小井眼水平井技术在大牛地气田的应用_赵文彬
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表 ３ 不同井眼钻速对比
井号 Ｄ Ｐ １ ８ Ｄ Ｐ ２ ０ Ｄ Ｐ ２ １ Ｄ Ｐ ２ ５ Ｈ Ｄ Ｐ Ｓ－１ Ｄ Ｐ ２ ６ Ｔ 水平段井眼尺寸 ／ ｍｍ ２ １ ５ ． ９ ２ １ ５ ． ９ ２ １ ５ ． ９ １ ５ ２ ． ４ １ ５ ２ ． ４ １ ５ ２ ． ４ 钻井周期 ／ ｄ １ ０ ９ ． ８ １ １ １ ３ ． ６ １ １ ５ ０ ． ４ ２ ４ ０ ． ９ ２ ５ ９ ． ６ ３ ４ ０ ． ９ ６ 全井平均机械钻速 ／ ｍ·ｈ－１ ３ ． ９ ３ ３ ． ９ ５ ３ ． ９ ０ ７ ． ３ ５ ６ ． ７ ７ ６ ． ７ ７ 水平段机械钻速 ／ ｍ·ｈ－１ ４ ． ２ ５ ３ ． ４ ０ ３ ． １ ９ ６ ． ７ ９ ５ ． ６ ３ ５ ． ６ ０
１ 原结构的钻井概况
０ １ ０年 以 前 大 牛 地 气 田 实 施 的 水 平 井， 主 要 采 ２ 用表 １ 所示的井身结构 。 由于二 开 采 用 ３ １ １ ． ２ ｍｍ 井 眼 ， 直 径 大 、Ｐ Ｄ Ｃ 钻头扭矩大 ， 钻具扰动问题突出 ， 直井段易出现井斜 超标问题 。 为避 免 产 生 较 大 位 移 ， 采 用 小 钻 压 吊 打 ； 造斜段由于井眼过大 ， 稳方位困难 ， 易出现方位漂移 ， 这些都严重影响了钻井速度 。 造斜点以及水平段由于大井眼井壁的不稳定 性 ， Ｄ Ｐ ８ 井 、Ｄ Ｐ ９ 井 、Ｄ Ｐ １ １ 井 、Ｄ Ｐ １ ２ 井 、Ｄ Ｐ １ ５井均 由于钻遇煤层提前完钻 ，Ｄ Ｐ １ ３ 井三开钻遇煤层填井侧钻后钻遇泥岩 ， 未按预案实施 。
３ ／ ， 动切力大于 ４ ， 动塑比控制在 ０ 钻井完井液体系进入目的层后 ， 钻井液密度为 １ ． ０ ８～１ ． ０ ９ ｃ ｍ Ｐ ａ ． ３ ５ ｇ ． ４ ８ 之间 ， 能够满足钻井液携带岩屑的能力 ； 而粘滞系数在 ０ ． ０ ７ 左右 ， 同样表明钻井液的循环摩 阻 ～０
系数很小 ， 钻井过程循环压力小 。 摒弃欠平衡钻井模式 ， 采用近平衡钻井大大降低了钻井风险 ， 对于石 盒子组等稳定性地层 ，６ ｉ ｎ 钻头钻井风险的降低使小井眼的优越性更加明显 。 ３ ． ２ ． ２ ６ ｉ ｎ 井眼的井壁稳定性 井壁不稳定是指钻井或完井过程中出现的井壁坍塌 、 缩径 、 地层被压裂 等 井 下 复 杂 情 况 。６ ｉ ｎ井眼 比 ８ ｉ ｎ 井眼稳定性更强 ， 近平衡压力钻井对小段泥岩 、 煤层问题不大 。Ｄ Ｐ １ 井是大牛地气田的第 １ 口 ， 水平井 ， 三开采用６ ｉ ｎ 钻头 ， 钻遇多套泥岩 、 煤层 ，３ 次改变井眼轨迹 （ ２ 次注水泥塞 ，１ 次悬空侧钻 ）
１］ 由宾汉钻速方程 ［ 可 知 ， 钻 速 与 钻 头 直 径 成 反 比 ， 因 此 ，６ ｉ ｎ钻头在其他参数不变的情况下要比
