地質(zhì)導向鉆井技術(shù)在WX—H2井創(chuàng)新應用研究

【摘要】WX-H2井為一口高難度薄油層低滲透三維繞障水平井，由于油層薄、油層變化大、施工難度大、井眼軌跡控制精度高等因素，是科研人員攻關創(chuàng)新的難題。本文就地質(zhì)導向鉆井技術(shù)的創(chuàng)新破題，在開發(fā)低滲透油藏中發(fā)揮技術(shù)先導作用的實踐與探討，通過現(xiàn)場應用證明了，該技術(shù)在尋找難開發(fā)油層和提高鉆井速度方面發(fā)揮著科研先導優(yōu)勢。

【關鍵詞】FEWD；地質(zhì)導向；鉆井技術(shù)；油藏鉆穿率；研究

隨著水平井、大位移井和海洋鉆井技術(shù)的發(fā)展，對井眼軌跡的控制提出了更高的要求。進入九十年代以來，國外幾家大的石油服務公司研究和發(fā)展了帶地質(zhì)參數(shù)的無線隨鉆測量系統(tǒng)，并在此基礎上發(fā)展和完善了地質(zhì)導向鉆井技術(shù)。地質(zhì)導向技術(shù)是在導向鉆井技術(shù)的基礎上發(fā)展起來的，導向鉆井系統(tǒng)采用的是只帶定向參數(shù)的MWD無線隨鉆測量儀器，而地質(zhì)導向鉆井系統(tǒng)是采用了帶定向參數(shù)和地質(zhì)參數(shù)的MWD無線隨鉆測量儀器或者稱地質(zhì)導向無線隨鉆測斜儀。

地層評價無線隨鉆測量系統(tǒng)簡稱FEWD（Formation Evaluation While Drilling），近幾年來在新疆及勝利油田薄油藏水平井的開發(fā)中得到廣泛應用，目前勝利油田90%的薄油層水平井已采用該測量系統(tǒng)。使用該系統(tǒng)可以根據(jù)其所測得的地質(zhì)參數(shù)，有效地控制井眼軌跡沿油氣層的最佳部位鉆進，及時獲取無泥漿污染的地層資料，更好的發(fā)現(xiàn)油氣層，從而大大提高油藏的鉆穿率，并能提高鉆井速度和減少測井時間，縮短建井周期。

WX-H2井為一口高難度薄油層低滲透三維水平井，油層厚度預測1.8m，設計方位357.88°，實際施工過程中計算出的油層厚度只有0.89m，實鉆過程中油層不確定因素太大，增加了施工難度。該井成敗與否意義重大，其順利鉆成，為以后低滲透薄油層水平井的開發(fā)奠定了基礎，屬先導實驗創(chuàng)新工程。

一、工程概況

1、地質(zhì)設計

（1）構(gòu)造特征

所探油藏厚度僅有1.8m，A、B靶點的深度可能存在一定誤差。鉆井過程中，若與設計有較大誤差時，應立即停鉆組織討論下步措施。

（2）基本數(shù)據(jù)

WX-H2井A、B靶點垂深3445m，水平段長135.09m，穩(wěn)斜角90°，A、B連線方位角357.88°。水平段精度要求：上下擺動不超過1m，左右擺動不超過6m。

（3）鉆探目的

提高單井產(chǎn)能及采收率，為低滲透薄油藏的開發(fā)提供借鑒。

（4）完鉆原則

鉆至B靶點留足35m口袋完鉆。

2、工程設計

（1）井身結(jié)構(gòu)（見表1）

（2）井眼軌跡設計

在施工過程中，根據(jù)地質(zhì)參數(shù)及實鉆地層情況，將A、B靶點垂深改為3441.94m。由于直井段位移較大，與原軌跡設計有較大偏差，需要修正原軌跡設計。WX-H2井井眼軌跡設計數(shù)據(jù)見表2

