大庆油田薄油层水平井钻井技术.pdf

第 3 8卷第 6期 2 0 1 0年 1 1月 石 油 钻 探 技 术 I ET R I l 【 』 M I R1 1 1 I N T1 1 、 } 1 NI QL J ES V l _3 8 NO． 6 NO V．， 2 0l 0 ． ． 钻 井与 完井 d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 1 0 8 9 0 ． 2 0 1 0 ． 0 6 ． 0 1 2 大庆 油 田薄油层水 平井钻 井技术 刘 润波 大庆油 田钻探工程公 司 钻井二公 司， 黑龙 江 大庆 l 6 3 4 l 3 摘 要 随着水平 井钻 井技术 的不 断发 展 和 完善 ， 一 口水 平 井可 以开发 多个连 续 薄油藏 、 层 叠状 油 气藏、 断 块油气藏 ， 从 而降低 钻 井成本 ， 提 高单井产 能及 采收 率。根 据 大庆外 围油藏的特 点 ， 分析 该 油田薄 油层 水平 井钻 井技 术难 点为 储层 变化 大 ， 中靶 难度 大 ； 油层薄 ， 井眼轨迹控 制难度 大； 扭 矩和摩 阻大 ， 施 工风 险大 ； 易形 成岩 屑 床 。从 井 身结 构及剖 面优化设计 、 工程技术措 施 、 井眼轨道 控制技 术 、 钻 井液技 术等 方面 对大 庆油 田薄 油层水 平 井钻 井技术进 行 了详 细介绍 。以南 2 1 9 ～ 平 3 2 O井为例 ， 简要 介 绍 了薄油 层水 平 井钻 井技 术在 大 庆油 田 的应 用 情 况 。 关键词 薄层 ；水平井 ；井身结构 ；井眼轨迹 ； 钻 井液 ；随钻测 井；大庆油 田；南 2 1 9平 3 2 0井 中图 分 类 号 TE2 4 3 文 献 标 识 码 A 文 章 编 号 1 0 0 卜0 8 9 0 2 0 1 0 0 6 - 0 0 5 3 - 0 7 Ho r i z o n t a l Dr i l l i n g Te c h no l o g y f o r Thi n Re s e r v o i r Li u Ru nb o No ． 2 Dr i l l i n g Co mp a n y o f Da q i n g Dr i l l i n g Ex pl o r a t i o n En g i n e e r i n g Br a n c h， CNPC， Da q i n g， He i l o n g j i a n g， 1 6 3 4 1 3， C h i n a Abs t r a c t W i t h t he de v e l o pm e nt a nd i m pr o ve m e nt o f ho r i z o nt a l w e l l d r i l l i ng t e c hn ol o gy， one hor i z o n t a l w e l l c a n b e us e d t o de v e l o p t he c o nt i n uou s t hi n r e s e r vo i r ． s t a c k t yp e r e s e r v oi r a nd f au l t e d r e s e r v oi r t o r e d uc e d r i l l i ng c os t a nd t o i m p r ove we l l pr od uc t i v i t y a nd r e s e r vo i r r e c o ve r y ．The d i f f i c ul t i e s of ho r i z ont a l we l l i n t hi n r e s e r vo i r i n Da qi ng O i l f i e l d a r e t ha t t he pa y z o ne s a r e v a r i a t i o na l a nd i t i s ha r d t o hi t t he t a r g e t ； t h e r e s e r v o i r i s t h i n a n d i t i s h a r d t o c o n t r o l we l l t r a j e c t o r y； t h e t o r q u e a n d d r a g f o r c e a r e l a r g e ； i t i s e a s y t o f o r m c ut t i ngs be d， a nd dr i l l i ng r i s k i s l a r ge ．