钻头钻速要快 ， 与实际相符 。 ８ ｉ ｎ ）配套钻井技术 特别是泥页岩安全钻进技术 ， 在优化钻井液体系方面 ， 要求在钻遇煤层 ５ ２ ０ ｍ前
３ ／ 以 上，适 当 加 入 磺 化 材 料， 并 将 失 水 降 至 ５ 及时调整钻井液性能 ， 将密度提 至 １ ． ２ ５ ｃ ｍ ｍ ｌ以 内 ； 另 ｇ
井径的增大 ， 压剪应力强度因子减小 ， 拉 剪 应 力 强 度 因 子 增 大 。Ｄ Ｐ １ ７井和 Ｄ Ｐ １ ８ 井 相 邻， 目 的 层 同 为 ） ， 充分说明了小井眼 山 １ 段 １ 小层 ， 分别用 ６ 表４ ｉ ｎ 和 ８ ｉ ｎ 钻头完井 。 对比这 ２ 口井的实钻情况 （ 的井壁稳定性更好 。
表 ４ Ｄ Ｐ １ ７ 井和 Ｄ Ｐ １ ８ 井钻井参数对比
井号 Ｄ Ｐ １ ７ Ｄ Ｐ １ ８ 二开钻井液 钾铵基聚磺钻井液 钾铵基聚磺钻井液 机械钻速／ ｍ·ｈ－１ ４ ． ４ ６ ３ ． ９ ３ 钻井周期／ ｄ ７ ５ １ ０ ９ ． ８ １
易垮塌点 ） 起至 ２ 垂深 ２ Ｄ Ｐ １ ８ 井钻至 Ａ 点 （ ９ ４ ８ ｍ （ ８ １ ８ ｍ） 煤层垮塌 ， 发生埋钻事故 ， 此时钻井液 ３ ／ 密度 １ ． ２ ３ ｃ ｍ 。 侧钻至 Ａ 点又发生严 重 垮 塌 导 致 埋 钻 ， 被 迫 再 次 填 井 侧 钻 ； 并 且 试 气 过 程 中 ， 通 井 ｇ
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石油天然气学报 （ 江汉石油学院学报）
２ ０ １ １年１ ２月
３ 对比分析
３ ． １ 钻速对比 ３ ． １ ． １ 与已钻井的对比 利用 ６ ｉ ｎ 井眼机械钻速高的特点 ， 大大缩短了钻井周期 ， 降本增效 。 分析近期完钻几口井的实钻 数 据 ， 平均机械钻速提高 ７ ７ ． ３ ３％ 、 平均钻井周期缩短 ６ ２ ． １ ５％ 。 不同井眼钻速对比如表 ３ 所示 。
收稿日期］２ ０ １ １－０ ７－０ ４ ［ ） 。 基金项目］ 国家科技重大专项 （ ２ ０ ０ ８ Ｚ Ｘ ０ ５ ０ ４ ５ ０ ０ ３ ０ ０ ２ ［ ，男，２ 作者简介］ 赵文彬 （ １ ９ ８ ２－ ） ０ ０ ５ 年东北石油大学毕业，硕士，工程师，现主要从事钻井与完井工艺及应用工作 。 ［
第３ ３ 卷第 １ ２期
赵文彬等：小井眼水平井技术在大牛地气田的应用
·１ １ ７·
最后仍顺利完井 ， 足以证实 ６ ｉ ｎ 井眼的稳定性更强 。 煤层及泥页岩失稳的原因之一是当井眼钻开后 ， 由于地应力 的 作 用 ， 井 壁 围 岩 发 生 应 力 集 中 现 象 ，
３］ 。 井壁上最大切向应力超过原地应力 １ 倍以上 ， 井壁岩石因所承 受 的 应 力 大 于 其 自 身 强 度 而 发 生 失 稳 ［
３ ３ ／ ，至 Ａ 点时钻井液密度 １ ／ ， 管柱下到裸眼段又 多 次 遇 阻 。Ｄ Ｐ １ ７井煤层钻井液密度１ ． ２ ７ ｃ ｍ ． １ ６ ｃ ｍ ｇ ｇ