實際水平段施工過程中計算出的油層厚度只有0.89m，且油層準確深度及走向難以確定，與原地質(zhì)設計有較大偏差，只能根據(jù)實鉆情況，及時調(diào)整井眼軌跡，最大限度在油層中鉆進，要求油層鉆穿率達到70%以上。

（3）測量方案

直井段使用電子多點儀器測量井眼軌跡數(shù)據(jù)；斜井段（0～70°）采用有線隨鉆測量系統(tǒng)或MWD無線隨鉆測量系統(tǒng)；70°以后斜井段及水平段使用帶地質(zhì)參數(shù)的FEWD無線隨鉆測量系統(tǒng)。

（4）鉆井液設計

0～51m井段：般土結(jié)構(gòu)鉆井液；51～1601m井段：正電膠淡水鉆井液；1601～3150m井段：聚合物飽和鹽水鉆井液；3150～3630m井段：MMH-飽和鹽水混油鉆井液；3630～3800m井段：MMH-飽和鹽水混油鉆井液。

二、主要技術(shù)難點

1、油層薄，設計中預測油層厚度1.8m，實際施工過程中計算出的油層厚度只有0.89m，且油層準確深度及走向難以確定。要根據(jù)實鉆情況，及時調(diào)整井眼軌跡，最大限度在油層中鉆進。

2、受地面條件限制，是一口超薄油藏三維水平井，為尋找油層，在水平段需要調(diào)整井斜和方位，最大井斜達97.03°，軌跡控制難度大。

3、地層硬，機械鉆速低，建井周期長。

4、測點與鉆頭間距大，鉆頭處井斜方位預測難度大。

三、鉆井工藝

1、軌跡控制

直井段使用電子多點儀器監(jiān)測，斜井段采用導向鉆井技術(shù)鉆進至井斜77.91°，之后采用地質(zhì)導向鉆井技術(shù)。

（1）直井段

二開為φ311.1mm井眼，鉆至井深1683.9m，采用塔式鉆具組合，防斜效果比較好，井斜1.34°，方位359.05°，位移20.86m。下部φ215.9mm井眼，采用鐘擺鉆具組合，PDC鉆頭鉆進。直井段軌跡監(jiān)控和測量使用電子多點儀器，井眼軌跡數(shù)據(jù)：井深3100.1m，井斜4.88°，方位59.83°，垂深3096.82m，水平位移96.58m，閉合方位54.48°，與原設計軌跡有較大偏差，修正后設計軌跡見表3。

（2）第一增斜段

直井段的水平位移較大，井斜較大，最后進尺慢，為節(jié)省一趟鉆，將造斜點提前50m，將軌跡設計修正，從井深3100.1m增斜。鉆具組合：φ215.9mm鉆頭+φ172mm1.25°單彎動力鉆具+φ158.8mm無磁鉆鋌1根+φ158.8mm鉆鋌9根+φ127mm鉆桿。鉆至井深3214.57m，井斜17.07°，方位345.89°，達到設計要求。

（3）穩(wěn)斜段

鉆具組合：φ215.9mm鉆頭+φ172mm1.25°單彎動力鉆具+φ210mm穩(wěn)定器+φ158.8mm無磁鉆鋌1根+φ127mm加重鉆桿30根+φ127mm鉆桿。

（4）第二增斜段

鉆具組合：φ215.9mm鉆頭+φ172mm1.25°單彎動力鉆具+φ158.8mm無磁鉆鋌1根+φ127mm斜坡鉆桿15根+φ127mm加重鉆桿30根+φ127mm鉆桿。

（5）水平段

鉆具組合：φ215.9mm鉆頭+φ172mm1.25°單彎動力鉆具+φ172mmFEWD無磁鉆鋌1根+φ172mmFEWD懸掛短接1根+φ127mm無磁承壓鉆桿1根+φ127mm斜坡鉆桿60根+φ127mm加重鉆桿30根+φ127mm鉆桿。

