超浅水平井钻井难点及解决方案(吴清忠)

1、超浅水平井钻井难点及解决方案(吴清忠) 超浅水平井钻井难点及解决方案 一、前言克拉玛依油田浅层稠油油藏分布面广，九6-8区、九9 区、红浅区都有丰富的储量，稠油油藏埋藏深度一般在 130m到450m,地层胶结疏松，早在98年就进行了利用 斜直水平井开发九6-8区齐古组稠油油藏的试验，并取得 了良好的效果，但是，由于斜井钻机本身的设计问题，使 得大尺寸钻头和扶正器的连接下入极为困难，同样，表套 和技套的井口丝扣连接作业也具有肯定的困难，钻井作业 效率低。更重要的是后期作业需配斜采油树、斜抽油机及 斜修井机，大大增加了后续采油和修井作业的难度和成本 ，使这项技术并未得到推广应用。为了经济、有效地开

2、发 浅层稠油油藏，.石油管理局钻井公司通过一系列的技 术攻关后现采纳常规直井钻机钻水平井，使稠油热采水平 井的工艺技术成熟并推广应用，成为浅层稠油油藏经济有 效开发的一种主要技术手段。07年在红浅四2区胜利钻成 全 国 垂 深 最 浅 的 水 平 井 hqHW001 井 ， 该 井 实 钻 垂 深 131.84m。 二、稠油油藏限定条件及带来的问题稠油油藏埋藏深度一般在130m到250m,岩石胶结程度 中疏松，地层压力系数0.99。表层339.7mm套管一般下深 1030m , 主 要 作 用 是 封 固 流 砂 层 和 座 封 防 喷 器 ； 244.5mm套管封隔目的层至井口之间的裸眼井段

3、，为高压 蒸汽热采供应井眼条件；水平段完井管拄采纳168.3mm割 缝筛管，目的是：在蒸汽吞吐热采过程中，含稠油砂岩在反 复温度、压力波动的影响下，颗粒之间的胶结减弱，造成井 筒出砂，采纳168.3mm割缝筛管有利于采油管和冲砂管同 时下入，提高热采效率。而在钻井生产中，由于浅层地下条 件不简单、不被重视，存在钻机负荷小、浅层开发泥浆投入 少，性能不稳定等不利因素；对于水平井更是存在垂深少、 造斜率高造斜段短，轨迹掌握难；井浅套管轻244.5mm套 管下如困难；水平段油层砂砾胶结差，易垮塌168.3mm割 缝筛管下入困难等技术难题。 三、超浅层水平井的难点及实行的措施1)垂深少、造斜率高造斜段

4、短，轨迹掌握难。A.争取主动，垂深寸高必争。 因表层套管对克拉玛依浅层稠油开发来讲，作用就是 封固流砂层和座封防喷器。在表层钻井中，只要砂岩钻穿 2 m就停钻下套管，不铺张1 m垂深。尽可能的少下表层套 管，削减表层套管对MWD仪器的影响深度。 B.实行地面定向，削减垂深损失。 因MWD仪器测量存在14m的滞后距，所以在地面就做好定向准 备，出表层套管8m就开头定向施工，具体做法：地面在A靶位置砸 桩作为标记，井口和标记桩的连线就是目标方位(或者用仪器找出 井口到A靶 的目标方位并做好标记，工作中用两种方法相互校对消 除误差);再把地面预备下入的钻具两端接箍用钢印也做好标记， 使两端标记基本在

5、一条直线上。当动力钻具在井口下入时，保持工 具高边与井口和标记桩的连线在一条直线上，每从地面接入一根钻 具，我们可以通过所做的钢印标记计算出，钻具下放过程动力钻具 高边偏移了多少并消退它，使动力钻具下到井底后高边基本在目标 方位上，这样做即便是MWD仪器受套管的影响，工具面和目标方 位的误差在20以内。我们在6口井的施工中采纳地面定向，特别 胜利，最大误差只有16,在井斜达到30度以前就可扭正方位。 2)优化钻具组合、优选钻井参数，降低轨迹掌握的难度。 克拉玛依稠油油藏由于埋藏深度浅，地层胶结疏松，地层改变 大，造斜率差异性大，依据所钻水平井的施工状况发觉，钻具组合 和钻井参数对造斜率的影响特

6、别大，因此我们在这方面进行了技术 攻关，在螺杆钻具的选择和钻具组合方面进行优化：首先，选择垫 块式扶正器的螺杆，因当钻遇砾岩时，岩屑颗粒较大，需要大排量， 才能满足岩屑的携带，垫块式扶正器的螺杆的流道截面大，环空阻 力小；而当钻遇泥岩时，因垫块的样子单一，摩阻小利于钻压的传 递，同时垫块式扶正器还可有效的解决在造斜率大时螺杆的自锁现 象。 其次从钻具组合入手，对浅层311.1mm井眼的钻具组合进行优化 ，提出全井采纳抗压钻杆的组合方式：311.1mm钻头+197mm 螺杆+MWD短接+127mm无磁抗压钻杆+127mm加重钻杆 +127mm钻杆。由于钻具组合的柔性增加，钻压对造斜率的影响 范围