并顺利完井 。 在同一地区钻遇同段煤层 ， Ｄ Ｐ １ ７ 井小 井 眼 低 密 度 钻 井 液 仍 顺 利 完 井 ， 而 Ｄ Ｐ １ ８井高密度钻井液仍 出现井壁失稳 ， 再次证明了小井眼的稳定性更强 。 ３ ． ２ ． ３ 固井技术的提高
外 ， 钻井液加入封堵剂 ， 封堵煤层裂纹 ， 并调整靶前距 ， 有效降低水平井钻遇煤层段长度等 ， 这些都大
２］ 。 大降低了钻井风险 ， 提高了机械钻速 ， 缩短了钻井周期 ［
水平段采用裸眼悬空侧钻技术 ， 调整井眼轨迹避开泥岩 、 煤层等不稳定地层 ， 提高砂岩钻遇率 。 通过全井段 Ｐ Ｄ Ｃ 钻头钻进提高机械钻速 、 优化钻 柱 组 合 降 低 摩 阻 扭 矩 、 优 化 钻 井 液 体 系 减 少 井 下 复杂以及要求现场施工细化钻井作业参数等 ， 形成的配套钻井技术满足了大牛地水平井优快钻井需要 。 ３ ． ２ 降低风险对比 大牛地气田水平井开发初期 ， 水平段采用 ８ ｉ ｎ 井眼完井主要是降低风险 ， 并且 ５ ｉ ｎ 生产套 管 配 套的井下工具比较成熟 ， 可靠性高 ， 成本较低 。 ３ ． ２ ． １ ６ ｉ ｎ 井眼的适应性 大牛地气田水平井试验初期采用欠平衡保护储层的钻进方式 ， 在上古生界山西组 、 太原组复杂情况 频发 。 随着对 Ⅱ 、 Ⅲ 类储层认识的不断深入 ， 目前主要使用近平衡钻井加后续压裂的开发模式 ， 钾铵基
２ 优化设计
前期实施的水平井主要存在以下问题 ： ① 以盒 １ 段为目的层的水平井造斜段泥岩垮塌严重 ， 以山 １ 段 为目的 层 的 水 平 井 煤 层 垮 塌 严 重 ； ② 钻 井 周 期 长 ， 钻速低 ， 成本高 。 针对这些问题 ， 开展了以提速降Hale Waihona Puke Baidu 增效 为 目 的 的 水 平 井 试 验 ， 主 要 以 中 等 水 平 段 长 、 水平段井眼 、 压裂建产为主线 ， 以降本增效 、 快速成井为原则 。 优化后的井身结构如表 ２ 所示 。 ６ ｉ ｎ
石油天然气学报 （ 江汉石油学院学报） ２ ０ １ １年１ ２月 第３ ３卷 第１ ２期 ） Ｄ （ ｅ ｃ ． ２ ０ １ １ Ｖ ｏ ｌ ． ３ ３ Ｎ ｏ ． １ ２ Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｏ ｉ ｌ ａ ｎ ｄ Ｇ ａ ｓ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ Ｊ ． Ｊ Ｐ Ｉ ｇ ｙ
２ ０ ０ ２ 年以来 ， 大牛地气田水平井试 验 经 历 了 ３ 个 阶 段 ： 以 扩 大 Ⅰ 类 储 层 泄 气 面 积 、 自 然 建 产 为 目 的的探索阶段 ； 利用长水平段 ， 通过近平衡压力钻井使 Ⅰ 类储层自 然 建 产 、 通 过 欠 平 衡 压 力 钻 井 使 Ⅱ 、 Ⅲ 类储层自然建产的推广试验阶段 ； 针对 Ⅱ 、 Ⅲ 类储层欠平衡钻井存在的问题 ， 继续开展长水平段的完 善应用试验阶段 。 基于前期施工经 验 以 及 水 平 井 建 产 存 在 的 问 题 ，２ 中等水平段 ０ １ ０年以后开展了以 “ 长 、６ ｉ ｎ 水平段井眼 、 压裂建产 ” 为主线的提速降本增效试验 ， 实际钻井情况及 后 期 生 产 表 明 ， 小 井 眼 水平井技术完全适合大牛地气田的综合开发 。