在井段3559.46～3570.04m處首先采用FEWD地質(zhì)導向鉆井技術(shù)滑動鉆進，將井斜增至86°。為進一步確定油層，復合鉆進至井深3582m（即進尺12m），井斜86.8°，方位0.1°，通過實鉆獲得的地質(zhì)參數(shù)顯示，確定在井段3567～3577.4m內(nèi)為油層，通過計算得知油層頂界及底界垂深分別為3441.44m和3442.33m，油層厚度為0.89m。采用滑動鉆進方式至井深3598.2m，井斜91.46°，方位0.8°。

當鉆進至井深3620.1m時，井斜91.83°，方位359.6°，垂深3442m，通過地質(zhì)導向參數(shù)測量顯示已鉆回到油層，初步判斷地層傾角大于90°，地層走向有方位減小趨勢。用地質(zhì)導向鉆井技術(shù)跟蹤油層鉆進至井深3691.8m，垂深3439.7m，井斜93.66m，方位353.44m，從測量參數(shù)證明再次鉆出油層。經(jīng)過前后資料對比，確定是鉆穿了油底。分析原因是由于地層傾角緩慢增大，地層走向成弧型方位減小，井斜逐漸小于地層傾角造成的。

采取滑動鉆進方式增井斜、降方位鉆進30m后，從地質(zhì)參數(shù)分析已鉆入最佳油層，轉(zhuǎn)盤鉆進2m循環(huán)撈取砂樣進一步得到確定。此時井深3723.6m，井斜97°，方位344.7°，垂深3436.55m，為保證以后施工順利及避免再鉆出油層，降井斜調(diào)整到93～94°間鉆進，留足35m口袋后完鉆。

2、鉆井工藝措施

（1）優(yōu)化鉆具組合和優(yōu)選鉆井參數(shù)。通過優(yōu)化鉆具組合和優(yōu)選鉆井參數(shù)，提高鉆井速度，保證了井下安全。在應用FEWD無線隨鉆測量系統(tǒng)施工的井段，盡量簡化鉆具結(jié)構(gòu)。

（2）采用優(yōu)質(zhì)鉆井液。鉆井液應具有良好的攜巖性、潤滑性、防塌性，保證井眼穩(wěn)定和清潔?？刂乒滔嗪浚瑵M足MWD和FEWD測量儀器使用對鉆井液性能的要求。

（3）根據(jù)井下情況，進行短起下鉆或通井等工程措施，有效解決了水平井的巖屑床和攜巖問題。

（4）加強鉆具探傷及鉆具倒換，防止鉆具事故。

（5）有效地控制造斜率，保證了FEWD無線隨鉆測量系統(tǒng)安全施工。

3、完井基本數(shù)據(jù)

完鉆井深3789.4m，垂深3431.5m，水平位移528.85m，整個水平段垂深最大相差11.4m，水平段長247.2m，最大井斜97°，方位調(diào)整近20°，油層穿透率達80%以上，各地質(zhì)參數(shù)曲線與完鉆電測曲線相吻合。完井下入φ127mm油層套管，采用射孔完井方法。

四、地質(zhì)導向鉆井技術(shù)

1、地質(zhì)導向鉆井可定義為在水平井或定向井鉆井中，在實時的地質(zhì)和油藏數(shù)據(jù)基礎上調(diào)整實鉆井眼軌跡，實現(xiàn)動靶的精確控制，準確鉆達目的層。當?shù)刭|(zhì)標記不確定、靶區(qū)偏差限定很嚴，或地質(zhì)條件十分復雜，采用常規(guī)鉆井技術(shù)不能鉆達目標的井，就需要地質(zhì)導向鉆井技術(shù)。WX-H2井由于油層薄，油藏埋深及走向不能精確確定，造成實際與設計偏差較大，采用地質(zhì)導向鉆井提高了油層鉆穿率，從而有效地避免了填井事故。

2、測量技術(shù)

