胜利低渗油田长水平段水平井钻井关键技术.pdf

第 4 O卷 第 3期 2 0 1 2年 5月 石 油 钻 探 技 术 PE TROL EUM DRI LL I NG TE CHNI QUES Vo 1 ． 4 0 No ． 3 M a y， 20 1 2 低渗油气 田高效开发钻井技术专题 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 2 ． 0 3 ． 0 0 2 胜利低 渗油 田长水 平段水 平井钻 井关键技术 韩来聚，牛洪波， 窦玉玲 中国石化胜利石油管理局钻井工艺研究院 ， 山东东 营 2 5 7 0 1 7 摘要 长水平段水平 井钻 井技术 已经成 为低渗透 油气田开发 的重要技 术保障 ， 但 国内相 关技 术起步较 晚， 对 该项技 术的认 识还 需要 统一 ， 对如何发展 与该技术 配套 的优 快钻 井技 术有待进 一步研 究。通过 分析该技 术在 井眼 轨道优化设计、 井眼轨迹控制和钻 井液性 能提 高方 面的主要技 术难 点 ， 明确 了关键 技 术攻关方 向。通过模拟 分析 井眼轨道摩阻、 扭矩， 确定了造斜率和井眼轨道类型的优选原则； 通过分析靶前位移与裸眼段摩 阻系数的敏感性， 明确 了二者关系， 并就其成因进行了钻柱力学解释， 提 出了靶前位移的优选原则， 形成了长水平段水平井井眼轨道 设计的主要思路。建立了基于地层可钻性级值的井眼轨迹控制方案优化方法， 提出了以旋转减摩技术为基础的井 眼轨迹高效控制思路。梳理 了井壁稳定、 井眼净化和润滑防卡等长水平段水平井钻井液关键技术， 介绍了相应的 主要技 术措施 。结合 高平 1井， 介绍 了上述各关键技术的应 用情 况， 实例验证 了各技 术的有效性。 关键词 长水平段 水平井 井眼轨道 优化设计 井眼轨迹控制 低渗透 油气田 中图分类号 T E 2 4 3 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 1 0 8 9 0 2 0 1 2 0 3 0 0 0 7 0 6 Ke y Dr i l l i ng Te c hn o l o g i e s f o r Lo n g Di s pl a c e me nt Ho r i z o nt a l W e l l s o f Lo w Pe r m e a b i l i t y Re s e r v o i r s i n S he n g l i Oi l f i e l d Ha n L a i j u ， N i u Ho n g b o ， D o u Y u l i n g Dr i l l i n g Te c h n o l o g y Re s e a r c h I n s t i t u t e， S h e n gl i Pe t r o l e u m Ad mi n i s t r a t i o n， S i n o pe c ， Do n g y i n g， S h a n d o n g， 2 5 7 0 1 7， C h i n a Ab s t r a c t Dr i l l i n g l o n g d i s p l a c e me n t h o r i z o n t a l we l l s h a s b e c o me a n i mp o r t a n t t e c h n i c a l s u p p o r t t o d e v e l o p l o w p e r me a b i l i t y r e s e r v o i r s ， b u t r e l a t e d t e c h n i q u e s i n Ch i n a s t a r t r e l a t i v e l y l a t e ．