长庆气田水平井钻井技术

苏里格气田水平井钻井技术

渤钻钻五长庆项目部技术办

二〇一〇年十一月二十五日

苏里格气田水平井钻井技术

随着苏里格气田的深入开发，水平井成为增储上产的重要举措。渤钻第五分公司2009年开始了水平井的钻探工作。为打好打快水平井，分公司成立了技术专家组，针对苏里格地区地层特点和技术难点，研究制定了施工方案，并在实践中不断总结完善，取得了良好效果。成功完成了水平井施工3开3完，第一口井75天，第二口井55天，第三口井43天。

一、完成井基本情况

苏20-15-16H井于2010年3月27日8:00一开，2010年3月30日4:00二开，2010年5月10日4:00三开，2010年6月6日16:00完钻，2010年6月10日8:00完井，钻井周期71.33天，建井周期75天。设计井深4842m，实际完钻井深4651m，设计水平井段长度1176m，实际水平井段长度1004m。全井机械钻速7.87m/h，钻机月速1860.40 m/台月。

苏20-14-20H井于2010年7月1日9:00一开，2010年7月3日4:00二开，2010年8月8日8:00三开，2010年8月22日9:00完钻，2010年8月25日9:00完井，钻井周期52天，建井周期55天。设计井深4704m，实际完钻井深4308m，设计水平井段长度1066m，实际水平井段长度695m。全井机械钻速8.60m/h，钻机月速2349.82 m/台月。

苏20-10-5H井于2010年9月10日22:00一开，2010年9月12日10:00二开，2010年10月14日9:30三开，2010年10月21日

8:00完钻，2010年10月23日22:00完井，钻井周期40.42天，建井周期43天。设计井深4794m，实际完钻井深3995m，设计水平井段长度1001 m，实际水平井段长度197m。全井机械钻速10.11m/h，钻机月速2784.51 m/台月。

水平井总进尺12954米，平均井深4318米，平均钻井周期54.58天，平均建井周期57.67天，平均钻进月速2245.06米/台月，平均机械钻速8.71米/小时。

二、水平施工过程中的难点

1、石千峰组的水敏性垮塌。石千峰下部地层泥岩水敏性强，水化后分解成片状，在于大斜度井段，往往要钻遇几米至几十米，坍塌问题十分突出，危及井下安全。石盒子组的硬脆性垮塌。该地层施工中井斜达到70°左右或更大，地层泥岩易发生硬脆性坍塌，塌落量大，难以控制。

2、山西组的碳质泥岩垮塌。山13组气层上、下部均含薄煤层或碳质泥岩，尤其是碳质泥岩水敏性强，极易水化分散和剥落坍塌。

3、大斜度井段起下钻时钻具磕碰井壁易发生掉块。在水平段即使不钻遇泥岩，起下钻也会在井眼轨迹不圆滑处磕碰井壁，易造成掉块卡钻。

4、大斜度井段或水平井段的钻具不能居中，同时加上岩屑的垂沉作用，造成岩屑上返困难，尤其是定向施工钻具不转动时，携砂难度更大。

5、托压问题不宜解决。大斜度井段和水平段施工段的钻具紧贴下

井壁，钻具刚性差，加钻压后与井壁形成多个支点，造成定向钻进拖压和送钻困难。

6、三开小井眼井段泵压高达25MPa，对设备性能要求高；排量受限，环空返速低，携砂难度大，大尺寸岩屑和掉块上返更加困难。

7、和尚沟组和刘家沟组砂层孔隙发育，极易发生井漏，水平井施工如发生较严重漏失，会给下部定向段和水平段钻井液调整带来极大困难，严重影响施工安全。同时漏失会使钻井液成本大幅度上升。

8、深部地层多种岩性交互，薄厚不一，软硬不同，可钻性差异大，明显影响机械钻速。而且水平井与直井的钻头磨损特点不同，直接影响了钻头的选型和使用。

三、水平井施工过程中的技术对策

1、上直井段

在第一口井因井架晃动严重，顶驱转速提不起来，造成机械钻速低。第二口井因井架晃动严重，顶驱转速提不起来，第一只钻头钻进至1400m提前起钻，第二只钻头使用1°螺杆，由于转速过高、钻头耐磨差而先期磨损快，只钻进到1974m。下部直井段又使用了2只钻头，由于地层原因钻头磨损严重。第三口井采用低速直螺杆和耐磨性好的PDC钻头，效果明显，使用哈里波顿FX56R钻头2只打完了上直段。使用直螺杆钻进井段509-2389m，进尺1880m，机械钻速45.85m/h。上直段施工时间10.29天，分别比前2口井缩短3.29天和3.96天。

二开上直段钻头使用情况表

苏20-15-16H井二开采用Φ241.3mm钻头和Φ139.7mm钻杆。钻头尺寸较大，直接影响了机械转速。苏20-14-20H井二开采用Φ215.9mm钻头和Φ139.7mm钻杆。环空间隙小，大颗粒岩屑上返困难，钻杆接头直径为185mm，与井壁台阶贴挂影响了送钻。苏20-10-5H 井改用Φ215.9mm钻头和Φ127mm钻具，送钻效果和井眼清洁得到了改善。

2、定向井段

苏20-15-16H井使用蛟龙钻头厂四种不同型号的钻头7只和中成钻头厂的钻头1只，共使用8只钻头，平均机械钻速为3.49 m/h，平均单只钻头进尺87.25 m；苏20-14-20H井使用锐石钻头厂两种不同型号的钻头2只、中成钻头厂的钻头2只、川克钻头厂的钻头1只和金工万邦钻头厂的钻头1只，共使用6只钻头，平均机械钻速为3.43 m/h，平均单只钻头进尺101.17 m；苏20-10-5H井使用锐石钻头厂的钻头3只和哈利伯顿钻头厂的不同型号钻头2只，共使用5只钻头，平均机械钻速为4.30 m/h，平均单只钻头进尺155.60 m。苏20-10-5H井与前两口井相比，平均机械钻速分别提高23.21%和25.36%，平均单只钻头进尺分别提高78.34%和53.80%。减少了起下

钻次数，缩短了钻井时间。

二开定向段钻头使用情况表

定向施工前约200米转型为聚磺钻井液，钻至造斜点性能达到施工要求，在井斜角大于20°时，加入液体润滑剂，并随井深和井斜角的增加补入极压润滑剂和固体润滑剂；到井斜角45°以上时，在钻井液中加入足量液体润滑剂、极压润滑剂和固体润滑剂，使泥饼摩阻系数达到0.04-0.07，施工中很少发生拖压现象,没有发生过粘卡迹象，钻具上提附加拉力一般为5-7t，最大不超过10t，扭矩一般为5-8KN.m。

为有效防止地层坍塌在钻井液中合理加入泥饼质量改善剂，增加防塌剂用量，最大限度提高护壁防塌能力。同时采用较高粘度（70-90s）施工，减轻冲刷井壁，确保塌落物及时返出。施工中根据实际情况改善钻井液悬浮和携带能力，同时定期进行技术划眼和短程起下钻，避免形成岩屑床。由于苏20-15-16H和苏20-14-20H井在定向井段使用Φ215.9mm钻头和Φ139.7mm钻杆。钻杆接头直径为185mm，环空间隙小，大颗粒岩屑上返困难。直接影响了钻进速度和井下安全。因此在苏20-10-5H井改用Φ215.9mm钻头和Φ127mm钻杆，提高了钻井速度，井眼清洁得到了改善。

3、水平段。苏20-15-16H井使用蛟龙钻头厂两种不同型号的钻头