The ke y t e c hni q ue t o us e ho r i z ont a l w e l l t o d e v e l o p t h i n r e s e r v o i r a r e a n a l y z e d i n t h i s p a p e r ． Th e o p t i mi z a t i o n d e s i g n， e n g i n e e r i n g me a s u r e s ， t r a j e c t o r y c o n t r o l a nd d r i l l i ng f l u i d a r e i nt r odu c e d ．The f i e l d a p pl i c a t i o n i n W e l l N a n 2t 9一 Pi ng 3 20 i n Da q i ng Oi l f i e l d wa s i nt r o duc e d ． Ke y wo r d s t h i n l a y e r ； h o r i z o n t a l we l l ； c a s i n g p r o g r a m； h o l e t r a j e c t o r y ； d r i l l i n g f l u i d； l o g g i n g wh i l e dr i l l i n g； Da q i ng Oi l f i e l d； W e l l Na n 21 9 - Pi n g 32 0 大庆 油 田主力 油 区 目前 正 处 于 开 发 中后 期 ， 采 出液体含水高 ， 产量递减快 。为稳产 和实现可持续 发展 ， 需 要探查 新 的储 油 面积 、 开采 老 区剩余 油 和外 围低渗透油气藏。低丰度薄油藏在开发领域上属于 难采储 量 ， 采用 直井 开 发经 济效 益 比较差 ， 甚 至无 经 济效 益 ， 因此需 要 采 用其 他 技 术 提 高 这 类 油 藏 的动 用程 度 。水平 井是 通过 扩大 油层 泄 油 面积提 高油 井 产量 的一项 油 田开 发 技 术 ， 大 庆 油 田在 “ 八 五 ” 期 间 在 低 渗 透 薄 油 藏 成 功 钻 成 了 4 口水 平 井 。截 止 2 0 0 7 年 ， 大庆油 田已在外 围低渗透薄油层和老 区底 水油 层钻 成 了 1 2 1口水 平 井 ， 取得 了较 好 的经 济 效 收 稿 日期 作 者 简 介 庆 石 油 学 院钻 S - 程 技 术 管理 联 系方 式 2 0 0 9 l 2 2 0 改 回 日期 2 1 1 1 5 刘 润 波 1 9 6 2 ． 男． 辽 宁 绥 中人 ．1 ” 9 ]年 毕 止于 大 井 工程 专 业 ． 工程 师 ． 定 向 工 艺 室 主任 ． 主 要 从 事 钻 井 工作 。 0 4 6 0 9 5 8 0， l r }】 l 9 6 2 l 2 6 ． f I3 1 石 油 钻 探 技 术 益 和社 会效 益 ， 并 积 累了薄 油层水 平井钻 井 的经验 。 随着水 平井 钻井 技术 的提 高 ， 特 别是 高 精 度 地 质导 向技术 的发 展 ， 水 平 段 轨 迹在 垂 向上 可 控 制 在 1 m 以 内 ， 为 薄 油 层 的 开 发 提 供 了 有 力 的 技 术 保 障 。 2 0 0 2年 以来 ， 大庆油 田加 大 了薄层 水 平井 研 究 与试 验力度 ， 经过技术准备、 现场试验 、 全面推广三个 阶 段 ， 水平 井 已规模 化应 用 于 低 丰 度葡 萄 花 油层 开 发 中 ， 实现 了少 井多 产 ， 形成 了薄油层 水平井 配套 钻井 技术 。 