表 ２ 优化后的井身结构
开次 一开 二开 三开 井眼尺寸 × 套管尺寸 ） × ２ ） １ １ ． ２ ｍｍ （ ２ ｉ ｎ ４ ４ ． ５ ｍｍ （ ｉ ｎ ３ １ ９ ） × １ ） １ ５ ． ９ ｍｍ （ ｉ ｎ ７ ７ ． ８ ｍｍ （ ｎ ２ ８ ７ｉ ） × １ ） ５ ２ ． ４ ｍｍ （ ｉ ｎ １ ４ ． ２ ｍｍ （ ｉ ｎ １ ６ ４
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小井眼水平井技术在大牛地气田的应用
赵文彬 ， 邓红琳 ， 张伯文
（ ） 中石化华北分公司工程技术研究院，河南 郑州 ４ ５ ０ ０ ０ ６
［ 摘要 ］ 大牛地气田水平井试验前期 ， 井身结构采用 ８ ｉ ｎ 钻头完井 ， 主要是考虑到水平段 钻 井 存 在 风 险 ， 大井眼便于复杂情况的处理 ， 后续的补救措施比较完善 ， 当时 ６ ｉ ｎ 水平井井眼压裂改造技术及 工 具 不 够 完 善 ， 为工程施工留有余地 。２ ０ １ ０ 年以 来 大 牛 地 气 田 水 平 井 实 施 ６ ｉ ｎ钻 头 完 井 得 到 普 遍 认 同。通 过 分 析 对 比 ， 重点从提高机械钻速 、 降低钻井 风 险 、 降 低 钻 井 和 固 井 成 本 方 面 阐 述 了 水 平 井 ６ ｉ ｎ井眼完井的优越 性 ， 并结合大牛地气田实际和对苏里格气田的调研 ， 提出今后发展的建议 。 ［ 关键词 ］ 大牛地气田 ； 水平井 ； 井身结构 ； 机械钻速 ； 固井 ； 优化 ［ 中图分类号 ］Ｔ Ｅ ２ ４ ３ ［ ）１ 文献标识码 ］Ａ ［ 文章编号 ］１ ０ ０ ０－９ ７ ５ ２（ ２ ０ １ １ ２－０ １ １ ５－０ ４
３ ． １ ． ２ 原因分析 ）理论依据 对比 ２ 种井身结构 ，８ １ ｉ ｎ 井眼要比 ６ ｉ ｎ 井眼每开次至少破碎 １ 倍以上的岩石 ， 但 每 开次的钻压相差不大 ， 这样 ６ ｉ ｎ 井眼的单位面积钻压要比 ８ ｉ ｎ 井眼大得多 。 需要说明的是 ， 大尺 寸 井 眼没有采用更大的钻压主要是考虑 目 前 普 遍 采 用 ５ｉ ｎ钻 杆 承 受 的 扭 矩 和 钻 压 有 限， 并 且 过 大 钻 压 会 导 致钻杆纵横弯曲严重 ， 井身质量超标 。 另外小井眼便于强化参数 ， 提高机械钻速 。
表 １ 优化前井身结构
开次 一开 二开 三开 井眼尺寸 × 套管尺寸 ） × ３ ） ４ ５ ． ３ ｍｍ （ ７ ｉ ｎ ３ ９ ． ７ ｍｍ （ ３ ｉ ｎ ４ １ １ （ ） （ ） １ １ ． ２ ｍｍ １ ２ ｉ ｎ × ２ ４ ４ ． ５ ｍｍ ９ ｉ ｎ ３ ） × １ ） １ ５ ． ９ ｍｍ （ ｉ ｎ ３ ９ ． ７ ｍｍ （ ｉ ｎ ２ ８ ５
