苏里格气井水平井快速钻井配套技术

1、苏里格气井水平井快速钻井配套技术摘要：随着苏里格气田的不断开发，水平井规模开发已成为苏里格开发的重点。由于苏里格气田水平井钻遇气层多为薄产层，尖灭快，地质构造复杂，地质导向预测不准等原因，钻井过程中遇到许多影响因素，对钻井提速造成很大困难。结合今年水平井现场施工情况，分析了影响钻井提速的因素，提出预防措施及改进和研究方向，达到安全、快速、高效钻进的目的。关键词: 钻井提速 预防措施 轨迹控制 钻井液随着水平井钻井工艺技术的不断成熟，水平井开发达到了预期的效果。但是近年来的水平井钻井施工，也遇到了各种各样的情况，严重影响了钻井的施工速度，直接影响钻井效益。因此就影响苏里格气田水平井钻井提速的一些

2、因素进行分析，以便找到钻井提速的有效措施。2. 制约提速因素2.1. 地质因素的影响2.2钻井因素的影响排量大，对井壁冲刷严重，井径扩大率大，影响增斜、稳斜效果。钻井参数不合理达不到单弯螺杆理想的造斜率。通常钻压大，转速低增斜率高，反之，增斜率则低。由于水平段长、井斜角大，钻具贴于下井壁，重力效应突出，上提、下放钻具的阻力增加，钻进加压困难；钻柱摩擦阻力大、扭矩大，下部钻具易屈曲，传递扭矩困难，机械钻速大为降低。钻井液是钻井施工的血液，钻井液性能的好坏与地层的适应情况对钻井施工来说至关重要，甚至说钻井液性能是决定一口井成败的关键。钻井液性能差，水力清除井底岩屑的能力也大大降低，在很多情况下因岩

3、屑不能及时清除而导致重复破碎，甚至泥包，致使钻头的机械钻速下降。严重的易发生堵水眼、缩径、掉块、井塌、油气侵、井漏、长井段的划眼、倒划等复杂情况，引起砂卡、粘卡、键槽卡钻等事故。2.3钻井工具、仪器的因素苏里格气田水平井钻遇地层多、岩性变化大。不同钻头厂家生产的不同钻头地层适应性有所不同，选型不同，寿命不同，钻井速度大为不一样。三牙轮钻头复合增斜比较容易，返出岩屑有利地质导向辨认地层，不同地层之间钻时变化明显。但是使用时间过长有掉牙轮的危险。PDC 复合钻进钻时快，但是表现为复合增斜比较困难，甚至出现复合降斜的情况，钻时比三牙轮滑动还要慢。钻压稍大，工具面波动范围比较大，甚至出现工具面在360

4、°范围内逐渐变化的情况。采用中空单弯螺杆有利于提高排量，提高返砂效果。单弯螺杆的寿命与新度密切相关，能减少起下钻次数。良好的造斜能力能减少滑动钻进进尺，提高复合钻进时间。单弯螺杆的强度主要提高了抗扭性能，减少单弯螺杆壳体断裂、传动轴脱落事故。目前，苏里格气田主要应用的仪器是北京海蓝公司生产的MWD 无线随钻仪器。该仪器稳定性比较差，频繁出现探管失效或者信号不准确等故障，导致被迫起钻。2.4轨迹控制的影响钻井眼轨迹预测不及时，不能及时进行调整，造成后期滑动过多。井眼轨迹不平滑，狗腿度过大，起下钻容易遇阻，要经过多次划眼方能正常起下钻，也制约着钻井速度。在滑动定向过程中，钻柱与井壁摩擦产

5、生的轴向摩阻和钻井液的吸附会产生严重托压现象，极易粘卡。2.5完井工艺的影响完井工艺的选择，完钻后等解释、等方案时间长，工具的组织不到位，下完井工具前井眼准备时间长等因素直接影响完井作业的周期。2.6复杂事故的影响钻井井下事故严重影响钻井施工时效，增大了钻井成本。苏里格气田水平井主要遇到以下几种常见复杂。3提速方案及措施3.1强化直井段快速钻进前期完成的水平井，上部井段施工参数保守，钻井速度远远低于常规井钻井速度，影响了水平井整体进度。因此，建议通过优化钻具结构（将二开直井段使用的原203mm 钻铤改为172mm 钻铤，减少钻具组合接头过多防止钻具事故发生）、强化参数、优化钻井液等措施，提高表