1 大庆油 田外 围油藏储层特点 大 庆油 田外 围 油藏 具 有 高含 蜡 、 非 均 质 、 多 层 、 储 层渗 透率低 、 裂缝 发育 等特性 。从 储层特 点看 ， 稳 定 性好 ， 具备 单层 开 发 条件 。扶余 、 杨 大 城子 、 高 台 子 、 葡萄 花 、 萨尔 图和黑帝 庙等低 渗 透油层 的 主要 特 点 是 油 层多 ， 单层 砂 岩厚 度 小 ， 单 井 钻 遇 含油 层 一 般 3 ～5层 ， 单 层厚 度 1 ～3 I T I ， 有效 厚 度 1 m 左 右 ； 厚 层砂 岩多为 河道 沉积 ， 横 向厚 度变 化很 大 ； 油气 水 分 布受 构造 、 岩性 、 断层等 因素 控制 ， 油水分 布 复杂 。 该 油 田 的 葡 萄 花 油 层 具 有 储 量 丰 度 低 丰 度 1 0 2 0 1 0 t ／ k in 、 单井 控 制储 量 少 、 储层 厚 度 薄 一般 在 1 --2 m 且 薄互 层发 育等 特点 。但 是 ， 葡 萄 花油层 具有储 层 物 性好 、 垂 向上 含 油 富集 段 相 对 集中、 平面上砂体具有一定的稳定性 ， 具备一定的采 用 水平井 开发 的地 质基础 。 2 技术难点 1 外 围油 田属 于河 道 砂 体沉 积 ， 储 层 变 化 大 ， 新 井基 础资料 少 ， 油 层顶 界垂深 预测 有一定 的误 差 ， 中靶难 度大 。 2 葡萄花油层 单层 砂岩 厚度 薄 ， 平 均约 1 ． 0 iT 1 ， 最 薄处 仅 0 ． 4 m， 小 于 1 ． 0 i n的 占 3 0 以上 ， 且存 在 一 定 的视倾角 ， 实 钻井 眼轨 迹 垂深 范 围一 般 限定 在 0 ． 5 r n以 内， 井 眼轨迹 控制 难度 大 。 3 目的层含 多 套 油 层 ， 靶 点 多 最 多 十几 个 靶 点 。阶梯垂 降大 ， 需 多次 着 陆 ； 水平 段较 长 ， 受井 眼 曲率 的影响 ， 扭 矩 和摩阻 较大 ， 施 工 风险大 。 4 目前 ， I WD近 钻 头 地 质 导 向钻 井 系统 还 不 完 善 ， 井 眼轨迹 参数 测量 相对滞 后 ， 而现场 采用 地质 录井资 料和 I WD的测井 数据 判 断地 层变 化来 进 行 地 质导 向 ， 井 眼轨迹 控制 难度 大 。 5 大斜 度 段 、 水 平 阶梯 段 摩 阻 大 ， 滑 动钻 进 钻 压传递 困难 。 6 水 平 段 岩 屑 床现 象 严 重 ， 经 常 造成 托 压 、 钻 具 阻 卡 ， 钻井 施工存 在一 定风 险 。 薄油层水平井钻井工艺 3 ． 1 井身结 构及 剖面设 计 3 ． 1 ． 1 井身结构设 计 一 般设计 为三开井身结构 一 开采用 9 5 4 O 0 ． 0 m m 钻 头 钻 进 ， 下 入 3 3 9 ． 7 mI T l 表 层 套 管 ， 一 般 下 深 1 0 ～ 1 4 0 I T I ， 封 住 浅 部 易 塌 、 易 漏 层 ， 以确 保 下 步 施 工安 全 ； 二 开 采 用 3 1 1 ． 1 mm 钻 头 钻 进 ， 下 人 2 4 4 ． 5 mm 技术 套管 ， 封隔 造斜 段 以上 易塌 、 易 漏 、 浸水 高压 区等 复杂地 层 ， 以保证 下部 井段施 工安 全 ； 三 开采 用 ≠ 2 1 5 ． 9 mm 钻 头 钻 进 ， 下 入 声1 3 9 ． 7 mm 油层 套管 。水 平井 一 般 采用 下 套 管 固井 、 射 孔 压 裂 完井 方式 ， 如有 特殊 工艺要 求 ， 也可下 裸 眼压裂管 柱 完井 。 3 ． 1 ． 2 剖 面 设 计 选用 中曲率半 径 除 侧 钻水 平 井 外 ， 造 斜 率 为 8 。 ～1 1 。 ／ 3 0 m， 设 计 为双增 双稳 剖面 。设计 时考 虑 以下 因素 充 分利用 现有 造斜工 具 的造斜 能力 ； 满 足 无线 随钻 测量 仪 、 测井 及射 孔工 具允许 的曲率半 径 ； 由于工具 造斜 率和 地 层 因 素影 响 ， 利 用 第一 稳 斜 段 调 整造斜 率产 生 的误 差 ； 由于油 层深 度 的不 确定 性 ， 必须 考虑 油层 提前 或 滞 后 的情 况 ， 把 各 种误 差 消 除 在探 油顶 稳斜 段 。 