页岩油水平井钻井施工实践与认识_姜满江.pdf

2020年第8期西部探矿工程 * 收稿日期 2020-04-20修回日期 2020-04-20 作者简介 姜满江 （1983-） ， 男 （汉族） ， 山东青岛人， 工程师， 现从事钻井施工及管理工作。 页岩油水平井钻井施工实践与认识 姜满江* （大庆钻探工程公司钻井四公司， 吉林 松原 138000） 摘要 页岩油勘探与开发主要以打长水平段水平井为主， 但是由于页岩油水平井水平段过长， 因此 在施工中存在井眼轨迹控制难度大、 井眼清洁困难、 井壁稳定性差等施工难题。为此以H页平2井 为例， 对页岩油水平井施工中的相关工艺技术进行了介绍， 对从事页岩油水平井钻井施工具有一定 的指导作用。 关键词 页岩油水平井； 设计分析； 轨迹控制； 井壁稳定； 井眼清洁 中图分类号 TE254 文献标识码 A 文章编号 1004-5716202008-0081-02 页岩油由于低压、 低产、 低渗透的特征， 一直以来 都没有得到有效的勘探与开发。随着水平井钻井技术 的不断发展与进步， 应用水平井开发页岩油已经成为 了一个大的趋势， 为此在SL盆地南部中央坳陷区CL 凹陷QA构造南部部署了H页平2井。该井设计斜深 4711.25m， 垂深2520.21m， 水平位移2443.56m， 水平段 长2034.16m。该区页岩油的主要目的层为Q一段， 以 三角洲外前缘席状砂沉积为主， 砂岩单层厚度一般在 2～4m， 以粉砂岩为主， 分选较好； 储层主要由石英、 长 石组成， 孔隙度一般为6～12， 渗透率一般为0.01～ 1.17mD； 页岩储层有效孔隙度3.4～8.4， 水平渗透 率0.1～1.0mD。 1设计分析 1.1井身结构分析 合理的井身结构设计是保证页岩油水平井钻探成 功的有利保障。在该页岩油水平井的井身结构设计 中， 在充分了解该区储集层的地质情况下， 结合该井水 平段长度超过2000m的实际， 采用了三层套管的井身 结构， 重点对技术套管下深进行了优化。技术套管封 固到Q一段， 并在技术套管内进行造斜施工， 直至进入 到A靶点完钻。具体井身结构如表1所示。 1.2井眼轨道设计分析 开钻次序 一开 二开 三开 井深 m 302 2677 4711.25 钻头尺寸 mm 444.5 311.1 215.9 套管尺寸 mm 339.7 244.5 139.7 套管下入 地层层位 MS组 Q一段 Q四段 套管下入深度 m 300 2675 4708 环空水泥浆返深 m 0～302 0～2677 1750～4711.25 表1井身结构设计数据表 在井眼轨道设计当中， 主要考虑施工中的摩阻与 旋转扭矩情况， 因此以施工摩阻最小为原则， 优选造斜 点、 造斜率和靶前位移， 最终确定了造斜点位置为 2050m， 最大造斜率4.56/30m， 轨道剖面节点数据如表 2所示。 2钻井施工技术 2.1井眼轨迹控制技术 2.1.1直井段轨迹控制技术 直井段施工以 “防斜打直” 为主， 为增斜段施工创 造条件。采用双扶正器钟摆钻具组合， 施工中严格控 制钻压， 每钻进120.00m左右进行定点测斜， 发现井斜 异常及时调整施工参数， 至造斜点井深处井斜角和水 平位移偏差都在钻井工程设计规定的范围内。 2.1.2造斜段轨迹控制技术 81 ChaoXing 2020年第8期西部探矿工程 造斜段要在∅311.1mm井眼中完成， 大井眼造斜 造斜率具有不确定性， 为了有效保证造斜率， 按照比设 计高20来选取造斜工具， 应用∅216mm1.5螺杆钻 具LWD进行施工。