大庆油田水平井钻井技术发展情况研究_初凤先.pdf

2020年第9期西部探矿工程 * 收稿日期 2020-03-30 作者简介 初凤先 （1980-） ， 男 （汉族） ， 黑龙江大庆人， 工程师， 现从事定向井服务工作。 大庆油田水平井钻井技术发展情况研究 初凤先* （大庆钻探工程公司钻井工程技术研究院， 黑龙江 大庆 163413） 摘要 随着油气开发的不断深入， 大庆油田的非常规油气资源开发规模也越来越大。外围致密油 和深部气藏的大规模开发， 使非常规水平井的钻井技术水平不断提高， 钻超短半径水平井、 三维绕障 水平井钻井、 分支井等特殊工艺井的钻井工艺不断完善。研究了大庆油田近年来的水平井钻井技术 进展， 以其为相关从业者提供参考。 关键词 水平井； 大庆油田； 发展； 特殊工艺井 中图分类号 TE2 文献标识码 A 文章编号 1004-5716202009-0064-02 1991年大庆油田进行了第一口水平井施工， 并陆 续开展了相关仪器设备和钻井工艺的研究与应用。截 止目前， 水平井钻井技术已经广泛应用于大庆油田各 个区块的油气资源开采， 尤其是在大庆外围致密油的 开发过程中， 水平井工厂化作业已取得了明显效果。 经过几十年的发展， 大庆油田的水平井技术取得了惊 人的突破。因此， 有必要对已有的成绩进行总结， 对未 来的发展方向进行分析， 这样可以更好地促进大庆油 田的水平井技术发展。 1大庆油田地质特点 大庆油田的水平井主要部署在外围中低渗储层和 徐家围子深部气藏。外围储层具有非均质性强、 地层 孔隙度小、 储层渗透率低、 裂缝微裂缝发育等特点， 在 施工过程中的主要难点有 ①目的层位的页岩有效厚 度往往在1m左右， 给井眼轨迹的控制带来了很大难 度； ②目的层靶点多， 需多次着陆； ③水平段较长， 地质 情况差， 施工难度大。深部区块存在的岩石可钻性差、 地温梯度高、 地层易剥落掉块等地质特点， 相应的施工 难点主要有 ①由于深部岩石可钻性差， 导致钻速低， 钻头磨损大， 钻井周期长， 裸眼井段长期在钻井液浸泡 下易发生井壁失稳从而诱发次生事故； ②深部地层地 温梯度高， 井底温度大， 使钻井液维护处理困难， 对钻 井工具抗温性要求高， 相应钻井仪器故障率增高； ③地 层压力体系复杂， 存在裂缝及微裂缝地层， 钻进过程中 易发生井壁失稳和井下漏失的事故， 进一步提高了钻 井作业风险。 2水平井钻井技术现状 2.1薄油层水平井钻井技术 薄油层水平井钻井的技术难点主要是目的层薄， 储层物性差异大， 钻进过程中不易控制井眼轨迹， 由于 靶点多导致钻具的扭矩和磨阻大， 进一步加大了施工 风险。大庆油田2002年引进了LWD， 开始大规模推广 薄油层水平井钻井技术， 目前已有几百口低渗透率的 薄油层水平井顺利完钻， 砂岩钻遇率也不断提高， 整体 技术处于国内领先水平[1]。 2.2三维绕障水平井钻井技术 为了在老区挖潜增效， 大庆油田的三维绕障技术 已经较为成熟， 形成了配套的施工方案， 最小防碰距离 已经可以控制到3m以内， 而且随着近年来致密油水平 井的工厂化作业模式的推广应用， 三维绕障水平井技 术已逐步成为大庆油田的常规钻井技术。 2.3阶梯水平井钻井技术 由于外围低渗透油田具有储层层位多、 厚度小的 问题， 需要采用阶梯水平井技术才能有效穿越多个油 层。经过现场技术人员的不断努力， 从2005年第一口 井施工至今， 以顺利完钻200多口井， 完成了多阶梯钻 井工艺， 单井钻穿靶点数、 垂深与水平位移比值等多 个指标达到了国内领先水平， 大幅度提高了单井产油 量[2]。 2.4工厂化水平井钻井技术 大庆油田的非常规油气资源具有资源丰富、 储层 渗透率低、 施工难度大等特点， 常规开采技术开发成本 64 ChaoXing 2020年第9期西部探矿工程 高经济效益低。为了有效开发大庆探区的非常规油气 资源， 降低开发成本， 大庆油田从2012年开始了工厂化 水平井钻井技术研究， 通过优化井位布置、 批量钻井施 工、 钻井液回收利用等技术措施， 目前已在多个实验区 块成功开展了工厂化水平井作业。