沙特阿拉伯UTMN油田水平井钻井技术

沙特阿拉伯UTMN油田水平井钻井技术提要：本文从水平井的轨迹控制技术、钻井液技术、井控及H2S防护、井下安全等到几方面，论述了沙特阿拉伯UTMN油田水平井钻井技术，并从中得出了一些认识。对今后在该地区及中东其他地区钻井都具有一定的参考价值。关键词：水平井钻井、钻井液、井控、H2S防护、井下安全、沙特阿拉伯UTMN油田概述：沙特阿拉伯UTMN油田位于沙特阿拉伯的中部，属于热带沙漠气候。近年来的开发井型为基本为水平井（包括新钻水平井和套管开窗分支水平井）其基本井身结构为：开窗井：井身结构同上，7”套管开窗钻61/8”或57/8”井眼裸眼完井或7“套管开窗，造斜段61/8”或57/8”井眼裸眼完井；地质特性该地区是一个海相沉积的油田，地层为中生代和新生代，以石灰岩和硬石膏地层为主，主力油层在阿拉伯“C”和阿拉伯“D”地层。从岩性特证上看，上部地层多为松软的白云岩和少量的页岩以及少量的石灰岩，下部地层多为石灰岩、硬石膏和砂岩。但由于地层压力梯度各层厚不等。井漏上、井涌时有发生，并且某些区块产层含有H2S气体，因此对井控及防H2S的要求非常严格。水平井钻井技术（一）技术设计内容极为复杂。如：地流产数的计算，井口经纬度的计算，井口坐标采用网格坐标等；某些井为多靶点绕障水平井，由于地层层位客观要求，耙点垂深和方位均是变化的，需考虑的因素较多，给设计和施工造成了很大的困难。水平段轨迹控制要求十分严格。要求轨迹控制在上下2英尺的范围。对于水平段超过千米，控制范围精度如此苛刻的井眼的安全施工是一个巨大的挑战。长水平段钻进，由于钻具与井壁之间摩阻力，扭矩较大，造成控制过程中摆放工具装置角十分困难。多层位产层对井身轨迹造成不利的影响。UTMN油田主力油层为阿拉伯C和阿拉伯D地层，其中阿拉伯C又细分为多个层位，各层位之间夹杂有较硬地层。某些水平井需穿越多个层位，由于层位之间的岩性不一样，软硬交错，使钻头在钻进过程中受力不均，给轨迹控制带来了相当的难度。5. 小井眼测量工具和仪器稳定性难于掌握。（二）施工控制技术61/8”造斜段钻具结构：钻头+43/4”单弯螺杆（1.25-2度）+浮阀接头+43/4”NMDC+MWD+5”NMDP+4”HWDP*1根+43/4”随钻震击器+4”HWDP*1根+44”DP*36根+4”HWDP*54根。钻井特点及要求：a） 整个井段参数：滑移和转动相结合的方式，以获得较平滑的井眼轨迹；b） 根据螺杆特性和地层特点，合理选择钻井参数；c） 定期录入10-15BBLS高粘钻井液清砂；d） ARABC地层是压力较高，渗透性较好的油气层，易发生压差卡钻，该地层要做好防卡、井控及防硫化氢的工作；e） 钻至着陆点（LP），循环清洗井眼，利用顶驱倒划眼到造斜点，然后再下到井底，用30BBLS高粘钻井液清洗井眼，然后泵入60BBLS高粘钻井液封井底，起钻。水平段钻进：钻具组合：61/8”钻头+43/4”单弯螺杆（1.5度）+浮阀接头+43/4”NMDC+MWD短节+4”DP*X根+4”DP+43/4”随钻震击器+41”HWDP*54根+4”DP。钻井特点及要求：由于ArabD属于低压、高渗透地层，地层可钻性较好，机械钻速较高，井眼清洗问题必须高度重视。一般采取定期泵入高粘钻井液，定期短起下等措施清砂。水平井段要高度重视井控、井漏、防卡和硫化氢的监测工作。轨迹控制：采取转动和移动相结合的钻井方式，确保轨迹平滑，减少井下复杂;根据实钻情况，合理选用钻井参数；使用先进的测量仪器，实时跟踪并预测地层变化，做到及时控制轨迹变化并进行及时调整，达到精确控制井眼轨迹，保证实钻井眼轨迹在最佳的油层位置穿行，以获得最佳的油气开发效果；加密测科，以确保轨迹参数和地层有变化时，能够及时发现，达到随时调整各项参数的目的。