井号 Ｄ Ｐ １ ８ Ｄ Ｐ ２ ０ Ｄ Ｐ ２ １ Ｄ Ｐ ２ ５ Ｈ Ｄ Ｐ Ｓ－１ Ｄ Ｐ ２ ６ Ｔ 水平段井眼尺寸 ／ ｍｍ ２ １ ５ ． ９ ２ １ ５ ． ９ ２ １ ５ ． ９ １ ５ ２ ． ４ １ ５ ２ ． ４ １ ５ ２ ． ４ 钻井周期 ／ ｄ １ ０ ９ ． ８ １ １ １ ３ ． ６ １ １ ５ ０ ． ４ ２ ４ ０ ． ９ ２ ５ ９ ． ６ ３ ４ ０ ． ９ ６ 全井平均机械钻速 ／ ｍ·ｈ－１ ３ ． ９ ３ ３ ． ９ ５ ３ ． ９ ０ ７ ． ３ ５ ６ ． ７ ７ ６ ． ７ ７ 水平段机械钻速 ／ ｍ·ｈ－１ ４ ． ２ ５ ３ ． ４ ０ ３ ． １ ９ ６ ． ７ ９ ５ ． ６ ３ ５ ． ６ ０
１ 原结构的钻井概况
０ １ ０年 以 前 大 牛 地 气 田 实 施 的 水 平 井， 主 要 采 ２ 用表 １ 所示的井身结构 。 由于二 开 采 用 ３ １ １ ． ２ ｍｍ 井 眼 ， 直 径 大 、Ｐ Ｄ Ｃ 钻头扭矩大 ， 钻具扰动问题突出 ， 直井段易出现井斜 超标问题 。 为避 免 产 生 较 大 位 移 ， 采 用 小 钻 压 吊 打 ； 造斜段由于井眼过大 ， 稳方位困难 ， 易出现方位漂移 ， 这些都严重影响了钻井速度 。 造斜点以及水平段由于大井眼井壁的不稳定 性 ， Ｄ Ｐ ８ 井 、Ｄ Ｐ ９ 井 、Ｄ Ｐ １ １ 井 、Ｄ Ｐ １ ２ 井 、Ｄ Ｐ １ ５井均 由于钻遇煤层提前完钻 ，Ｄ Ｐ １ ３ 井三开钻遇煤层填井侧钻后钻遇泥岩 ， 未按预案实施 。
３ ／ ， 动切力大于 ４ ， 动塑比控制在 ０ 钻井完井液体系进入目的层后 ， 钻井液密度为 １ ． ０ ８～１ ． ０ ９ ｃ ｍ Ｐ ａ ． ３ ５ ｇ ． ４ ８ 之间 ， 能够满足钻井液携带岩屑的能力 ； 而粘滞系数在 ０ ． ０ ７ 左右 ， 同样表明钻井液的循环摩 阻 ～０
系数很小 ， 钻井过程循环压力小 。 摒弃欠平衡钻井模式 ， 采用近平衡钻井大大降低了钻井风险 ， 对于石 盒子组等稳定性地层 ，６ ｉ ｎ 钻头钻井风险的降低使小井眼的优越性更加明显 。 ３ ． ２ ． ２ ６ ｉ ｎ 井眼的井壁稳定性 井壁不稳定是指钻井或完井过程中出现的井壁坍塌 、 缩径 、 地层被压裂 等 井 下 复 杂 情 况 。６ ｉ ｎ井眼 比 ８ ｉ ｎ 井眼稳定性更强 ， 近平衡压力钻井对小段泥岩 、 煤层问题不大 。Ｄ Ｐ １ 井是大牛地气田的第 １ 口 ， 水平井 ， 三开采用６ ｉ ｎ 钻头 ， 钻遇多套泥岩 、 煤层 ，３ 次改变井眼轨迹 （ ２ 次注水泥塞 ，１ 次悬空侧钻 ）
１］ 由宾汉钻速方程 ［ 可 知 ， 钻 速 与 钻 头 直 径 成 反 比 ， 因 此 ，６ ｉ ｎ钻头在其他参数不变的情况下要比
钻头钻速要快 ， 与实际相符 。 ８ ｉ ｎ ）配套钻井技术 特别是泥页岩安全钻进技术 ， 在优化钻井液体系方面 ， 要求在钻遇煤层 ５ ２ ０ ｍ前