3 ． 2工程技 术措施 1 直井 段是下 部造 斜段 施工 的基础 ， 一 般采 用 钟摆 钻具 钻进 ， 用 电子单 点 、 多 点测斜 仪监 控井斜 角 和方 位 角 ， 确 保 井 底 井 斜 角 小 于 2 。 ， 位 移 控 制 在 一 1 5～ 5 m 。 2 掌握 井下钻 具造 斜规 律 ， 准确 预 测井 眼变 化 趋势 ， 及时调整钻井参数 。在井斜角为 6 7 。 ～7 O 。 时， 对 比 L WD测 井 曲线 与邻 井 电测 资料 ， 并 结 合 地 质 录井 资料 ， 确定 着 陆 点深 度 。要 充 分 考 虑 油层 可 能 提前 或滞 后 ， 探 油顶 井斜 角要 留有余 地 ， 采 用应变 能 力 较强 的施工 方案 ， 采用 安全着 陆法 准确 着陆 。 3 钻 进 水 平段 时 ， 选 用 本 体 带 稳定 器 、 且 结 构 合理 的螺杆， 采用倒置钻具组合 ， 每钻进 5 m 检测 一 次井 眼轨 迹 参 数 ， 适 时 掌 握 井 眼轨 迹 变 化 趋 势 。 第 3 8卷 第 6期 刘润 波 大 庆 油 田薄 油层 水 平 井 钻 井技 术 因靶点 较多 需要 多 次 着 陆 ， 应 预 测 好 阶 梯 拐 点 和井 斜 角 ， 确 保连 续 降斜 、 增斜 时井 眼轨 迹 圆滑 。 4 保证井 眼清洁 和钻井液具有 良好 的润滑性 能 ， 以降低摩 阻 和扭 矩 。选用 润滑 性好 、 性 能稳 定 的 钻 井液 ， 适 时开 动 四级 固控设 备 ， 在钻 井泵 允许 的条 件 下选 用最 大排 量 ， 以利 于携 带岩 屑 ， 提高 钻速 。 5 在井 眼 轨 迹 允 许 情 况 下 多 采 用 复 合 钻 进 方 式 ， 减少 滑动 钻 进 井 段 ，在 进 入 阶梯 水 平 段 前 预先 调整 井斜 角 和方 位角 ， 尽量 使 井 眼轨迹 圆滑 。 6 建 立精 细地 质 模 型 ， 更 好 地 进 行 地 质 导 向 。 在 跟踪 调 整 过 程 中 ， 要 综 合 分 析 I WD 随 钻 测 井 资 料 、 录井 资 料及 井 眼轨 迹 数 据 ， 准 确 判 断 钻 头 所 处 地 层 的性 质 ， 优 化 地 质 模 型 ， 及 时 调 整 井 眼 轨 迹 ， 最 大 限度 地 保 证 钻 头 在 油 层 中穿 行 ， 提 高 油 层 钻 遇 率 。 7 在新区或储层不明确的情况下 ， 为卡准 目的 层顶 界深 度和 油层 厚度 ， 可 预先 钻直 导 眼或斜 导 眼 。 在地 质情 况 明确 的 区块 ， 可 直接 钻开 油层 。 8 阶梯 水平 井易 发 生卡 钻 、 断 钻 具等 事 故 。进 行工程 设计 时应 制 订 具 体 的技 术 措 施 ， 严 格 控 制 井 眼 曲率 小 于 1 1 。 ／ 3 0 m； 预 防井 塌或 砂 桥 卡钻 ， 在水 平 段 每钻 进 1 0 0 r n短 起 下钻 1 5 O m； 定 期对 钻具 探 伤 。 3 ． 3井 眼轨迹 控 制技术 3 ． 3 ． 1 提 高 井眼轨 迹控 制 能 力 ， 保证 准确 中靶 井 眼轨 迹控 制 是 水 平 井钻 井 的关 键 环 节 ， 其 难 度 与油 藏构 造 以及 对 其 掌握 程度 有 密 切 关 系 ， 要 针 对 油藏 特点来 确 定 井 眼轨 迹 控 制方 案 ， 一般 情 况 下 采用 三 弧剖 面设计 。对着 陆控 制 和水平 段控 制 的基 本要 求是 实 际着 陆点 必须 不超 出靶窗 ； 实钻 井 眼轨 迹不 得穿 出靶 体 。 施工 前根 据直 井段 井底 井斜 角 、 闭合 方 位角 、 位 移 等参 数 ， 对 着 陆段 及 水 平 段 轨 迹 重新 进 行待 钻 井 眼轨道设计 ， 工具造斜率用极 限曲率法预测。钻具 组合 在满 足井 眼 轨迹 控 制 的条 件 下 应 尽 可 能 简 化 ， 以降低摩 阻和 扭 矩 ， 降低 出现 井 下 故 障 的 概 率 。选 取T 具 的造 斜 率一 般 高于设 计值 l O ％～2 O 。 