I t i s n e c e s s a r y t o r e a c h a c o mmo n u n d e r s t a n d i n g o f t h e t e c h n i q u e s a n d c a r r y o u t f u r t h e r r e s e a r c h o n o p t i mi z e d ma t c h d r i l l i n g t e c h n i q u e s ． Th e r e f o r e ， t h e k e y - p o i n t o f t h e t e c h n i q u e h a s b e e n i d e n t i f i e d b y a n a l y z i n g t h e i r d i f f i c u l t i e s i n we l l t r a j e c t o r y d e s i g n a n d c o n t r o 1 a s we l l a s d r i l l i n g f l u i d p r o p e r t i e s ． Th e p r i n c i p l e s f o r s e l e c t i o n o f b u i l d - u p r a t e a n d we l l t r a j e c t o r y t y p e h a v e b e e n s e t u p t h r o u g h s i mu l a t i n g t o r q u e a n d d r a g ． Th r o u g h a n a l y z i n g s e n s i b i l i t y o f f r i c t i o n c o e f f i c i e n t a n d d i s p l a c e me n t f r o m we l l h e a d t o t a r g e t p o i n t 。 t h e ma i n c h a r a c t e r i s t i c s a n d t h e i r r e l a t i o n s h i p h a v e b e e n d e t e r mi n e d， t h e c o r r e s p o n d i n g e x p l a n a t i o n o f d r i l l i n g s t r i n g me c h a n i c s wa s g i v e n， t h e s e l e c t i o n p r i n c i p l e o f d i s p l a c e me n t f r o m we l l h e a d t o t h e t a r g e t p o i n t wa s p r o p o s e d， t h e ma i n i d e a f o r we l l t r a j e c t o r y d e s i g n o f l o n g d i s p l a c e me n t h o r i z o n t a 1 we l l f o r me d ． An o p t i mi z e d we l l p a t h c o n t r o l s o l u t i o n wa s e s t a b l i s h e d o n t h e b a s i s o f f o r ma t i o n d r i l l a b i l i t y g r a d e s ， a n d t h e n a n e f f e c t i v e we l l p a t h c o n t r o l me t h o d wa s p r e s e n t e d b y r o t a r y r e d u c t i o n o f f r i c t i o n ． Th e c r i t i c a l t e c h n i q u e s o f we l l b o r e s t a b i l i t y ， h o l e c l e a n i n g a n d