３ ／ 以 上，适 当 加 入 磺 化 材 料， 并 将 失 水 降 至 ５ 及时调整钻井液性能 ， 将密度提 至 １ ． ２ ５ ｃ ｍ ｍ ｌ以 内 ； 另 ｇ
井径的增大 ， 压剪应力强度因子减小 ， 拉 剪 应 力 强 度 因 子 增 大 。Ｄ Ｐ １ ７井和 Ｄ Ｐ １ ８ 井 相 邻， 目 的 层 同 为 ） ， 充分说明了小井眼 山 １ 段 １ 小层 ， 分别用 ６ 表４ ｉ ｎ 和 ８ ｉ ｎ 钻头完井 。 对比这 ２ 口井的实钻情况 （ 的井壁稳定性更好 。
表 ４ Ｄ Ｐ １ ７ 井和 Ｄ Ｐ １ ８ 井钻井参数对比
井号 Ｄ Ｐ １ ７ Ｄ Ｐ １ ８ 二开钻井液 钾铵基聚磺钻井液 钾铵基聚磺钻井液 机械钻速／ ｍ·ｈ－１ ４ ． ４ ６ ３ ． ９ ３ 钻井周期／ ｄ ７ ５ １ ０ ９ ． ８ １
易垮塌点 ） 起至 ２ 垂深 ２ Ｄ Ｐ １ ８ 井钻至 Ａ 点 （ ９ ４ ８ ｍ （ ８ １ ８ ｍ） 煤层垮塌 ， 发生埋钻事故 ， 此时钻井液 ３ ／ 密度 １ ． ２ ３ ｃ ｍ 。 侧钻至 Ａ 点又发生严 重 垮 塌 导 致 埋 钻 ， 被 迫 再 次 填 井 侧 钻 ； 并 且 试 气 过 程 中 ， 通 井 ｇ
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石油天然气学报 （ 江汉石油学院学报）
２ ０ １ １年１ ２月
３ 对比分析
３ ． １ 钻速对比 ３ ． １ ． １ 与已钻井的对比 利用 ６ ｉ ｎ 井眼机械钻速高的特点 ， 大大缩短了钻井周期 ， 降本增效 。 分析近期完钻几口井的实钻 数 据 ， 平均机械钻速提高 ７ ７ ． ３ ３％ 、 平均钻井周期缩短 ６ ２ ． １ ５％ 。 不同井眼钻速对比如表 ３ 所示 。
收稿日期］２ ０ １ １－０ ７－０ ４ ［ ） 。 基金项目］ 国家科技重大专项 （ ２ ０ ０ ８ Ｚ Ｘ ０ ５ ０ ４ ５ ０ ０ ３ ０ ０ ２ ［ ，男，２ 作者简介］ 赵文彬 （ １ ９ ８ ２－ ） ０ ０ ５ 年东北石油大学毕业，硕士，工程师，现主要从事钻井与完井工艺及应用工作 。 ［
第３ ３ 卷第 １ ２期
赵文彬等：小井眼水平井技术在大牛地气田的应用
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最后仍顺利完井 ， 足以证实 ６ ｉ ｎ 井眼的稳定性更强 。 煤层及泥页岩失稳的原因之一是当井眼钻开后 ， 由于地应力 的 作 用 ， 井 壁 围 岩 发 生 应 力 集 中 现 象 ，
３］ 。 井壁上最大切向应力超过原地应力 １ 倍以上 ， 井壁岩石因所承 受 的 应 力 大 于 其 自 身 强 度 而 发 生 失 稳 ［
３ ３ ／ ，至 Ａ 点时钻井液密度 １ ／ ， 管柱下到裸眼段又 多 次 遇 阻 。Ｄ Ｐ １ ７井煤层钻井液密度１ ． ２ ７ ｃ ｍ ． １ ６ ｃ ｍ ｇ ｇ
