層變化和走勢(shì)，確保井下施工安全。

（8）建立遠(yuǎn)程技術(shù)支持—維修保障—ATC 旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向技術(shù)支持中心三方聯(lián)動(dòng)機(jī)制，遠(yuǎn)程技術(shù)支持對(duì)該井施工情況、儀器狀態(tài)、地質(zhì)信息實(shí)施7×24h監(jiān)控，出現(xiàn)異常現(xiàn)象，啟動(dòng)聯(lián)動(dòng)機(jī)制。遠(yuǎn)程技術(shù)支持專(zhuān)家分析問(wèn)題表象，結(jié)合Wellplan 模擬，組織維修保障和ATC 旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向技術(shù)支持中心三方聯(lián)動(dòng)，給出指導(dǎo)意見(jiàn)。

（9）運(yùn)用鉆井液自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)（DFS）。經(jīng)過(guò)多口井的運(yùn)用，DFS系統(tǒng)關(guān)鍵數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率達(dá)到95%以上，運(yùn)行時(shí)間100%覆蓋泥漿泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了鉆井液性能的人工檢測(cè)與自動(dòng)檢測(cè)“雙監(jiān)測(cè)”，能及時(shí)判斷鉆井液性能變化趨勢(shì)，提前處理，預(yù)防鉆井液性能突變。鉆進(jìn)過(guò)程中，在保證井下安全前提下，采取鉆井液低粘切方案，降低壓耗，提升排量，增加鉆頭比水功率。

（10）使用高效油基封堵劑，保證鉆井液高封堵性，針對(duì)不同井段，采取不同鉆井液補(bǔ)充維護(hù)措施，A 點(diǎn)之前，新、老漿50∶50 配置，A 點(diǎn)到水平段中部，新、老漿70∶30配置，水平段中部之后，使用100%新配鉆井液補(bǔ)充維護(hù)，有效維持鉆井液高流變性。

5 寧XX-3井非生產(chǎn)時(shí)間統(tǒng)計(jì)

寧XX-3 井從開(kāi)鉆到完鉆，鉆井周期為36.96d，其中包括因甲方等停、旋導(dǎo)問(wèn)題等等原因，損失時(shí)間8.84d，如表3所示。

表3 非生產(chǎn)時(shí)間統(tǒng)計(jì)

6 結(jié)論和建議

（1）繼續(xù)提高旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向ATC工具穩(wěn)定性。寧XX-3井有一趟鉆出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向儀器故障，共損失時(shí)間1d,影響鉆井周期，因此加強(qiáng)質(zhì)量檢測(cè)，找準(zhǔn)故障原因，確保出廠質(zhì)量。保障施工井的工具均需提高至三級(jí)維保等級(jí)。

（2）加強(qiáng)地質(zhì)工程一體化技術(shù)完善及應(yīng)用。基于隨鉆自然伽馬的反映物性變化的特征，結(jié)合鉆時(shí)曲線和旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向振動(dòng)參數(shù)，尋找伽馬響應(yīng)與工程最優(yōu)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，控制軌跡在地質(zhì)工程雙甜點(diǎn)區(qū)鉆進(jìn)，通過(guò)對(duì)比分析找到1號(hào)小層上部為地質(zhì)工程雙優(yōu)質(zhì)區(qū)域，利用對(duì)應(yīng)伽馬響應(yīng)特征以及三維模型的橫向預(yù)測(cè)，控制軌跡在1 號(hào)小層頂部0.5m 范圍內(nèi)鉆進(jìn)，保證旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具平均機(jī)械鉆速在10m/h以上。

（3）優(yōu)化軌跡設(shè)計(jì)。將三維軌跡優(yōu)化設(shè)計(jì)為雙二維軌跡，充分利用上部可鉆性好的地層，提前打掉部分偏移距，擺正方位，避免或減少在韓家店和石牛欄等可鉆性差的地層定向，減輕后期定向壓力，降低造斜井段造斜率，進(jìn)一步降低施工摩阻扭矩。

（4）強(qiáng)化鉆井參數(shù)。一是更換復(fù)合鉆具。目前使用的NC52 型127mm 鉆桿，推薦采用139.7mm+127mm 的鉆桿，套管內(nèi)使用139.7mm 鉆桿，套管外使用127mm 鉆桿。通過(guò)軟件模擬計(jì)算，更換復(fù)合鉆具后，泵壓降低2～3MPa；二是更換為高壓沖管和抗高壓泵配件，提高設(shè)備抗高壓的能力，施工泵壓提高5MPa，達(dá)到37～38MPa，強(qiáng)化施工參數(shù)。

（5）提高固控設(shè)備使用。將原來(lái)200目的振動(dòng)篩篩布換成260目的振動(dòng)篩篩布，保證高密度鉆井液良好的流變性。合理使用離心機(jī)，采用中、高速離心機(jī)串聯(lián)模式，提高離心機(jī)使用時(shí)間和凈化效率，進(jìn)一步增強(qiáng)劣質(zhì)固相清除能力和效率。

（6）通過(guò)對(duì)寧XX-3井工程地質(zhì)一體化的施工，總結(jié)方法與經(jīng)驗(yàn)，建立該區(qū)塊的學(xué)習(xí)曲線，優(yōu)化該區(qū)塊的施工方案，推動(dòng)區(qū)塊的整體鉆井速度，降低鉆井成本。