復(fù)雜地層水平井鉆井技術(shù)研究應(yīng)用

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1、復(fù)雜地層水平井鉆井技術(shù)研究應(yīng)用付紀(jì)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(fù)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(dǎo)致復(fù)雜地層水平井鉆井中發(fā)生過多起事故與復(fù)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(fù)雜地層水平井技術(shù)。關(guān)鍵詞：復(fù)雜地層、水平井、事故復(fù)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2005年共完成了21口水平井，其中10口井發(fā)生過事故與復(fù)雜，占完成井的48%。因此針

2、對吐哈油田水平井存在的地層復(fù)雜、軌跡控制難度大、鉆井風(fēng)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(fù)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?dāng)?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(dá)到3100口左右；加拿大也超過1000口，美國年鉆水平井?dāng)?shù)量已經(jīng)超過總井?dāng)?shù)的7%，加拿大水平井?dāng)?shù)量占總井?dāng)?shù)的比例超過了10%。國外水平井鉆井技術(shù)取得的一些主要指標(biāo)是：水平井最大水平段達(dá)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

3、油田都完成深井復(fù)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(dāng)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(jì)錄。吐哈指揮部在哈薩克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(fù)雜、施工難度最大的水平井H8101井。三、吐哈油田復(fù)雜地層水平井鉆井的難點2002-2005年所鉆水平井發(fā)生復(fù)雜與事故的類型及原因井號復(fù)

4、雜或事故類型復(fù)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(yán)重，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(dǎo)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(fù)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(shè)計為二維五段制剖面

5、,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(zhǔn)確，需要隨時調(diào)整井眼軌跡，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(yán)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(fù)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(shè)計，縮短鉆井周期。2、直井段采用MWD復(fù)合導(dǎo)向鉆井技術(shù)控制井身質(zhì)量,斜井段采用地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù),確保地質(zhì)中靶。3、完善安全鉆進

6、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(fù)雜。4、測井前，加入固體潤滑劑,采用鉆桿傳輸測井。5、選擇合理的套管串結(jié)構(gòu)，優(yōu)化水泥漿配方。五、復(fù)雜地層水平井鉆井技術(shù)（一）井身結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)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(fù)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、

7、鉆井周期短。缺點：鉆井風(fēng)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(fù)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(shè)計井眼軌跡剖面設(shè)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