施工时， 要准确预测钻具的实际造斜率 ， 分析井 眼变 化趋势 ， 及 时调 整钻 井参 数 ， 使 实钻井 眼 轨迹 尽 可能 沿设计 轨 道或 高于 设计 轨道 钻 进 。 由于 各种 冈 素影响， 有时钻具组合的造斜率达不到设计要求 ， 因 此应及 时 预测 井 眼轨 迹 ， 避 免增 、 降 斜滞 后 ， 造 成 井 眼 曲率 过 大或脱 靶 。 在 着 陆 段施 工 时 ， 根 据 靶 前 位 移 的 大 小 、 距 目 的层的垂深 、 油层 的倾 角及厚度 ， 确定探油 顶井段 的长 度 及 井 斜 角 的 大 小 ， 对 油 层 提 前 或 滞 后 要 有 充 分 的 准备 。在 井 斜 角 约 5 O 。 时 ， 要 利 用 L W D 的 伽 马 、 电 阻率 测 井 曲线 进 行 跟 踪 ， 同 时加 密 岩 屑 录 井 的取 样 。将 所 获 取 的 资 料 与 邻 井 电 测 资 料 对 比 ， 找 出标 志 层 ， 校 正 标 准 层 深 度 ， 并 准 确 预 测 油 层 顶 部 的深 度 。例 如 在 敖 南 油 田 以葡 I组 顶 为 标 志 ， 姚 2段 和姚 3段 地 层 底部 与葡 I组 顶之 间有 厚 度 约 为 1 ～5 I n的纯 泥 岩 萨 葡 夹 层 ， 此 时 可 用 以垂 深 形式 输 出 的 I WD 曲线 与 周 围 直 井 横 向 图对 应 曲线对 比 ， 同 时 结 合 岩 屑 来 判 断 。 萨 葡 夹 层 为 黑 色 或黑 灰 色 纯 泥 岩 ， 而 葡 I组 地层 的泥 岩 一般 为灰 色或 灰绿 色 ， 从而 确定 葡 I组 顶 的位置 、 深 度 以及对 应 的水 平 位移 。 3 ． 3 ． 2应 用地质 导 向技 术 ， 提 高砂 体控 制 水平 钻井 前 对 目的层 要 进 行 细 致 的 了解 ， 包 括 砂 岩 发育 状况 ， 油 层 的厚 度 、 倾 角 ， 周 围邻 井钻 遇 砂 层 的 情 况 。在 地质 导 向过程 中 ， 及 时对气 测 值 、 岩 屑 录井 及 I W D测 量 数 据 进 行 分 析 ， 判 断钻 头 在 油 层 的位 置 ， 及 时调 整井 眼轨 迹 。如果 由 于地 层 变 化 或 其 他 原 因而导 致钻 出油 层 ， 在钻 出 和进人 油层 时 ， 要分 析 判 断油 层 的实 际倾 角 和厚度 ， 以指导 下部 施工 ， 提 高 油层 的钻遇 率 。 建 立储 层地 质 模型 利 用 三维地 震 资料 和新 完 钻井 的资料 ， 准确 落 实 油层构 造 和断 层 ， 进 行分 层对 比 ， 建立 地层 一 沉 积 模 式 ， 应 用 I P M 软件 和 J AS ON 软件 或其 他反 演 软件 预测 砂体 分 布趋 势l 2 ] 。在 水平 井钻 井 过程 中利 用 地 震 解 释 系 统 ， 精 细解 释 构造 形 态及 断层 分 布情 况 ， 利 用地 质 建模 软件 ， 根 据 已完钻 直井的测井解释资料 ， 建立储层地质模型 ， 并根据现 场钻 遇油 层情 况 实 时修 改 模 型 ， 为水 平 井 提 供 地 质 导 向 。 录 井 资料 分 析 由于不 同层 位 岩 屑 的颜 色 、 粒 径 、 结 构 、 构造 、 胶 结物 含量 及 含油 气情 况不 同 ， 因此 可 以根据 岩屑 的 变化来 判 断地 层 的层位 。当钻 头从 泥岩进 入 油气 层 时 ， 泥 岩 含 量 减 少 ， 砂 岩 含 量 增 大 ， 含油砂 岩 岩屑 比例 增 大 ， 气 测值 表 现为 全烃 、 组分 由 低 快速 上 升 可 能伴 有 少量 非烃 组分 。当钻 头从 油 层 进入 泥 岩时 ， 泥 岩 含 量 增 大 ， 砂 岩 含 量 减 少 ， 含 油 砂岩岩屑 比例减少 ， 气测值表现为全烃、 组分由高缓 慢 下降 ， 气 测值 会 逐 渐 变 小 。因此 根 据 岩 屑 和 气 测 值 的变 化可 以判 断 钻 头 是 否 处 于 油 层 中 ， 以 便 及 时 5 调 整井 眼轨迹 。 L WD测 井技术 I WD 测井 参 数 包 括 井斜 角 、 方 位角 、 工具 面角 、 近钻头井 斜 角 、 伽 马 、 浅侧 向电阻 率 、 深侧 向电 阻率 。