a n t i s t i c k l u b r i c a t i o n we r e s o r t e d o u t a n d i n t r o d u c e d ． W e l l Ga o p i n g 1 i s t a k e n a s a n e x a mp l e t o i l l u s t r a t e t h e a b o v e t e c h n i q u e s a n d t h e i r e f f e c t i v e n e s s ． Ke y w o r d s l o n g h o r i z o n t a l d i s p l a c e me n t ； h o r i z o n t a l we l l ； we l l t r a j e c t o r y ； o p t i mi z i n g d e s i g n ； h o l e t r a j e c t o r y c o n t r o l l o w p e r me a b i l i t y o i l＆ g a s f i e l d 截至“ 十一五” 末 ， 胜利油 田低渗透油藏探 明储 量 已经超过 1 O 1 0 t ， 其 中特低渗透储量 占三分之 一 强。该类油藏因具有丰度低、 物性差 、 非均质性严 重等特点而很难得到有效动用。为探索低渗透油藏 的有效开发手段 ， 胜利油田自 2 0 0 7 年开始对长水平 段水平井钻井关键技术进行研究攻关 ， 目前 已完成 收稿 日期 2 0 1 1 - 1 0 2 6 ； 改回 日期 2 0 1 2 0 5 0 5 。 作者简介 韩来聚 1 9 6 3 ， 男， 山东昌 邑人 ， 1 9 8 3年 毕业 于华 东石 油学院钻井工程专业 ， 2 0 0 4年 获石 油大学 华东 油气 井工程 专 业博士 学位 ， 院长 ， 教授级高级工程 师， 胜利 油田首席 高级专 家， 主要 从事钻 井新技术研究和应用工作。 系本刊 编委 。 联 系方式 0 5 4 6 8 7 0 1 8 9 5 ， h a n l a i j u ． s l y t s i n o p e c ． c o rn。 基金项 目 国家科技 重大专项“ 低渗 油 气田高效开发钻 井技术” 编号 2 0 0 8 Z X0 5 0 2 2 部分研 究成果。 石 油 钻 探 技 术 了 2 0 余 口长水平段水平井的施工 ， 初步形成了长水 平段水平井钻井技术。但由于国内相关技术研究起 步较晚， 对该项技术的认识还不统一 ， 而 目前现场生 产急需发展长水平段水平井优快钻井技术 ， 以降低 低渗透油藏开发成本 。为此 ， 笔者在分析长水平段 水平井主要技术难点的基础上 ， 对现有钻井技术进 行了总结 、 梳理 ， 提出了提高该类水平井钻井速度 的 主要思路。 1 长水平段水平井主要钻井技术难点 长水平段水平井作 为最大储层接触 MRC 技 术的一种重要形式 ， 其技术理念是在有限的水平位 移范围内实现水平井眼长度最大化 ， 这使得其在井 眼轨道优化设计 、 井 眼轨迹控制 和钻井液等方 面均 面临很大的困难。 1 井眼轨道优化设计方法有待探索。通过轨 道类型和设计参数优选 ， 实现摩阻和扭矩 的最小化 是长水平 段 水平 井井 眼轨道 优 化设 计 的 主要 任 务_ 1 ] 。当然 ， 不论使用何种设计方法 ， 均不可能找到 某个最优稳斜角而使全井 的摩阻、 扭矩同时达到最 小 ， 但可以找到一个合适的稳斜角使其相对较小口 ] 。 国内曾就利用何种设计方法能够使轨道摩 阻、 扭矩 更小进行过深入研究 ， 提出了悬链线、 修正悬链线 、 侧位悬链线、 恒变 曲率曲线、 摆线 、 圆弧和侧位抛物 线等多种轨道模型_ 3 ] ， 并在大位移井井眼轨道设计 中得到较多应用 。这些轨道模型的优点是能显著降 低大位移井 的摩阻和扭 矩， 不足是都需要较大 的靶 前位移和靶点垂深。但是 ， 为了获取较长的水平段 ， 长水平段水平井 的靶前位移不宜过大 ， 否则井底水 平位移将更大 ， 导致钻井施工中的摩阻、 扭矩进一步 增大， 甚至无法进行施工。