施工之前根据直井段的井斜角、 位移偏差对井眼轨迹进行重新修正设计， 施工中首先 连续定向4个单根， 摸索出该套钻具组合在该井的实际 造斜率， 然后通过计算确定合理的滑动钻进和复合钻 进的最佳进尺， 既实现了井眼轨迹的平滑， 又保证了井 眼轨迹的精确控制。 2.1.3水平段轨迹控制技术 水平段选用北石近钻头仪器进行施工， 具体组合 为 215.9mmPDC钻头1.25螺杆钻具 （北石） 208mm 扶正器单流阀LWD 定向工具无磁加重钻杆1 根127mm加重钻杆1柱520411变扣139.7mm钻 杆70柱521410变扣165mm钻铤5柱520411变 扣139.7mm钻杆。由于该井水平段超长， 油层砂体发 育不连续， 因此现场施工建立精确地质模型， 结合实钻 的伽马、 电阻率曲线和录井岩屑、 显示情况修正模型， 并随时调整井斜角和方位角， 直至完钻井深。 2.2井眼清洁技术措施 一是优化钻井液性能， 保证钻井液动塑比。研究 表明钻井液的动塑比越大携岩效果越好， 因此在该井 施工中钻井液的动塑比一直未低于0.4， 有效地保证了 钻井液的携岩效果； 二是强化固控设备的使用， 及时清 除岩屑。振动筛都更换为200目筛布， 做好一级固控， 同时应用除砂/除泥一体机和中、 高速离心机， 使这些 设备的使用率不低于90， 有效地清除钻井液中的有 害固相含量。三是根据井下施工的摩阻/扭矩和返砂 情况及时进行短起下钻， 下钻到底后大排量循环2周以 上， 直到振动筛无砂后方可钻进。 2.3井壁稳定技术措施 一是应用足够高的钻井液密度来平衡地层压力， 施工中保证钻井液密度走设计上限； 二是应用油基钻 井液体系， 保证钻井液具有良好的抑制性能和超低滤 失性能， 保证井壁稳定； 三是在起钻和下钻过程中严格 控制好速度， 防止因为起钻速度过快引起抽吸、 下钻速 度过快引起压力激动而使井壁失去稳定性。 3结论与认识 （1） 在页岩油水平井的施工之前， 对于井身结构的 设计要根据地层情况合理确定技术套管的下深， 这样 才能有效地保证页岩油水平井施工的安全与顺利。 （2） 在施工中根据井眼轨迹控制不同阶段特点选 用合理的钻具组合和工具， 保证了井眼轨迹控制的准 确性， 实现了页岩油水平井油层钻遇率的最大化。 （3） 通过采取合理的井眼净化技术措施， 保证了井 眼净化， 减少了岩屑床的形成， 实现了井下施工的安 全。 （4） 从物理和化学等多个方面制定井壁稳定技术 措施， 有效地保证了井壁稳定， 实现了页岩油水平井钻 井施工的安全。 参考文献 [1]胥豪,邓红琳,牛洪波,等.大牛地气田长水平段水平井优化设 计与施工[J].钻采工艺,2013,36526-29,32. [2]张凯.大庆垣平1大位移井的钻井技术[J].石油钻采工艺, 2014,36126-28. [3]孙妍.龙26-平25长水平段水平井钻井技术[J].探矿工程 （岩 土钻掘工程） ,2016,431141-44. 描述 井口 造斜点 增扭完 稳斜完 靶点A 靶点B 井底 测深 m 0 2050 2589.58 2636.68 2677.04 4671.25 4711.25 井斜度 0 0 82.02 82.02 87.56 87.56 87.56 方位 0 0 351.51 351.51 353.6 353.6 353.6 垂深 m 0 2050 2423.29 2429.83 2433.5 2518.5 2520.21 闭合距 m 0 0 324.59 371.23 411.4 2403.6 2443.56 闭合方位 0 0 351.51 351.51 351.61 353.26 353.27 狗腿度 [/30m] 0 0 4.56 0 4.4 0 0 表2设计轨道剖面节点数据 82 ChaoXing