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1、復雜地層水平井鉆井技術(shù)研究應用付紀浩張希智雷華才張勇吐哈石油勘探開發(fā)指揮部鉆井一公司摘要：由于地層復雜、軌跡控制難度大、油層位置不確定、測量儀器落后等一系列問題的出現(xiàn)，導致復雜地層水平井鉆井中發(fā)生過多起事故與復雜，針對吐哈油田水平井存在的問題開展系統(tǒng)研究，形成一套完整的系統(tǒng)的復雜地層水平井技術(shù)。關(guān)鍵詞：復雜地層、水平井、事故復雜一、前言水平井以其產(chǎn)量高、能有效開發(fā)薄油藏、底水油藏和稠油油藏，經(jīng)濟效益明顯的優(yōu)點，越來越受人們的重視。吐哈油田從1994年開始研究引進水平井鉆井技術(shù)，吐哈油田自1994年到20
2、05年共完成了21口水平井，其中10口井發(fā)生過事故與復雜，占完成井的48%。因此針對吐哈油田水平井存在的地層復雜、軌跡控制難度大、鉆井風險高、油層位置不確定等一系列問題開展系統(tǒng)研究。形成一套完整、系統(tǒng)的適合吐哈油田的復雜地層水平井鉆井技術(shù)。二、水平井鉆井技術(shù)的現(xiàn)狀調(diào)查國外：截止到2004年，國外水平井數(shù)量已經(jīng)超過40000口。美國2000-2004年共完鉆水平井6969口，2005年達到3100口左右；加拿大也超過1000口，美國年鉆水平井數(shù)量已經(jīng)超過總井數(shù)的7%，加拿大水平井數(shù)量占總井數(shù)的比例超過了1
3、0%。國外水平井鉆井技術(shù)取得的一些主要指標是：水平井最大水平段達7200米，水平井最大垂深6062米；水平井最大單井進尺10172米。國內(nèi)：四川、新疆、勝利、塔里木油田都完成深井復雜地層水平井的施工，塔里木油田先后實施了DH1一H1、DH1一H2、DH1一H3、DH1一H4等四口世界級超深水平井，東河1一H1井是當時全國水平井井深最深(6452.00m)、垂深最深(5784.00m)、裸眼段最長(4949.62m)、造斜點最深(5552.11m)的水平井，創(chuàng)下了上述四項全國及亞洲紀錄。吐哈指揮部在哈薩克
4、斯坦肯基亞克鹽下油藏完成了6口井高壓深井水平井施工，完鉆井深超過4500m,2004年完成了該油田地層條件最復雜、施工難度最大的水平井H8101井。三、吐哈油田復雜地層水平井鉆井的難點2002-2005年所鉆水平井發(fā)生復雜與事故的類型及原因井號復雜或事故類型復雜事故原因果平1卡鉆井下坍塌。玉平1劃眼和上小鉆具鉆水泥塞由泥巖縮徑和鍵槽引發(fā)劃眼，水平段套管浮箍失效，水泥倒返。神平210下鉆劃眼泥漿失水過大，鉆進時排量偏小。神平275下鉆探水泥面卡鉆井壁虛泥餅過厚。鄯平1填井側(cè)鉆、鉆具斷、卡鉆定向方位偏離嚴重
5、，井眼軌跡差早成螺桿鉆具斷，鉆具結(jié)構(gòu)不合理造成卡鉆。勒平1完鉆通井時劃眼煤層垮塌牛平14-13劃眼、井漏泥巖縮徑膨脹導致劃眼，鉆遇滲透性漏層。牛平17-14劃眼泥巖段縮徑、煤層坍塌，井眼軌跡曲率過大。由上表可以看出吐哈油田復雜地層水平井主要存在井眼軌跡控制和井下安全鉆井問題，其難點主要有以下幾點：1、水平井設計為二維五段制剖面,造斜點高、靶前位移較大,鉆具摩阻大、鉆井周期長。2、上部地層傾角大,井斜難以控制,加之多套斷層的影響，造斜率變化規(guī)律不易掌握，軌跡控制難度大。3、油層卡層不準確，需要隨時調(diào)整井眼
6、軌跡，容易鉆成波浪形或階梯性井眼。4、上部地層含鹽膏層、縮徑嚴重，裸眼段長(1200-2800m)，地層壓力系統(tǒng)不一，井眼穩(wěn)定性差,易坍塌。5、測井和固井屬于特殊工藝技術(shù)，容易發(fā)生測井遇阻遇卡，固井水泥倒返、水泥竄等問題。四、復雜地層水平井鉆井技術(shù)對策1、優(yōu)化井身結(jié)構(gòu)及井眼軌跡剖面設計，縮短鉆井周期。2、直井段采用MWD復合導向鉆井技術(shù)控制井身質(zhì)量,斜井段采用地質(zhì)導向鉆井技術(shù),確保地質(zhì)中靶。3、完善安全鉆進技術(shù)，優(yōu)選鉆井液體系,輔以工程技術(shù)措施減少事故與復雜。4、測井前，加入固體潤滑劑,采用鉆桿傳輸測井
7、。5、選擇合理的套管串結(jié)構(gòu)，優(yōu)化水泥漿配方。五、復雜地層水平井鉆井技術(shù)（一）井身結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設計目前吐哈油田水平井井身結(jié)構(gòu)主要有兩種結(jié)構(gòu)①三層套管結(jié)構(gòu)：Ф444.5mm鉆頭+Ф339.7mm套管+Ф311mm鉆頭+Ф244.5mm技套+Ф216mm鉆頭+Ф139.7mm油套優(yōu)點：減少復雜事故隱患，摩阻扭矩小有利于套管串的順利下入。缺點：成本高、機械鉆速低、鉆井周期長。②兩層套管結(jié)構(gòu)：Ф444.5mm鉆頭+Ф339.7mm套管+Ф216mm鉆頭+Ф139.7mm油套優(yōu)點：成本低、機械鉆速高、鉆井周期短。缺點
8、：鉆井風險高、摩阻扭矩大、套管下入困難。今年根據(jù)不同區(qū)塊和所鉆井深的不同，采用不同的井身結(jié)構(gòu)。如在地層條件復雜、井深超過3000m的魯克沁區(qū)塊采用三層套管結(jié)構(gòu)，保證井下安全，在其它區(qū)塊完鉆井深在2000m左右的井則采用兩層套管結(jié)構(gòu)，縮短鉆井周期，節(jié)約鉆井成本。（二）井眼軌跡剖面優(yōu)化設計井眼軌跡剖面設計目前主要采用兩種，第一種：二維五段制剖面（直-增-穩(wěn)-增-穩(wěn)）該剖面的優(yōu)點是有充分的調(diào)整井段有利于A點中靶；缺點是造斜點高、靶前位移較大，井眼