因此 ， 在井底水平位移一 定的情况下 ， 需要缩短靶前位移 ， 探索长水平段水平 井轨道优化设计的新思路 、 新方法。 2 技术的高效性 和经济性难 以兼顾。井眼轨 迹控制主要通过“ 稳定器钻铤” 组合 、 滑动导 向系 统和旋转导向系统 3种方式实现。“ 稳定器钻铤” 组合的井眼轨迹控制方式最为经济 ， 但导 向能力相 对较弱 ， 当地层 出现较大变化时 ， 需要起下钻更换钻 具 ； 滑动导向系统具有很 强的导 向能力 ， 但随着水 平段延伸 ， 受 井下摩 阻增大 和动力钻 具寿命 的限 制 ， 其钻进效率和轨迹控制有效性快 速下降 ； 旋转 导向系统 可 以 实现 长水 平段 井 眼轨 迹 的高 效控 制 ， 但该 系统成本 高 ， 需要结合产能预测评估其经 济效 益 。 3 长水平段钻井液性能要求高。由于地层非 均质性广泛存在 ， 所以随着水平段的延长， 钻遇地层 岩性也逐渐复杂， 井眼形态变化随之加剧， 在砂泥岩 交互频繁的地层甚至出现井壁垮塌、 缩径等问题 ， 影 响井下安全 ， 这反过来也会影响钻井液流态 ， 进而影 响其携岩效果 。钻进期间长水平段钻井液性能既要 满足携岩 、 润滑、 防塌和井控等方面 的要求 ， 又要保 证较高的井眼质量以满足完井管柱下人和保障固井 质量的要求 ， 因此对其性能要求很高。 2 长水平段水平井钻井关键技术 针对长水平段水平井钻井技术 的主要问题 ， 胜 利油田在长水平段水平井井 眼轨道优化设计技术、 井眼轨迹控制技术和钻井液技术方面进行了探索 ， 并在关键技术上取得了突破 。 2 ． 1 井眼轨道优化设计技术 长水平段水平井要在既定水平位移内最大限度 地实现水平段延伸 ， 就 必须对井眼轨道类 型、 造斜 率 、 靶前位移等设计参数进行优化， 以实现摩阻 、 扭 矩最小 。基于上述认识并借助现有软件对既定计算 条件下的井眼轨道进行 了模 拟分析 ， 对 比了常用轨 道类型和主要轨道设计参数对摩阻和扭矩的影响。 计算 的井眼直径 2 1 5 ． 9 mr f l ， 水平段长度 1 5 0 0 m； 钻头扭矩 4 0 1 1 N m， 复合钻进钻压 1 2 0 k N， 滑动 钻进钻压 8 0 k N； 钻井液密度 1 ． 0 5 k g ／ L， 钻井液塑 性黏度 1 8 mP a S ， 钻井液动切力 1 O P a 。 2 ． 1 ． 1 造斜率与井眼轨道类型对摩 阻扭矩的影响 靶前 位 移 固定 为 9 0 0 m， 对 造 斜 率 分 别 为 7 ． 5 ， 1 5 ． 0和 2 0 ． O 。 ／ 1 0 0 m 的单增轨道和修正悬 链线轨道进行 起下 钻摩阻 和钻进扭矩 分 析 ， 结 果 见表 1 。 表 1 不同造斜率条件下的摩阻和扭矩数据 Tab l e 1 To r qu e a nd d r a g a t di f f e r e nt b ui l t - u p r a t e s 注 套管内摩 阻系数 0 ． 1 5 ， 裸眼摩 阻系数 o ． 2 0 。 第 4 O卷第 3 期 韩来聚等． 胜利低渗油田长水平段水平井钻井关键技术 由表 1可知 在靶前位移 相 同的情况下 ， 随着 造斜率 的增大 ， 井眼轨道摩阻和扭矩逐渐增 大 ； 修 正悬链线轨道在降低井 眼轨道起下钻 摩阻方面无 明显优势 若再减小靶前位移 ， 悬链线 轨道将无法 应用 。 现场应用中 ， 双增 、 三增等井 眼轨 道类型较为 常用 ， 其主要 目的是要 满足实际施工 的要求 比如 有利于水平 段着 陆、 绕 障要求等 ， 但其 井 眼轨道 圆滑程度 比单增轨 道略差 。因此 ， 从控 制摩 阻扭 矩 和有利于 现场施工 等方 面综 合考 虑 ， 长水平 段 水平井宜选用造斜率较低的单增或双增轨道 。 2 ． 1 ． 2 靶前位移对摩 阻扭矩的影响 在水平井井眼轨道设计 中， 靶前距、 造斜点和造 斜率等设计参数相互关联。在一定的靶点垂深条件 下 ， 靶前距越大 ， 造斜点、 造斜率的可选范围越大； 反 之 ， 则需要较大的造斜率 ， 造斜点可选范围亦随之缩 小 。