钻井液技术钻井液体系的选择低固相分散钻井液主要用于侧钻井的锻铣、开窗段，由膨润土、重品石粉及分散型的处理剂所组成。低固相不分散聚合物钻井液使用井段4500-7000FT，在低固相分散钻井液的基础上，通过加入具有选择性絮凝作用和包被作用的高分子聚合物为主要处理剂的一种水基钻井液。无固相聚合物钻井液用于水平段进入点(匚？点)之前，由水和高分子量的聚合物所组成，以防止对油气层的损害，加重材料选择了工业盐。完井液由水、防腐剂和抗氧剂组成，用于完井前置换井眼内钻井液。钻井液性能要求：严格按照API标准推荐的实验程序对性能进行检测，主要有：密度、马氏漏斗粘度、钻井液流变性、常温常压滤失量、PH值、含砂量、固相含量、MBT含量、滤液中的CL-、Ca++、Mg++浓度，钻井液的碱度Pm和滤液的碱度Pf等。钻井液密度。杜汉油田是一个低压高渗油气田，其油气层的压力参数一般都小于1.,油气层段新使用的钻井液密度一般控制在8.5磅/加仑。但在实钻过程中，由于地层中存在大量的石灰岩，钻井液密度自然上升较快，这就要求充分发挥四级固控设备的作用。要保证离心机连续运转，振动筛筛布目数一般在140目以上。（3） 钻井液流变性。良好的流变性是通过对流变参数的控制和调整来实现的，钻井过程中要尽可能保持较低的塑性粘度和合适的动切力。采用高粘度聚阴离子纤维素（PAC-R）来控制钻井液的粘度和切力，其加量为0.5-1.0LB/桶；用生物聚合物（FLOWZAN）来控制钻井液的动切力，其加量为0.4-0.6匚8/桶。（4） 钻井液滤失量。由于UTMN油田地质构造较为稳定，一般在阿拉伯C地层以上井段API滤失量要控制在30ML以内，而进入油气层前要控制在15ml以内。采用低粘聚阴离子纤维素（PAC-SL）来实现对滤失量的控制，其加重为0.5-1.0LB/桶。（5） 矿化度。由于UTMN油田紧邻波斯湾海，而用于配制钻井液的地层水矿化度较高，特别是水的总硬度较高，一般在800PPM以上，其中钙离子的含量就占总硬度的95%，再加上新钻地层中有三分之一的硬石膏层，因此控制钙离子含量是其主要矛盾，因为它会降低钻井液中聚合物的效能，使粘度、切力降低。实钻过程中，采用Na2CO3和NaOH来降低钙离子的含量，使其控制在400PPM以内，加量为0.5-1.0LB/桶。特殊井段钻井液的处理（1） 套管开窗或锻铣段。要求钻井液具有良好的悬浮和携带铁屑能力，一般采用预水化的膨润土浆提供粘度，控制在80-100S，动切力维持在45-60Pa，而钻井液密度则依据地层压力梯度确定，一般在9.3-9.50LB/加仑，用重品石粉进行调整。（2） 水平段，该地区水平段钻进过程中，由于机械钻速较高，钻屑极易在下井壁形成岩屑床，且水平段钻具与井壁接触面较大造成摩阻，扭矩较大。因此，钻井液除需具备一定的悬浮和携砂能力之外，还必须具备较高的润滑性。实钻过程中，一是加大聚合物的用量，二是加入适量润滑剂，提高其润滑性，三是每钻进50-100FT，泵入5桶水和粘度为60S的高粘钻井液清洗井眼。防硫化氢沙特UTMN油田某些区块产层内富含硫化氢，因此在该地区施工防硫化氢是安全工作的重中之重。甲方对此要求也颇高，要求所有操作者必须经国际上权威机构认证的防硫化氢知识培训并取得合格证方能上岗。现场必须配齐防硫化氢设施，如：气体检测与报警系统，便携式硫化氢报警器、呼吸器、逃生器，风向标及指出明确的集合地点等，并要求防硫化氢演习每月不得少于4次。沙特钻井项目作为中原油田在中东地区的承担主要的钻井服务项目，通过全体项目人员的共同努力，取得了良好的结果，由开2000年初开始的一支钻井队发展到了今天的六支钻修井服务专业队，对中原油田发展国际石油市场具有重要的战略意义。