FEWD無線隨鉆測量系統(tǒng)可以提供雙向自然伽瑪、多探測深度的電磁波電阻率、補償中子孔隙度、巖石密度等四套地質(zhì)參數(shù)和井斜方位等定向參數(shù)。WX-H2井施工過程中，通過地質(zhì)參數(shù)的變化情況，對出現(xiàn)的地層變化作出了及時判斷，避免了無效進尺。

3、軌跡控制技術(shù)

地質(zhì)導向鉆井的控制目標在鉆進過程中隨時改變，是動靶的精確控制。與普通定向井水平井相比，井眼軌跡控制的難度增大，控制精度高。利用FEWD測取的地質(zhì)參數(shù)確定標志層或目的層，在目的層被確定之后，調(diào)整最后的造斜段以鉆至水平，特別是在薄油層中鉆水平井，使井眼軌跡準確進入目的層非常關鍵。

水平段井眼軌跡的精確控制是水平井施工的難點和關鍵所在，特別是油層薄的開發(fā)，控制精度要求高。WX-H2井施工中，根據(jù)隨鉆測取的地質(zhì)參數(shù)，判斷油層情況，控制水平段的軌跡在油層中穿行。掌握所選擇工具的造斜率，加密測量間距，尤其在出現(xiàn)異常情況時，及時對井眼軌跡進行有效控制和調(diào)整。

五、結(jié)論

1、WX-H2井是一口薄油層低滲透三維水平井，該井的順利完井為以后類似井地繼續(xù)開發(fā)奠定了基礎。

2、油層不確定因素的影響較大，設計與實際偏差較大，給施工增加了難度。采用了FEWD地質(zhì)導向無線隨鉆測量系統(tǒng)，提高了地層分析的精度，可以有效地控制井身軌跡在油層中最佳部位的行程，提高了油層鉆穿率，縮短鉆井周期。

3、采用FEWD地質(zhì)導向無線隨鉆測量系統(tǒng)，分析鉆井液等其它鉆井參數(shù)對儲層的影響，獲得打開儲層時油藏物性的最真實資料（FEWD地層資料是在打開油層后的短時間內(nèi)測取的）；FEWD的測井資料與電纜測井資料對比，能夠統(tǒng)一起來，可以準確地解釋地層和獲得地層參數(shù)，能滿足油田對地質(zhì)資料錄取的要求，從而替代電測，提高鉆井速度，節(jié)約了鉆井成本。

4、泥漿是鉆井的血液，泥漿的好壞直接關系到鉆井的成敗，WX-H2井采用適合該地區(qū)的聚合物飽和鹽水鉆井液體系，確保了該井的順利施工。

5、進一步縮短測量位置與鉆頭之間的距離，可以減少預測帶來的誤差，及時調(diào)整各施工參數(shù)，達到實時監(jiān)控跟蹤油層，提高油層的穿透率。

6、如何提高鉆井速度，縮短建井周期一直是鉆井行業(yè)追求的目標。地層可鉆性差，為保證巖屑采集成功率，無法使用PDC鉆頭，只能使用牙輪鉆頭，且HJT517鉆頭在該地區(qū)純鉆時間不足38小時，增加了起鉆次數(shù)，影響了鉆井速度。如果將PDC鉆頭改進，既能保證巖屑采集成功率，又能提高機械鉆速，減少起下鉆次數(shù)，將會大大縮短建井周期，進一步發(fā)揮地質(zhì)導向鉆井技術(shù)的優(yōu)越性。

7、雖然水平段最大井斜97°，由于軌跡平滑，采用合理的泥漿體系，措施得當，使整個鉆井過程中施工順利。

參考文獻

[1]都振川.商741-平2欠平衡壓力鉆井技術(shù).石油鉆探技術(shù)，2001.4

作者簡介

趙啟勝，男，1973.9，漢族，山東東營，本科，高級工程師，技術(shù)總監(jiān)，研究方向：石油工程。