并顺利完井 。 在同一地区钻遇同段煤层 ， Ｄ Ｐ １ ７ 井小 井 眼 低 密 度 钻 井 液 仍 顺 利 完 井 ， 而 Ｄ Ｐ １ ８井高密度钻井液仍 出现井壁失稳 ， 再次证明了小井眼的稳定性更强 。 ３ ． ２ ． ３ 固井技术的提高
外 ， 钻井液加入封堵剂 ， 封堵煤层裂纹 ， 并调整靶前距 ， 有效降低水平井钻遇煤层段长度等 ， 这些都大
２］ 。 大降低了钻井风险 ， 提高了机械钻速 ， 缩短了钻井周期 ［
水平段采用裸眼悬空侧钻技术 ， 调整井眼轨迹避开泥岩 、 煤层等不稳定地层 ， 提高砂岩钻遇率 。 通过全井段 Ｐ Ｄ Ｃ 钻头钻进提高机械钻速 、 优化钻 柱 组 合 降 低 摩 阻 扭 矩 、 优 化 钻 井 液 体 系 减 少 井 下 复杂以及要求现场施工细化钻井作业参数等 ， 形成的配套钻井技术满足了大牛地水平井优快钻井需要 。 ３ ． ２ 降低风险对比 大牛地气田水平井开发初期 ， 水平段采用 ８ ｉ ｎ 井眼完井主要是降低风险 ， 并且 ５ ｉ ｎ 生产套 管 配 套的井下工具比较成熟 ， 可靠性高 ， 成本较低 。 ３ ． ２ ． １ ６ ｉ ｎ 井眼的适应性 大牛地气田水平井试验初期采用欠平衡保护储层的钻进方式 ， 在上古生界山西组 、 太原组复杂情况 频发 。 随着对 Ⅱ 、 Ⅲ 类储层认识的不断深入 ， 目前主要使用近平衡钻井加后续压裂的开发模式 ， 钾铵基
２ 优化设计
前期实施的水平井主要存在以下问题 ： ① 以盒 １ 段为目的层的水平井造斜段泥岩垮塌严重 ， 以山 １ 段 为目的 层 的 水 平 井 煤 层 垮 塌 严 重 ； ② 钻 井 周 期 长 ， 钻速低 ， 成本高 。 针对这些问题 ， 开展了以提速降Hale Waihona Puke Baidu 增效 为 目 的 的 水 平 井 试 验 ， 主 要 以 中 等 水 平 段 长 、 水平段井眼 、 压裂建产为主线 ， 以降本增效 、 快速成井为原则 。 优化后的井身结构如表 ２ 所示 。 ６ ｉ ｎ
石油天然气学报 （ 江汉石油学院学报） ２ ０ １ １年１ ２月 第３ ３卷 第１ ２期 ） Ｄ （ ｅ ｃ ． ２ ０ １ １ Ｖ ｏ ｌ ． ３ ３ Ｎ ｏ ． １ ２ Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｏ ｉ ｌ ａ ｎ ｄ Ｇ ａ ｓ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ Ｊ ． Ｊ Ｐ Ｉ ｇ ｙ
２ ０ ０ ２ 年以来 ， 大牛地气田水平井试 验 经 历 了 ３ 个 阶 段 ： 以 扩 大 Ⅰ 类 储 层 泄 气 面 积 、 自 然 建 产 为 目 的的探索阶段 ； 利用长水平段 ， 通过近平衡压力钻井使 Ⅰ 类储层自 然 建 产 、 通 过 欠 平 衡 压 力 钻 井 使 Ⅱ 、 Ⅲ 类储层自然建产的推广试验阶段 ； 针对 Ⅱ 、 Ⅲ 类储层欠平衡钻井存在的问题 ， 继续开展长水平段的完 善应用试验阶段 。 基于前期施工经 验 以 及 水 平 井 建 产 存 在 的 问 题 ，２ 中等水平段 ０ １ ０年以后开展了以 “ 长 、６ ｉ ｎ 水平段井眼 、 压裂建产 ” 为主线的提速降本增效试验 ， 实际钻井情况及 后 期 生 产 表 明 ， 小 井 眼 水平井技术完全适合大牛地气田的综合开发 。