而合理控制水平段特别是裸眼井段的摩 阻系数 是降低长水平段水平井钻井期间摩阻扭矩的重要 目 标 ， 因此 ， 分析靶前位移对裸眼井段摩阻系数 的敏感 性可直观了解二者关系。 基于上述认识 ， 选取靶前位移分别为 3 5 0 ， 5 0 0 和 7 0 0 I n 水平段 长 1 5 0 0 m， 套 管 内摩阻 系数为 0 ． 2 5 ， 研究了滑动钻进时井眼轨道对摩阻系数的敏 感性 ， 见 图 1 。 Z 盟 啦 需 艇 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 裸眼段摩阻系数 图 1滑动钻进 时井眼轨 道对摩 阻系数 的敏 感性曲线 F i g ． 1 S e n s i t i v i t y o f w e l l b o r e t r a j e c t o r y t o f r i c t i o n c o e f fi c i e nt d ur i n g s l i d i n g dr i l l i ng 由图 1 可知 当裸眼井段摩阻系数小于 0 ． 5时， 靶前位移对摩阻系数 的影 响非常接近 ； 当裸眼段摩 阻系数大于 0 ． 5时， 靶前位移 7 0 0 m 的轨道对摩擦 系数的敏感性明显小于其他靶前位移的轨道 。但是 这种敏感性减小 的趋势随着靶前位移的增大逐渐趋 于弱化 ， 主要是 因为摩擦阻力 的大小 与摩 阻系数和 正压力相关联 。正压力是一种合力 ， 包括管柱重力 引起的接触正压力 、 轴 向力和弯 曲井 眼耦合作用产 生的正压力和管柱弯 曲刚度 与弯曲井眼耦合作用 产生的正 压力 。裸 眼段 摩 阻系数 较小 时 ， 管 柱重 力引起 的接 触 正压 力 在正 压力 合 力 中 占主导 地 位 ， 靶前位移小 、 全角 变化率 较大的井眼轨道 因其 造斜井段短 ， 正压力相对较小 ， 因此摩 阻力小 。这 也是水平段长度较短 的水平井使用 小靶前位移 的 原 因之 一 。 但 随着摩阻系数 的增大 ， 轴向力和弯 曲井眼耦 合作用产生的正压力在正压力合力 中的 比例升高 ， 靶前位移小、 全角变化率较大的井 眼轨道 因其狗腿 度较大， 与钻柱轴向力耦合产生的正压力增大 ， 因此 摩阻力相对较大。增大靶前位移 、 降低狗腿度可 以 减小轴 向力和弯 曲井眼耦合作用产生的正压力 ， 但 由于斜井段长度 随之增大， 管柱重力引起的接触正 压力亦 随之上升 ， 这一措施减小正压力的作用被部 分抵消， 且随着靶前位移的不断增大 ， 该方法降低正 压力的作用越发不显著。 由此可以得 出如下结论 增大靶前位移可以在 一 定程度上减小钻井过程 中的摩阻和扭矩 ， 但这种 作用随着靶前位移 的增大逐渐弱化 。因此 ， 优选靶 前位移时 ， 需要考虑钻井液类型 、 井眼轨迹控制技术 等因素对裸眼井段摩阻系数 的影响， 然后根据具体 区块的技术应用能力合理选取靶前位移。 2 ． 2 长水平段井眼轨迹控制技术 旋转钻进是 目前实现井眼轨迹控制效率最高的 一 种钻进方式。在旋转导向钻井技术难 以实现低成 本应用 的情况下 ， 提高滑动导 向系统的复合钻进稳 斜能力是一种经济高效 的水平段井 眼轨迹控 制方 法 。胜利油 田结合钻井实践 ， 提 出了根据地层可钻 性级值优选水平段底部钻具组合的方法 见表 2 和 配套措施_ 9 ] ， 可 提高复合钻进稳斜能力。其主导思 想是以地层可钻性级值 Ka 作为依据 ， 调整螺杆钻 具本体稳定器及其上部欠尺寸稳定器外径 ， 构成与 地层可钻性相适应的稳斜底部钻具组合 ， 从而提高 滑动导 向系统 的复合钻进稳斜能力。 上述井眼轨迹控制思路的 目标是通过复合钻进 的方式进行长水平段轨迹控制 ， 即通过旋转钻进解 决井下摩阻大、 滑动钻进 困难的问题 。除上述方法 之外 ， 还可以考虑使用“ 变径稳定器螺杆钻具” 或 “ 变径稳定器钻铤” 的底部钻具组合控制长水平段 井斜 ， 即通过调整变径稳定器 的外径改变底部钻具 组合 的受力状态 ， 达到控制井斜的 目的。 