水平井钻井在提高新疆油田玛湖区块油藏开发水平中的应用

水平井钻井在提高新疆油田玛湖区块油藏开发水平中的应用

张明华 靳凯 于磊

安徽省地质矿产勘查局 313地质队 安徽 六安 237014

摘要：玛湖区块作为新疆油田的重点勘探开发区块之一在当前低油价的背景下面临着不小的挑战，如何低油价下继续保持规模化的效益开发，采用水平井尤其是增加水平段施工长度用以提高单井产量无疑是一种非常有效的方式。然而由于玛湖区块复杂的地质情况，在进行水平井尤其是长水平井的钻井施工中面临着不小的困难，如：钻压传递困难、井眼清洁困难、井壁稳定难度大、地层可钻性差、长水平段固井难度大等。为此，通过在玛湖区块开展针对性的长水平段水平井钻井工艺技术攻关，特别是采取的优化井眼剖面、加装旋转导向工具、优化钻具组合、采用类油基钻井液体系、制定下入套管保障措施、应用韧性水泥浆体系及严格工程配套措施等多项技术对策的实施更是大幅度提高了区块内探井尤其是探井水平段的延伸长度和钻速，且大幅度降低了水平段的复杂时率。

关键词：玛湖油田；水平井钻井；超长水平段

前言

玛湖油田位于新疆维吾尔自治区和布克赛尔蒙古自治县境内，区域构造上位于准噶尔盆

地中央坳陷玛湖凹陷西斜坡区，从目前的研究成果来看，有效动用产能的关键在于投入与产出比的有效控制方面，而应用水平井钻井工艺以提高单井产量的需求越来越迫切。这其中长水平段钻井工艺更是实现玛湖区块规模效益开发的关键。

1长水平段钻井技术难点分析

相比普通水平井钻井，长水平段给钻井施工带来了一系列新的技术难点和特点，具体如下：

(1)水平段钻压传递更困难：由于水平段超长，水平段控制点多导致井眼轨迹复杂，使得井内管柱与井壁的摩阻和扭矩大幅度增加，钻柱发生屈曲变形，钻柱自锁导致无法有效传递钻压，最终导致水平段延伸钻进困难。

(2)井眼清洁更困难：由于水平段极长，岩屑在井内滞留时间长、运移速度慢，岩屑易沉积在井眼低边，形成岩屑床；为满足长水平段小井眼水平井的井眼清洁要求，排量与泵压的选择成为突出的矛盾。同时，井眼岩屑床的存在也会增大钻具与井壁的摩阻。

(3)井壁稳定难度更大：整个水平段均在二叠系百口泉组中穿行，但由于百口泉组存在泥岩夹层，而泥岩段易剥落掉块。此外，超长水平段钻井施工周期长，增加了地层浸泡时间，因此受到井壁坍塌周期的影响而增大了井壁失稳风险。

(4)水平段提速难度大：水平段百口泉组岩性差异大、岩性致密、含砾石且研磨性强，给钻头选型和优选特殊工具提速带来了一定难度。

(5)长水平段完井、固井难度大：水平段长，扶正器下入数量保证套管居中度与套管能否安全下入两者之间的矛盾突出；固井施工循环压耗大，泵压高，且易发生井漏；封固段后期要进行多级压裂作业，对水泥石的强度、韧性要求很高。

2技术对策

针对超长水平段钻井施工的突出难点,从以下几方面提出相应技术对策，以确保安全顺利钻成超长水平段水平井。

2.1剖面优化

为减小超长水平段钻井的摩阻和扭矩，重点从井眼轨道设计入手设计出摩阻和扭矩较小的井眼轨道及确保作业难度大的滑动顺利定向施工。

（1）靶前距和造斜率的选择

根据玛湖油田近几年常规1000m水平段水平井的钻井施工经验，对长井段水平井进行了轨迹优化设计。 考虑到钻井时应用PowerDriveX6旋转导向工具的实际造斜能力，并兼顾到减小钻井时摩阻扭矩等需求，最终将轨迹及造斜率确定同时要优选三开造斜点位置，通常是将造斜点下移至三叠系克上组上部，这样既可避开白碱滩组底部压力过渡带地层，又能利于提高造斜段的机械钻速及减少复杂发生。