表 ２ 优化后的井身结构
开次 一开 二开 三开 井眼尺寸 × 套管尺寸 ） × ２ ） １ １ ． ２ ｍｍ （ ２ ｉ ｎ ４ ４ ． ５ ｍｍ （ ｉ ｎ ３ １ ９ ） × １ ） １ ５ ． ９ ｍｍ （ ｉ ｎ ７ ７ ． ８ ｍｍ （ ｎ ２ ８ ７ｉ ） × １ ） ５ ２ ． ４ ｍｍ （ ｉ ｎ １ ４ ． ２ ｍｍ （ ｉ ｎ １ ６ ４
·１ １ ５·
小井眼水平井技术在大牛地气田的应用
赵文彬 ， 邓红琳 ， 张伯文
（ ） 中石化华北分公司工程技术研究院，河南 郑州 ４ ５ ０ ０ ０ ６
［ 摘要 ］ 大牛地气田水平井试验前期 ， 井身结构采用 ８ ｉ ｎ 钻头完井 ， 主要是考虑到水平段 钻 井 存 在 风 险 ， 大井眼便于复杂情况的处理 ， 后续的补救措施比较完善 ， 当时 ６ ｉ ｎ 水平井井眼压裂改造技术及 工 具 不 够 完 善 ， 为工程施工留有余地 。２ ０ １ ０ 年以 来 大 牛 地 气 田 水 平 井 实 施 ６ ｉ ｎ钻 头 完 井 得 到 普 遍 认 同。通 过 分 析 对 比 ， 重点从提高机械钻速 、 降低钻井 风 险 、 降 低 钻 井 和 固 井 成 本 方 面 阐 述 了 水 平 井 ６ ｉ ｎ井眼完井的优越 性 ， 并结合大牛地气田实际和对苏里格气田的调研 ， 提出今后发展的建议 。 ［ 关键词 ］ 大牛地气田 ； 水平井 ； 井身结构 ； 机械钻速 ； 固井 ； 优化 ［ 中图分类号 ］Ｔ Ｅ ２ ４ ３ ［ ）１ 文献标识码 ］Ａ ［ 文章编号 ］１ ０ ０ ０－９ ７ ５ ２（ ２ ０ １ １ ２－０ １ １ ５－０ ４
３ ． １ ． ２ 原因分析 ）理论依据 对比 ２ 种井身结构 ，８ １ ｉ ｎ 井眼要比 ６ ｉ ｎ 井眼每开次至少破碎 １ 倍以上的岩石 ， 但 每 开次的钻压相差不大 ， 这样 ６ ｉ ｎ 井眼的单位面积钻压要比 ８ ｉ ｎ 井眼大得多 。 需要说明的是 ， 大尺 寸 井 眼没有采用更大的钻压主要是考虑 目 前 普 遍 采 用 ５ｉ ｎ钻 杆 承 受 的 扭 矩 和 钻 压 有 限， 并 且 过 大 钻 压 会 导 致钻杆纵横弯曲严重 ， 井身质量超标 。 另外小井眼便于强化参数 ， 提高机械钻速 。
表 １ 优化前井身结构
开次 一开 二开 三开 井眼尺寸 × 套管尺寸 ） × ３ ） ４ ５ ． ３ ｍｍ （ ７ ｉ ｎ ３ ９ ． ７ ｍｍ （ ３ ｉ ｎ ４ １ １ （ ） （ ） １ １ ． ２ ｍｍ １ ２ ｉ ｎ × ２ ４ ４ ． ５ ｍｍ ９ ｉ ｎ ３ ） × １ ） １ ５ ． ９ ｍｍ （ ｉ ｎ ３ ９ ． ７ ｍｍ （ ｉ ｎ ２ ８ ５