石 油 钻 探 技 术 表 2 基于地层可钻性分析的底部钻具组合优选参考原则 T a b l e 2 Op t i mi z i n g p r i n c i p l e o f B HA b a s e d o n t h e f o r ma t i o n d r i l l a b i l i t y a n a l y s i s 2 ． 3 钻井液技术 井壁稳定技术、 井眼净化技术和润滑防卡技术 是长水平段水平井钻井液技术 的核心。 1 井壁稳定技术 。针对长水平段水平井的井壁 稳定问题通常采取 以下措施 a ． 保持合理的钻井液密 度 ， 提供有效液柱压力 ， 保持井筒周边力学平衡； b ． 优化钻井液粒度分布 ， 保证优质泥饼 的形成 ， 阻止孔 隙压力传递 ； C ． 优选抑制剂 ， 提高钻井液滤液的抑制 性 ， 抑制黏土矿物的水化分散 ， 降低固相含量。 2 井 眼净化技术。通过调整钻井液流变性能 来保证携岩效率 ， 其 中动塑 比是一项重要的指标参 数 ， 在控制合理钻井液黏度和切力的前提下 ， 适当提 高钻井液的动切力 ， 保持动塑 比在 0 ． 5以上， 增强钻 井液的携岩能力。 3 润滑防卡技术 。从钻井液的角度来讲 ， 减小 水平井摩阻主要有 3条途径 a ．保证井 眼清 洁， 降 低钻井液固相含量； b ．降低滤失量 ， 减小泥饼厚度 ， 形成薄而致密 的优质泥饼 ； C ．添加 高效 润滑材料 ， 降低钻具与井壁之间的摩擦系数 。 3 实例分析 胜利油 田长水平段水平井钻井技术已经为国内 大牛地气 田、 新场气 田和长庆油 田的近 2 O口井提供 了技术支撑 ， 并在胜利油田的纯梁 、 河 口和滨南等区 块应用 了 1 O余 口井。其 中， 高平 1井是胜利油田第 一 口位垂比大于 4的大位移水平井[ ] ， 该井设计 A 靶垂深 8 6 7 ． 0 0 m， B靶垂深 9 2 9 ． 0 0 m， AB靶点 间 水平位移 3 0 0 8 ． 1 3 m。 3 ． 1 长水平段水平井井眼轨道设计方法应用 根据长水平段水平井轨道优化设计的原则 ， 对 高平 1 井不同靶前位移和造斜率模拟轨道对应的摩 阻和扭矩进行 了计算对 比， 主要数据见表 3 。 表3 高平 1井不同靶前位移对应的井眼轨道摩阻扭矩 Ta b l e 3 To r que s a nd dr a g s c o r r e s po nd i n g t o di f f e r e nt d i s pl a c e me n t s f r o m we l l he a d t o l an di ng po i nt f o r W e l l Ga op i n g 1 由表 4可知 ， 靶前位移 2 8 0 ， 3 5 0和 4 5 0 m 对应 井眼轨道的摩阻相差不足 1 O k N， 靶前位移为 3 5 0 m 时的摩阻最小 ， 且钻进扭矩处于较低水平 ， 可以为复 合钻进提供扭矩空间。故高平 1 井选用了靶前位移 3 5 0 m 的单增轨道 。 3 ． 2 水平段井眼轨迹控制技术应用 高平 1 井 于井深 1 0 7 7 ． 9 9 m进入水平段。由 于位于风化壳顶部 ， 地层胶结较差， 可钻性级值低， 使 用的钻具组合为 3 1 1 ． 1 T ri m钻头 2 O 3 ． 2 mm1 ． 5 。 单弯螺杆配合接头 2 o 3 ． 2 mm地质导向短节 单 向 阀4 - 2 0 3 ． 2 mm 无 磁 钻 铤 MWD 短 节 j 5 1 2 7 ． 0砌n 斜坡钻杆j 6 1 2 7 ． 0 mm加重钻杆 6柱 j 5 1 2 7 ． 0 miT t 钻杆 。该组合复合钻进稳斜效果较好 。 随着水平段的延伸 ， 地层逐渐变硬 ， 可钻性级值 逐渐超过了 3 ． 0 ， 上述钻具组合在复合 钻进 时井斜 增大的趋势越发显著。至井深 1 4 0 0 ． 0 m以深， 即 便是钻压为 4 0 ． 0 k N， 井斜 增大率 也达 到了 7 。 ～ 8 。 ／ l O O m， 需要滑动钻进 降低 井斜 。因此 ， 钻 具组 合调整为 7 3 1 1 ． 