在 钻 井过 程 中应综 合 利 用 这 些 参数 的变化 来判 断 地层 变 化 和 钻头 的位 置 ， 有 效控 制井 眼轨迹 。利 用伽 马 、 浅侧 向电阻率 、 深侧 向 电阻 率 的变化 ， 同邻 井测井 曲线 进行对 比 ， 可 以准 确划 分 地层 界面 ， 预测 目的层 顶界 ， 有利 于准确 人靶 。 目前 使用 的 L WD伽 马探测 器和 电阻率测 井 仪距 钻 头 的 距离 分别为 8 ． 6和 1 0 ． 6 Il l ， 深 、 浅 电阻 率探 测 深 度 分别 为 2 ． 3 5和 1 ． 1 2 m， 从 每次探 油顶 的 L WD测井 曲线看 ， 入靶 前 电阻率 明显升 高 ， 逐 渐 由泥 岩 的 3 ～ 4 Q m 升 至 1 0 Q I T I 左 右 地层 物性 不 同 ， 电阻率 值 不 同 ， 伽 马 值 一 般 在 4 0 ～8 0 AP I 变 化 要 滞 后 一 些 ， 其原 因是 电阻率 比伽 马探测深 度大 ， 电阻率能 提前探 测到 下部地层 的变化 。 当井 眼轨迹 接近 油层 顶 界 和底 界 时 ， 电阻率 和伽马会 有 明显变 化 ， 通 过这 些 变化规 律 可 以判 断油层 顶 、 底 界 的位 置 。 3 ． 3 ． 3应 用水平段 稳斜技 术 ， 减 少井眼轨 迹调 整 2 1 5 ． 9 mm 井 眼水 平 段 井 斜 角 变化 2 。 就 有 可 能 出油层 ， 水平段 钻 具 稳 斜 能力 直 接 影 响水 平 段 的 钻 井速度 和油 层 钻遇 率 。如 果 稳 斜效 果 好 ， 旋 转 钻 进 井段就 比滑 动钻 进 井段 大 ， 可 以提 高水 平 段 的钻 井 速度 ， 同时有 利于 携岩 ， 实现安 全钻 井 。 大 庆 油 田 2 0 0 5年 以 前 水 平 段 钻 具 组 合 为 2 1 5 ． 9 mmP D C钻头 1 6 5 ． 1 mm 螺杆 0 ． 7 5 。 I W D j 5 1 2 7 ． 0 mm无磁抗压钻 杆j 5 1 2 7 ． 0 m m 加重 钻杆 声 1 2 7 ． 0 mm 钻 杆 ， 其 中 ≠ 1 6 5 ． 1 mm 螺杆 为带 单螺 旋稳定 器 的单弯 螺杆 ， 该 钻 具 组合 导 向钻 进 时 增斜 速 度快 ， 平 均 为 0 ． 7 。 ／ 1 0 m， 其稳 斜 能 力 不适 应 薄油 层水平 井钻 井 。为此 ， 经 分析 计算 ， 采用欠 尺 寸 双螺 旋稳 定 器 单 弯 螺 杆代 替 单 螺 旋 稳 定 器 单 弯 螺 杆 ， 稳 斜效 果十 分 明显 ， 井 斜 角变 化 率 仅 为 0 ． 1 。 ～ 0 ． 2 。 ／ 1 0 m， 减少 了调 整井 眼轨 迹 的次 数 ， 提 高 了水 平 段 的机械 钻速 和油层 钻遇 率 。 3 ． 3 ． 4 优 化 多次着 陆方案 ， 保 证施 工安 全 由于开 采多个 油层 ， 需要 多次着 陆 ， 形 成两 个或 两个 以上 阶梯 ， 增 加 了水 平井 的施 工难 度 。如何 实 现 准确 着陆 ， 减少过 渡井 段长 度 ， 同时又要 保证 钻具 及 套管 的顺利 通过 ， 是 阶梯 水平 井钻 井 的关 键 。 水 平井 段 的优 化 设 计 是 阶 梯 水 平 井 设 计 中 的 关 键 ， 不 仅影 响水 平 井 的 开 发 效果 ， 还 关 系 到 能否 实 现安 全 、 优 质 、 快 速 地 完 成 钻 井 作 业 。井 眼轨 道 的 优化 设 计 可 以 减 小 钻 柱 摩 阻 和 扭 矩 ， 降 低 产 生 键槽 的概率 ， 有 利 于井 眼 清 洁 。通 常 ， 水 平 井 段 都 设计 成 二 维 剖 面 ， 但 有 时 也 需 要 选 用 三 维 剖 面 。 选用 合 理 的井 眼 轨道 模 型 是进 行 三维 轨 道 设 计 的 前提 ， 必 须 根 据具 体 的设 计 要 求 ， 来 选 用 适 宜 的 井 眼轨 道 模 型 。 目前 ， 典 型 的井 眼轨道模 型有 空 间圆弧 、 恒 工具 面 、 圆柱 螺线 和 自然 曲线 4种模 型 。