7、更大，这样同一套钻具组合通过钻压的调整可以适应的造斜率 特别大，2的螺杆通过调整钻压造斜率可满足12-16/30m的需 求。在下筛管时，也采纳倒装钻具，必要时在井口加3-4柱 178mm钻铤，保证钻具的重量。第三优选钻井参数，由于克拉玛 依稠油油藏埋藏深度浅，地层胶结疏松，地层改变大，钻头水马力 和钻压对造斜率的影响很大，在砂岩地层，减小排量、增大钻压可 以获得较高的造斜率，相反可以降低造斜率。把握了这些原理，使 我们的轨迹掌握就更加主动。 3)引进先进的随钻测量仪器，为轨迹掌握制造条件。 在薄油层的水平段轨迹掌握中，07年购买了俄罗斯电磁波 EM-LWD,该仪器带有近钻头测量短接，能够测量到

8、距井底 0.5m处地质、钻井参数，这对我们提高油层钻遇率和水平段 的轨迹掌握特别有利，这套仪器一在4口井的轨迹掌握中用法， 得到了专家的认可和甲方的确定。 四.现场应用效果 07年在红浅四2区胜利钻成全国垂深最 浅的水平井 hqHW001井，该井实钻垂深131.84m。339.7mm表 套下至井深16.12m,从24.16m开头定向，平均造斜率 16.084/30m,311.1mm井眼钻至井深200m,井 底井斜93.5中完，244.5mm技套一次胜利下至A点 ；井深354m、垂深131.84m完钻，168.3mm筛管顺 利悬挂座封，各项作业顺当。该井的顺当完井，说明克 拉玛依油田超浅层水平井

9、钻井技术已经走向成熟。 06-07年在九6-8区完钻35口，其中06年完成24口， 实际平均钻井周期：10.99天，定向井段总进尺 10246.04m,平均定向工期7.34天，平均机械钻速 12.12m/h;07年成11口，平均钻井周期：8.056天 ，定向井段总进尺 5199.76m,平均定向工期5.347天 ，平均机械钻速 14.61m/h,07年与06年相比钻井周 期提高26.7%,定向工期缩短27.2%,机械钻速提高 20.54%。 07年与06年完成井状况完井口数 平均钻井周期 斜井段总进尺 平均定向工期 平均机械钻速 (天) (m) (天) (m/h) 06年 24 10.99 1

10、0246.04 7.34 12.12 07年 11 8.056 5199.76 5.347 14.61 hqHW001水平井主要技术指标序号 1 名 称 井 深 设计数据 496.75m 实钻数据 354 23 垂 深造斜井深 113.53m24.16m 131.84m17m 45 6 水平位移水平段长 最大井斜 411.02m296.23m 94.55 271.23m154m 91.46/229.51m 78 9 最大造斜率平均造斜率 闭合方位 A点 (前窗) B点 (井底) 地质靶窗 表层套管 16.084/30m16.084/30m 274.05 井深 ：200.52 m 垂深：130.

11、69 m 井斜 ：94.55 方位：274.05 靶前位移：115.06 m 17.11/30m井深：183.71m15.139/30m 274.25 井深 ：200 m 垂深：131.90 m 井斜 ：90.57 方位273.36 靶前位移：117.27 m 10 11 12 井深：496.75 m 垂深：113.53 m 井斜：92.15 方位：274.05 水平位移：411.02 m前窗(高宽):1m5m 339.7mm19m 244.5mm199m 168.3mm(筛管+套管)496m 井深 ：354 m 垂深：131.84 m 井斜：90.43 方位 ：275.02 水平位移：271

12、.23 m后窗(高宽):1m6m 339.7mm16.12m 244.5mm197.98m 168.3mm(筛管+套管)352.84m 13 技术套管 完井 2、 井身结构设计数据表开次井深 (m) m 钻头 尺寸 (mm) 套管尺寸 (mm) 套管下 深深化 深度m 环空水泥返 深m 一开二开 16195.92 444.5311.2 339.7244.5 15195 地面地面 三开 492.15 215.9 168.3 490 3、井身剖面设计数据表井段 井深 (m) 垂深 (m) 段长 (m) 水平位 移(m) 造斜率 ( /30m )0 16.084 0 -4 0 井斜角 ( ) 方位角

13、 ( ) 直井段 造斜段 稳斜段 微降段 水平段 19.56 195.92 331.23 349.23 492.15 19.56 126.09 115.35 114.30 108.93 19.56 176.36 135.31 18 142.92 0 115.35 250.23 268.20 411.02 0 94.55 94.55 92.15 92.15 0 274.05 274.05 274.05 274.05 造斜段 2021年11月1日10:00时，下入311.2mm钻 头+197mm*2.5单弯螺杆自井深17m开头 造 斜钻进，每钻进一个单根测量一次，依据测 量数据计算，造斜率维持在15-17/30m,钻 进中采纳定向钻进方式，即保证了造斜率同时 又提高机械钻速，基本符合设计造斜