与常规钻井相比工 厂化钻井施工的钻井周期可缩短20以上， 产生了良 好的经济效益[3]。 2.5分支井钻井技术 为了进一步提高单井开发效率， 大庆油田于2006 年开展了分支井钻井技术研究。并自主研发了配套 的钻完井工具。目前已完成多口双分支井的施工， 成 功解决了悬挂器坐挂和井眼重复进入等施工难题， 并 实现了TAML四级完井， 形成了成熟的钻完井施工技 术[4]。 2.6深层水平井钻井技术 大庆外围深部地层具有岩石可钻性差、 地温梯度 高等特点， 钻井过程中对钻井工具抗温性要求高， 相应 钻井仪器故障率增高； 由于地层压力体系复杂， 存在裂 缝及微裂缝地层， 钻进过程中易发生井壁失稳和井下 漏失等事故。大庆油田通过技术攻关有效解决了深层 水平井对钻井液的抗温性和润滑性要求， 并通过井身 结构优化、 钻具组合优化、 钻头优选、 钻进参数优化和 钻井工具选配等技术措施满足了现场施工需求。目前 已施工的井中， 最高井底循环温度大于200℃， 完钻井 深超过5000m[5]。 2.7超短半径水平井技术 为了进一步对低产量、 低孔隙率、 低渗透率的三低 老井进行挖潜增效。2008年大庆油田开展了超短半径 水平井技术研究， 超短半径水平井具有钻井周期短、 成 本低的特点， 可以有效开采遗漏储层中的剩余油。大 庆油田针对超短半径水平井存在井眼曲率大、 造斜率 高的问题研制了旋转自封器、 导向锚定系统、 多功能导 管和特制牙轮钻头等专用工具， 并使用了高强度柔性 钻杆进行钻井作业。截止目前， 大庆油田已形成完善 的超短半径水平井钻井工艺， 对大庆油田老区的老井 挖潜增效、 死井复生起到了关键作用[6]。 2.8欠平衡水平井钻井技术 欠平衡水平井既有提高钻速、 保护储层的优势， 又 有增大油层泄油面积的优点， 是水平井钻井技术和欠 平衡钻井技术的结合。适用于低压低渗性储藏和易漏 失区块。大庆油田在扶杨油层进行了现场试验， 通过 优化钻具组合、 采用优质钻井液体系、 使用无线随钻 测量系统、 优化井眼轨迹控制等技术措施顺利完钻多 口欠平衡水平井， 形成了欠平衡水平井的配套施工工 艺[7]。 2.9大位移水平井钻井技术 大位移水平井主要为了满足低洼地区或水塘地区 的钻井需求。大庆油田从2000年开始技术攻关， 目前 已形成成熟的钻井技术。2011年施工的某口大位移井 的完钻井深已经超过4000m， 水平位移超过2500m， 达 到了国内先进水平。 3水平井钻井技术的发展方向 经过几十年的持续攻关， 大庆油田的水平井钻井 技术已经实现了飞跃式的发展， 但随着非常规油气资 源勘探开发难度的不断增大， 对水平井钻井技术提出 了更多的要求。由于国外大型油服公司在旋转导向、 耐高温井下工具等领域仍遥遥领先， 售价高昂或只提 供技术服务， 大幅度增加了油气开采的成本， 因此相应 井下工具的自主研发， 是未来油田的主要攻关方向。 4结论 （1） 为了实现大庆油田的可持续发展和进一步实 现走出去战略， 水平井钻井技术是必须重点发展的方 向之一。 （2） 工厂化水平井钻井技术可以有效降低钻井成 本、 提高钻机效率， 应进一步完善施工工序并推广实 施。 （3） 应进一步加大井下工具的自主研发力度和速 度， 从而为油田的可持续发展提供动力。 参考文献 [1]方庆,刘云燕,张国良,等.超薄油层水平井开发技术[J].大庆 石油地质与开发,2009,285142-145. [2]刘修善.阶梯形水平井段设计方法研究[J].石油钻探技术, 2005,3331-5. [3]翁建锋.工厂化水平井钻井技术在致密油气田中的应用[J]. 长江大学学报自然科学版,2014,11895-97. [4]高富成.多分支井完井工艺技术研究[D].大庆石油学院, 2008. [5]李艳军,张立功.大庆油田深层气藏水平井钻井技术[J].石油 钻探技术,2009,37 547-51. [6]宫华,郑瑞强,范存,等.大庆油田超短半径水平井钻井技术 [J].石油钻探技术,2011,12 519-22. [7]孙念,刘永贵,奚广春,等.全过程欠平衡水平井在大庆油田的 应用[J].探矿工程岩土钻掘工程,2009,28529-32. 65 ChaoXing