其 中 ， 前两 种模 型更适合 于 滑动钻 进 方 式 ， 而 后 两种 模 型 更适 合 于 旋 转钻进 方式 。现 场多选 用 了 自然 曲线模 型 。 在 阶梯 水 平井 施 工 中 ， 根据 两 油层 之 间 的隔 层 厚 度 ， 下 一个油 层 的厚度及 倾角 的大 小 ， 确定 每次探 油 顶角度 的大小 。在 进入 阶梯水 平段 前预 先调整井 斜 角或方 位角 ， 尽量 使井 眼轨迹 圆滑 ， 一般 连续滑 动 钻进 井段 的长度 不超 过 4 0 E 1 ， 水 平段 井 眼 曲率最 大 不超 过 7 。 ／ 3 0 m， 连续 3点 不超 过 5 。 ／ 3 0 m， 垂深 与位 移 比不超 过 91 0 0 。如 因实 际 地层 构 造复 杂 ， 与设 计差 别较 大 ， 需对 井 眼轨迹 进行较 大调 整时 ， 要对管 柱 的通过 能力及 强度进 行 校核 。避 免 因井 眼轨迹调 整过 大而使 后续 作 业失 败 ， 并 根 据 转盘 极 限转 速计 算结 果 ， 计算 钻具 疲 劳 寿命 ， 采 取相 应 技 术措 施 ， 防 止钻 具疲 劳破坏 。 3 ． 4钻 井液技术 3 ． 4 ． 1 一开 、 二 开 直井段 采 用抑 制性 较强 的乳液 高分子 聚合 物钻井 液体 系 ， 其 配方 为 5 ． 0 膨 润 土 0 ． 5 ～ 1 ． 0 包 被 剂 GJ 一 2 0 ． 5 ～ 1 ． 0 降黏 齐 U D J C0 ． 5 ～ 1 ． 0 防塌 降滤失 剂 F H C。该 井 段 的关 键 是 携 岩 、 防塌 和防漏 。 3 ． 4 ． 2三 开 造 斜 段 、 水 平 段 采用重 复利用的油包水乳化钻 井液 ， 油基 钻井液 基本 配方 为 老浆 1 ． 0 ～2 ． 0 S P -8 0 1 ． 0 ％ ～ 2 ． 5 ％油 酸 1 ． 0 ～ 2 ． 0 ％环 烷 酸 酰 胺 0 ． 5 ～ 4 ． O 有机膨润土 1 ． O ～3 ． O 磺 化沥 青1 ． 5 ～ 4 ． 5 氧 化 钙 。该 井 段 的技 术 难 点 是 携 岩 、 润 滑 防 卡 、 防塌 和油气 层保 护 。 3 ． 4 ． 3 维 护 与 处 理 乳液高分 子聚合物钻井液 1 用 ] 0 0 m。 清水 5 0 0 0 k g膨 润 土 粉 - I- 2 4 O k g N a C O。配 制 膨 润 土 第 3 8卷 第 6期 刘润波 大庆 油田薄油层水平井钻井技术 5 浆 ， 并 预水 化 2 4 h ； 2 开 钻 前 加 入 5 0 0 k g包 被 剂 、 1 0 0 0 k g防塌降滤失剂 ， 性能达到设计要求后开钻 ； 3 钻 进 中不断 补充 包 被 剂 胶 液 ， 保 证 钻 井 液 内包 被 剂 的含量 ， 控 制好 钻井 液 的黏 度 ； 4 钻 至 后期 ， 利 用 降黏 剂 D J C控 制 钻 井 液 的 黏 度 ； 5 钻 进 中采 用 双 泵大排 量循 环 ， 以保 证携 岩 效果 。 油包 水乳 化钻 井 液 1 二 开前 将 i 0 0 l i t 。老 浆 转为 油基 钻井 液 ， 按 配方 加 入处 理剂 ， 性 能达 到设 计 要 求后 开钻 ； 2 钻进 过程 中按 时补 充 配制 的清 浆 、 乳 化 剂和 氯化 钙溶 液 ， 以保 证 钻 井 液 流 变性 的稳 定 和 电稳定 性 ； 3 根 据钻 井液 性 能 ， 及 时加 入磺 化沥 青 和 氧化钙 ， 以降低钻井液的滤失量 ； 4 适时开动四级固 控设备清除有害固相 ， 维持钻井液性能稳定 ， 保护油 气 层 ； 5 根据 现场 情况 进行 短 起下 钻 ， 以破 坏大 斜度 井段 和水 平井 段 的岩 屑床 ； 6 下套 管前 通井 ， 采 用大 排量 清洗 井 眼 。 4 现场应用 经过 近 5年 的 薄油 层 水 平 井钻 井 实 践 ， 薄 油层 水 平 井 钻 井 技 术 得 到 了完 善 和 发 展 ， 截 至 2 0 0 7年 1 2 月 ， 大 庆油 田在 肇 州 、 敖 南 、 宋 芳 屯 、 永 乐 等 区块 的葡萄 花 油 层 共 完 成 薄 油 层 水 平 井 1 2 1口 见 表 1 ， 钻井 成 功率 1 0 0 ， 着 陆 中靶 率 1 0 0 ， 平均 完钻 井 深 2 1 6 4 m， 平均 油层 有 效厚 度 I ． 