（2）井眼轨道类型优选

由于水平段钻遇百口泉组储层非均质性强，靶窗垂深深度精确预测和入地质靶窗均困难，同时考虑到定向仪器误差等因素，将本井井眼轨道优化为“直一增一稳一增一水平” 剖面。

针对本区水平最大主应力方向，偶极声波、成像测井显示人工裂缝走向90-105°微地震

波检测人工裂缝走向：96～104°。因此，依据水平最大主应力方向，结合保障井壁稳定及有利开发油藏有利区的因素，对钻井方位进行了优化，钻井方位选取1800(垂直于最大水平最大主应力方向)。

2.2水平段延伸工具及工艺

(1)水平段延伸能力分析

要采用倒装钻具组合并选用优质钻杆。理论计算结果表明：水平段2000m长时，滑动钻进有300-450m的屈曲变形段，下钻有150-250m的屈曲变形段，表明水平段滑动钻进时发生屈曲变形的井段偏长。因此，为实现超长水平段的顺利延伸，后续钻井应重点做好保障钻压的有效传递，如：加装旋转导向工具、保证钻井液润滑性、采用复合钻进方式等手段。

(2)引入旋转导向工具提速及保障油层钻遇率

为实现超长水平段的顺利延伸，在水平段全程使用旋转导向工具，用以减摩降阻、防止托压、精确控制轨迹及提高油层钻遇率等。 旋转导向工具增加近钻头井斜及改变井眼轨迹轨能力，可减少钻具与井壁接触；同时，它具有保持倾角的功能，在近钻头部位安装的三组合式随钻测量传感器可准确获得井斜角和方位角数据，精确度大幅度提高，使得井眼轨迹更加平滑。

2.3水力学参数优化

随着水平段的延伸，循环压力损耗不断增加，极易出现井漏等复杂情况，同时考虑到施工队伍钻机设备承压能力的因素，本井泵压宜控制在一定数值以内。据此，结合井眼尺寸、钻井液性能、环空返速、喷嘴大小等条件计算泵压、压耗与排量关系确定水平段钻进时泵排量宜，这样确定的对应为泵压和环空返速可以有效满足携岩及钻井机泵能力的要求。

2.4钻头优选

根据该去岩石力学特性图可见，水平段百口泉组可钻性级值在5-7，属中硬地层，并含有多套泥岩、粉砂岩、砂砾岩等，均质性差。因此，三开水平段设计时要使用高性性能的钻头。

2.5类油基钻井液体系钻三开井段(含水平段)

三开斜井段钻遇克拉玛依组，水平段钻遇百口泉组。其中百口泉组储层主要岩性为灰色、

褐灰色砂砾岩、含砾泥质粉砂岩、泥质粉砂岩为主，夹灰褐色、褐色泥岩及砂质泥岩。其中

所含泥岩段稳定性差，易坍塌。

因此，基于保障三开井壁稳定和环境保护两方面考虑，本井三开钻进采用类油基钻井液

体系。该体系将油基钻井液和水基钻井液的优点融为一体，可解决井壁稳定难、钻具摩阻大、

携岩效率低、润滑防卡难、储层保护难、环境保护压力大等问题。

2.6超长水平段固完井技术

为保证水平段井眼顺利下入油层套管，电测后分别采用原钻具及加双扶正器、三扶正器通井，通井时准确记录钻具上提、下放时的悬重及变化，以确定下套管的摩阻。

3结论

通过上述一系列技术措施的落实，水平井顺利完钻，其中水平段钻井周期和平均钻速都得到了有效保障。

（1）针对玛湖地区超长水平段延伸钻进的突出钻井技术难点，通过采用优化井眼剖面、加装旋转导向工具、优化钻具组合、采用类油基钻井液体系、制定下入套管保障措施、应用韧性水泥浆体系及严格工程配套措施等多项技术对策，保障了水平井水平段长度的顺利延伸及后期固完井施工的成功实施。

（2）类油基钻井液体系在本井水平段钻井过程中应用效果良好，它以多元化抑制为基础，防止泥页岩水化膨胀、分散和坍塌，具有强抑制的特点；它可防止托压、保证机械钻速和长水平段顺利延伸，具有高润滑性的特点。此外，该体系还具有可有效预防井漏，能实现储层保护和清洁环境等优点。

（3）在水平段使用旋转导向工具后，减摩降阻效果明显，定向效果好及提速明显，且油层钻遇率高，有效降低了钻井风险和有利于实现地质目标，因此建议旋转导向工具在玛湖地区后期水平井钻井中进一步推广应用。

参考文献：

[1]汪志明，郭晓乐．大位移井水力延伸极限研究[J]．钻采工艺，2008，31(4)：l-3．