1 mm牙轮钻头 声 2 O 3 ． 2 mm1 ． 5 。 单弯 螺 杆 j 5 3 0 3 ． 0 mm 稳 定 器 配 合 接 头 2 0 3 ． 2 mm地质导 向短节 单 向 阀 2 0 3 ． 2 mm 第4 O卷第 3 期 韩来聚等． 胜利低渗油田长水平段水平井钻井关键技术 无磁钻铤 MWD短接头d - 声 1 2 7 ． 0 mm斜坡钻杆 1 2 7 ． 0 mm加重钻杆 6柱 1 2 7 ． 0 mm钻杆 。 该钻具组合在原钻具组合上增加 了 3 0 3 ． 0 r n lT l 欠尺寸稳定器 ， 钻压为 8 0 ． 0 k N 时， 井斜增 大率为 2 。 ～3 。 ／ 1 0 0 m， 调控钻压 即可实现稳斜 ， 直至井深 1 7 8 2 ． 0 0 m 下人 2 4 4 ． 5 mm技术套管。三开之后 的水平段井眼轨迹控制也在底部钻具组合中使用 了 欠尺寸稳定器 ， 并结合地层特性进行底部钻具组合 及钻进 参数 优选 。底 部钻 具组合 为 ≠2 1 5 ． 9 mm P DC钻头声 1 7 2 ． 0 mm 螺杆钻具 配合 接头单 向阀4 2 1 o ． 0 mm稳定器地质导 向短节 MWD 测量短节 1 2 7 ． 0 mm 无 磁 承压钻 杆 j 5 1 2 7 ． 0 mm斜坡钻杆 4 0 柱 套管防磨器 1个 1 2 7 ． 0 mm斜坡钻杆 2 1 根 套管防磨器 1个 声 1 2 7 ． 0 mm斜坡钻杆。 底部钻具组合 中主要工具 的调整原则为 1 螺杆钻 具在水平段 2 0 0 0 ． 0 0 m 以内， 根据 井下摩阻情况 ， 以使用 1 ． O 0 ～1 ． 2 5 。 单弯螺杆为主； 水平井段 2 0 0 0 ． 0 m 以上 ， 为了提高滑动钻进 的降 斜效果 ， 应使用 1 ． 5 。 单弯螺杆 。 2 使用牙轮钻头钻进时 ， 可根据井眼稳定情况 ， 在动力钻具上部接 ≠ 2 0 8 ． 0 2 1 2 ． 0 I T I I T I 欠尺寸稳定 器 ， 以尽量降低复合钻 进时井斜微增 的趋势 ； 使用 P D C钻头钻进 时， 由于 P D C钻头 的侧 向切 削力 较 强 ， 复合钻进 时微增井 斜 的程度 比牙 轮钻头要低 。 所以， 在地层可钻性较好时， 可 以考虑不使用欠尺寸 稳定器 ， 但需要根据实钻情况 具体分析 ； 一般情况 下 ， 建议 使 用 欠 尺 寸 稳 定 器 ， 以 j 5 2 0 5 ． 0 ～ 2 0 8 ． 0 mm 为 宜 。 3 ． 3 钻井液技术应用 根据高平 1 井的地层特点和该井对钻井液的要 求 ， 结合以往成功经验， 在定向水平段采用高效清洁 钻井液， 并在开钻前对钻井液组分进行了优选 。 二开主要穿过明化镇组、 馆 陶组及中生界地层 ， 地层以泥岩、 泥质砂岩为主 ， 且具有成岩性差 、 易造 浆、 水化分散严重等特点 ， 由于井眼大 ， 大量黏土进 入钻井液使其性能难 以控制 ， 另外携砂和润滑也很 关键 。针对这些问题 ， 该井二开采用聚合物抑制剂 、 天然高分子絮凝剂 、 胺基抑制剂及有机胺等高效抑 制剂有效控制地层造浆 ， 同时在保持钻井液流变性 能的同时增加润滑剂的加量 ， 以保证钻井液 的润滑 性 ， 并适时加入不同类型的防塌剂 ， 在护胶的同时增 强钻井液的防塌能力。二开钻井基本钻井液配方 膨 润土浆0 ． 3 P AM1 ． 5 KF T1 ． 0 S MP 一 1 0 ． 5 S F 一 1 1 ． 0 胺 基抑 制 剂 2 ． 0 B H一1 4． 0 BM 一1。 为提高钻井液的润滑性能和抑制防塌性能 ， 确 定 了三 开水平 段 的基 本钻井 液配方 膨 润土浆 0 ． 3 P AM 1 ． 5 KFT d - 1 ． 5 S M PI 0 ． 5 S F - I 2 ． 0 胺 基抑 制剂 5 ． 0 9 ／ 6 B H一 1 1 0 ． 0 BM|_1 。 三开井段 ， 加强 了现场 固控设备 的使用 ， 采 用 1 8 0目振动筛布， 合理使用离心机 ， 保证钻井液 中固 相含量较低 。