6、层及二开直井段的钻井速度。具体措施如下：前期螺杆主要使用立林5LZ203和7LZ197*0.75°，由于后期频繁出现螺杆壳体断裂和传动轴脱落等事故，后期使用螺杆为奥瑞托6LZ203*0.75°。表层钻进上部主要避免流沙层的垮塌，排量控制在正常返出即可，进入石板层20-30米后，主要通过提高排量，排量达到38L/s以上，利用水力喷射提高钻速。待钻铤打完后在井斜小于1°的情况下强化钻进参数，钻压控制在16-18T ，钻盘转速控制在80-90rmp （艾瑞托6LZ203*0.75°为低转速大扭矩螺杆），此环节必须严格测斜要求。表层钻进控制好钻井液性能，预防缩径

7、。另一方面表层钻具及套管的丈量必须精确，计算必须准确，防止井深未打够，导致二开井口过高或无法安装等低级错误，整改进口花费时间；再一方面表层固井替量不准，水泥塞过多或替空，钻水泥塞时间长，重新固井延长周期。直井段提速必须抓好表层固井、二开准备各工序的衔接。二开主要采用9 1/2PDC 复合方式钻进，两只钻头钻至造斜点。通过对比分析直井段建议采用包井方式，钻头选型为：哈里伯顿FMH3653ZR 、胜利P5362MJ （上部井段）和P5362S （下部井段，不使用螺杆）、亿斯达EM1925SE 。目前直井段提速方向还是以参数优化为主，尤其是排量的选择，采用双泵最短钻井周期5.48天。直井段钻进钻井液

8、必须保持良好的携砂性能，定期对井底进行清扫，预防延安组和延长组缩径，每天开启震动筛查看返出岩屑是否有掉块，做好防塌工作。加强井下事故的预防，主要是断钻具事故的预防，加强对钻铤及接头的探伤检验。3.2抓好斜井段提速目前斜井段提速仍是水平井提速的关键环节，斜井段施工最短周期10.6天，最长周期24.14天，三趟钻2口井，四趟钻1口井，五趟钻5口井，五趟钻以上14口井，所以斜井段有较大的提速空间。苏6、苏36和苏东区块靶前距设计在400米左右，桃七和苏5区块设计靶前距为500米左右，井眼轨迹较苏6、苏36和苏东区块容易，增斜率较低，所以斜井段钻头使用模式可定为：1只牙轮+2只PDC 或1只牙轮+1只

9、PDC+2只牙轮。PDC 钻头在气井水平井斜井段进行了多次试验，都因滑动钻进工具面不稳定、增斜率低等缺陷没有取得突破。今年主要使用进口贝克休斯HCD506ZX 、亿斯达EDM1616EL ，并试验了胜利PQ6257MJD 、哈里伯顿FX65R 和FXD65D 、锐德及江钻PDC 钻头，其主要特征为六刀翼、16复合片双级切削结构，使用过程滑动钻进工具面较为稳定，寿命长，机械钻速较高。通过对比分析斜井段进口钻头贝克休斯HCD506ZX 、钻头在使用过程中运转平稳，复合机械钻速较高，国产胜利PQ6257MJD 经过改进在包井钻头中优势较为明显。所以斜井段钻头选型为：胜利PQ6257MJD 、亿斯达E

10、DM1616EL 、贝克休斯HCD506ZX 、哈里伯顿FXD65D 、江钻KM1662DTR 。水平井钻井工程设计中所给定的钻具组合是在一定的理论计算和实践经验的基础上得出的，随着理性认识的深化和实践经验总结，设计的钻具组合钻出实际井眼轨迹与设计轨道曲线的符合程度会不断提高。但是，由于井下条件的复杂性和多变性，这个符合程度总是相对的。实钻井眼轨迹点的位置相对于设计轨道曲线总是会提前、或适中、或滞后，点的井斜角大小也可能是超前、适中、或滞后。实钻轨迹点的位置和点的井斜角大小对待钻井眼轨迹中靶的影响规律是：实践表明，轨迹控制点的位移接近或少量滞后于设计轨道，并保持合适的井斜角，有利于井眼轨迹的控

11、制。轨迹控制点的井斜角偏大或偏小可能导致脱靶或入靶前所需要的造斜率偏高。实际上，水平井造斜段井眼轨迹控制也是轨迹点的位移和方位的综合控制，这对于没有设计稳斜调整段的井身剖面更是如此。在实际井眼轨迹控制过程中，我们根据造斜段井眼轨迹控制的实钻轨迹点的位置、点的井斜角大小对待钻井眼轨迹中靶的影响规律，将造斜井段井眼轨迹的控制程度限定在有利于入靶点矢量中靶的范围内。也就是说，在轨迹预测计算结果表明有余地、并有后备工具条件时，应当充分发挥动力钻具的一次造斜能力，以提高工作效率，减少起下钻次数。根据区块地层特点以及所钻邻井方位飘移规律和井斜变化规律，预留方位角和井斜角。斜井段滑动钻进时可根据邻井资料小范