0 ～1 ． 5 m， 最 薄 处仅 0 ． 4 m， 平 均 水 平段 长 5 8 6 ． 5 m， 平 均钻 井 周 期 2 2 ． 9 1 d ， 油 层 钻 遇 率 6 4 ． 4 8 ， 最 高 1 ， 取 得 了 较好 的效果 ， 为大庆外 围油 田低丰度薄层油藏开发 提供 了有效的技术手段 。截至 2 0 0 6年 1 0月底 ， 投 产 2 4口 ， 平均 单井 日生产原 油 6 ． 5 t ， 是 直井 的 3 ～5 倍 。其 中 2 0 0 2年 钻 成 的 肇 5 5 一 平 4 6井 ， 投 产 初 期 产油 量是 4 8 t ／ d ， 目前 产油 量 5 t ／ d ， 已累计产 油 1 ． 3 年份 井数／ 口 井深／ m 水平位移／ m 水平段 长／ m 钻井周期／ d 建井周期／ d 油层钻遇率 ， 平 均 1 0 t 。笔 者 以南 2 1 9 一 平 3 2 0井 为 例 介 绍 薄 油 层 水 平井 钻井技 术 的应 用情 况 。 4 ． 1 南 2 1 9 - 平 3 2 0井概 况 南 2 1 9 一 平 3 2 0井是一 口开发水平井 ， 该井位于 敖南 鼻状 构造 。敖 南鼻 状构 造东 部 是 由两条 近南 北 向延 伸 断层所 形成 的 垒块 ， 局 部 为西 高 东 低 的单 斜 构造 。主要 目的层 为下 白垩统姚 家 组一 段葡 萄 花油 层 ， 储 层类 型 主要 为三 角洲 前缘 滨 浅湖砂 脊 、 远砂 坝 和席 状砂体 。 目的层 砂 体 发 育 且 稳定 ， 平 均 有 效厚 度 一般 在 0 ． 5 m 以上 。葡 萄 花 油 层 岩 性 为 一 套 灰 色粉 砂岩 夹灰 、 灰 绿 色 泥 岩 及 过 渡 岩性 。完 钻 层 位 为葡 I 4 。 层 。完 钻 原 则 水 平 井 由东 向西 采 用 阶梯 式 钻进 方式 钻进 ， 网格 方 位 角 2 7 0 。 ， 第 一 水 平 段 由 葡 1 1 层 顶着 陆 ， 水 平 钻进 1 0 0 m 后 向下 钻 至葡 I 3 。 层 并水 平钻 进 3 8 0 I T I ， 完 成 第 二 水 平 段 之 后 向下 钻 穿葡 I 4 层 底 后 留 2 0 m 口袋 完钻 。 4 ． 2 井 身结 构 南 2 1 9 一 平 3 2 0井设 计 井 身 结 构 为 一 开 ， 声 4 4 4 ． 5 mm 钻 头 1 3 6 ． 0 0 m， ≠3 3 9 ． 7 mm 套 管 1 3 5 ． 0 0 I n ； 二 开 ， 声 3 1 I ． 1 mm 钻 头 8 3 2 ． 0 0 m， j 5 2 4 4 ． 5 mm 套 管 8 3 0 ． 0 0 m； 三开 ， 声 2 1 5 ． 9 mm 钻 头 2 I 5 5 ． 0 0 m， 声 1 3 9 ． 7 mm 套 管 2 i 5 2 ． 0 0 r n 。实 钻 井 身 结 构 为 一 开 ， 4 4 4 ． 5 r n m 钻 头 1 3 8 ． 0 0 r n， ≠ 3 3 9 ． 7 mm 套 管 1 3 6 ． 0 0 m； 二 开 ， 3 1 1 ． 1 ml T I 钻 头 8 3 9 ． 0 0 m， 声 2 4 4 ． 5 il l m 套 管 8 3 6 ． 0 0 m； 三开 ， 2 1 5 ． 9 mm 钻 头 2 1 3 5 ． 0 0 m， 1 3 9 ． 7 mm 套管 2 1 3 2 ． 0 0 iT I 。 4 ． 3井眼 轨迹 剖面 该 井选 用直 一增 稳 一增 一稳 一 降一增 一 稳～ 降剖 面 ， 具体 设计 数据 见 表 2 。实钻 剖面 见表 3 。 ∞ ％ 加 井段 井深／ m 垂深／ m 井斜角／ 。 水平位移／ m 造斜率／ 。 3 0 m 一 直井段 增斜段 稳斜段 增斜段 稳 斜 段 降斜段 增斜段 稳斜段 0 81 ． 8 7 97 ． 1 9 2 1 8 ． 1 6 3 3 0 ． 0 0 4 O 8 ． 8 7 4 8 O ．