通过大、 中、 小高分子聚合物与胺基抑 制剂的复配作用提高了钻井液的抑制性 ， 保证 了钻 井液中润滑剂 B H一 1 的有效含量 ， 必要 时配合 固体 润滑剂以提高其润滑性。施工期 间， 钻井液性能处 理以稳定为主 ， 钻井液黏度控制在 5 0 ～7 0 S之间， 保持适当的切力 ， 根据钻井液性能及摩 阻的变化情 况适时补充 白油润滑剂及各种分子量的聚合物在钻 井液中的有效含量 。 4 结论及建议 1 长水平段水平井 的主要特点是水平段长度 大 ， 其造斜点 、 靶前位移 、 全角变化率 和井 眼轨道类 型等主要井眼轨道设计参数的可选范围要远小于常 规大位移井 ， 因此不宜采用较为复杂的轨道设计方 法 ， 应 以摩阻扭矩有效控制为 目标 ， 重点考虑全角变 化率 、 靶前位移等主要设计参数的优化 。 2 通过建立地层可钻性级值与工程措施 的对 应关系 ， 探索了地层条件对井眼轨迹的影响规律 ， 该 方法有助于确定具体区块长水平段水平井井眼轨迹 控制 的基本钻具组合和相应钻进措施。 3 井壁稳定技术 、 井眼净化技术和润滑防卡技 术是长水平段水平井钻井液技术的核心 。胜利油 田 针对不同储层特点开发 出了无黏土 、 润滑 防塌等钻 井液和包括 B H一 1 高效润滑剂在内的多种钻井液处 理剂 ， 并通过现场试验形成 了长水平段水平井钻井 液技术。 4 胜利油 田已经初步具备 了长水平段水平井 钻井能力 ， 但还需开展长水平段裸眼减摩技术 、 基于 井壁稳定性评价的井 眼轨道优化设计技术、 结合变 径稳定器开发的长水平段井眼轨迹高效控制技术 、 页岩油气水平井钻井液技术等系列配套技术 ， 以期 形成长水平段水平井优快钻井技术 。 石 油 钻 探 技 术 2 0 1 2年 5月 参考文献 Re f e r e n c e s [ 1 ] 赵金洲 ， 韩来聚 ， 唐志军． 高平 1 井大位移水平井钻井设计与施 工口] ． 石油钻探技术， 2 0 1 0 ， 3 8 6 2 9 3 2 ． Z h a o J i n z h o u ， Ha n L a ij u ， Ta n g Z h i j u n ． De s i g n a n d d r i l l i n g o f Ga o p i n g 1 E RD h o r i z o n t a l we l l [ J ] ． P e t r o l e u m Dr i l l i n g T e c h n i q u e s ， 2 01 0， 3 8 6 2 9 3 2 ． [ 2 ] 卢明辉， 管志川． 大位移井轨道设计中关键参数的确定口] ． 石 油钻探技术 ， 2 0 0 3 ， 3 1 5 7 0 7 1 ． Lu Mi n gh u i ， Gua n Z h i c h u a m Ca l c u l a t io ns o f t h e k e y p a r a me t e r s i n t r e c t o r y d e s i g n s f o r e x t e n d e d r e a c h we l l s [ J ] ． P e t r o l e u m Dr i l l i n g Te c hn i q u e s， 2 0 03 ， 3 1 5 7 0 7 1 ． E 3 ] P a y n e M L， C o c k i n g D A， Ha t c h A J ． C r i t i c a l t e c h n o l o g i e s f o r s u c c e s s i n e x t e n d e d r e a c h d r i l l i n g [ R ] ． S P E 2 8 2 9 3 ， 1 9 9 4 ． [ 4 ] 韩志勇． 定向井悬链线轨道的无因次设计方法口] ． 石油钻采工 艺 ， 1 9 9 7 ， 1 9 4 1 3 1 6 ． Ha n Zh i y o n g ． Me t h o d o f n o n - 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