12、围调整滑动位置，尽量选择砂岩段滑动增斜。由于钻具自重竖直向下，井斜较大时，降斜较容易，增斜较困难，可以根据设计轨迹走上限，为轨迹调整留有调控余地，入窗时着陆于气层上部。3.3水平段安全、高效施工水平段钻头经过大半年的试验和使用，目前水平段钻头选型取得较大突破，单只进口钻头、螺杆已突破11150m 大关，国产钻头通过改进已近突破550m ，水平段起下钻趟数明显减少，钻头选型不再是影响水平段高效施工的关键，地层的特殊性，地层倾角的影响是制约水平段施工的重要因素。随着水平段趟数增加机械钻速下降明显，周期明显增加，所以水平段提速必须减少趟数，这就需要从钻头、工具选型方面考虑。水平段钻头主要以PDC 为

13、主，国产PDC 胜利PK6257M 通过改进复合片厂家，复合片质量得到提升，创造了水平段单只最高进尺553米，进口钻头单只最高进尺1157米，水平段钻头选型为：哈里伯顿FX55D 、胜利PK6257M ，胜利PK5235MJH 、江钻KM1652DTR 继续试验，争取取得较好成绩。泥岩段钻进过长为后期施工带来困难。4.1 一开钻进采用低固相-聚合物体系，防止流沙层垮塌，确保表层施工采用白土浆开孔打导管，导管下深以封固流沙层为准，导管填实、找正、固定，方可一开钻进。在流沙层钻进为小循环上罐，采用低固相体系钻进至50米后，放入大池子转为聚合物体系。表层钻完后白土浆清扫井筒，起钻连续灌浆，防止井口流

14、沙垮塌，保证下套管顺利。（若流沙层未钻穿，则用白土浆钻穿流沙层后50-100米再转为聚合物体系）4.2二开直井段钻进采用双抑制防塌聚合物体系，预防直罗、延长组底部坍塌，确保安全、快速钻进4.3完善推广了斜井段复合盐无土相钻井液体系，减少滑动钻进脱压、粘卡，提高钻井速度在2009年试验的基础上，2010年在气井水平井斜井段得到大面积的推广，解决了PDC 钻头泥包、“双石层”及煤层垮塌，斜井段粘阻的技术难题。增大钻井液中无机盐和有机盐含量，使钻井液的矿化度远大于地层水的矿化度，有效的降低钻井液中水的活度，提高钻井液对地层的抑制能力。第一次转化盐水泥浆盐的加量不少于泥浆量的5%。提高钻井液中封堵粒子

15、的含量，增加阳离子乳化沥青质和细目碳酸钙的含量。严格控制钻井液的滤失量，要求API 滤失量在5ml 以下，HTHP 滤失量在15ml 以下。兼顾降失水、强封堵、提动切力、改善泥浆流变性，根据泥浆性能和各种处理剂的特性使用好各种处理剂。同时在造浆严重的井段加大KPAM 、CWD-1等具有抑制性的处理剂的加量，抑制地层造浆，同时预防PDC 钻头的泥包。在不增加或降低体系中固相含量的情况下，尽量提高钻井液密度。主要是通过增加无机盐和有机盐的含量辅以重晶石提高密度。在井斜45度前将密度提高到1.23-1.25 克/厘米3, 井斜大于45度逐渐将密度提高到1.25-1.28克/厘米3, 井斜达到60度以

16、上密度必须达到1.30克/厘米3, 在地层承压允许的情况下, 若井下有不稳定的迹象情况可提高到1.35克/厘米3。 （备注：系列1苏五1H, 系列2苏36-18-10H ，系列3桃7-17-19H ，系列4桃七1H ，系列5桃7-8-8H ，系列6桃7-17-18H, 系列7苏36-8-18H ）预防PDC 钻头泥包的钻井液维护的核心是：通过维持大分子包被剂、无机盐、有机盐、等强抑制剂的含量，提高钻井液的抑制性，抑制泥岩地层造浆、分散。同时保持低土相、低活性固相含量，确保泥岩段的砂样成型好，不粘筛布，钻井液的性能在泥岩段钻进变化不大，密度、粘度、固含不升，性能稳定。苏平36-08-10井摩阻系数 苏平36-08-10井井斜、