深井鉆井技術(shù)在樁129—1HF井的應(yīng)用

趙志華+王虎文+王洪臣

摘 要：深井的地質(zhì)條件復(fù)雜，鉆井深度和工藝難度較大，井深結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)備選型要求高，井身質(zhì)量要求嚴(yán)格，井網(wǎng)布置空間選擇性小，軌道設(shè)計(jì)復(fù)雜。深井鉆井技術(shù)的應(yīng)用在樁129-1HF井得到了成功實(shí)踐。

關(guān)鍵詞：深井鉆井技術(shù)；應(yīng)用；樁129-1HF井

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.22.072

1 樁129-1HF井概況

樁129-1HF井是一口非常規(guī)開發(fā)水平井，設(shè)計(jì)鉆深5560.42m，設(shè)計(jì)垂深3340.00m，水平位移3400.74m，該井位于勝利油田樁西潛山和埕島潛山披覆構(gòu)造的結(jié)合部，構(gòu)造形態(tài)受沉積基底及埕北大斷層影響和控制。該井具備軌跡復(fù)雜、靶點(diǎn)多、中靶難度大、施工工藝復(fù)雜，巖性的不確定性大等特點(diǎn)。

2 樁129-1HF井的主要技術(shù)難點(diǎn)

（1）井深結(jié)構(gòu)復(fù)雜，采用導(dǎo)管、一開、二開、三開結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

1）導(dǎo)管采用Φ660.45mm鉆頭鉆進(jìn)，下入Φ508mm導(dǎo)管50m，水泥返至地面。建立井口；表層套管一開采用Φ444.5mm鉆頭鉆進(jìn)，下入Φ339.7mm套管1550m左右，水泥返至地面。封隔上部松散易坍塌地層；二開井眼采用Φ311.2mm鉆頭鉆至井深3802m，下入Φ244.5mm技術(shù)套管封至儲(chǔ)層段以上，水泥返至1150m；三開使用Φ215.9mm鉆頭鉆至設(shè)計(jì)井深完鉆。水平段以上采用直徑139.7mm的油層套管，水平段采用直徑139.7mm篩管完井。

（2）軌道設(shè)計(jì)復(fù)雜，軌道類型采用直-增-穩(wěn)-增-穩(wěn)-增-平型設(shè)計(jì)，井底垂深3314.03 m，井底閉合距3400.74 m，井底閉合方位37.85 °，造斜點(diǎn) 1200.88m，最大井斜角 91.86°。

（3）井身質(zhì)量要求高。1）直井段全角變化率要求0～1000m全角變化率（≤°/25m ） 1.25，水平位移（≤m） 20m；1000～1200.88全角變化率（≤°/25m ）1.50，水平位移（≤m） 30m；水平段靶框要求：靶半高1 m，靶半寬10m。

（4）井網(wǎng)井距密度大。1）樁129-斜10區(qū)塊由于地面條件限制，采用常規(guī)開發(fā)手段實(shí)施難度大，因此樁129-1HF井采用長井段水平井開發(fā)，水平段沿南西方-北東向延伸。2）井距采取在效厚大于8m區(qū)域部署。

3 樁129-1HF井的主要技術(shù)措施

3.1 地面控制措施

（1）地面設(shè)備的選擇，由于本井設(shè)計(jì)鉆深5560.42m，垂深3340.00m，水平位移3400.74m。鉆機(jī)負(fù)荷大，選擇的鉆機(jī)設(shè)備負(fù)荷能力及配置能夠滿足鉆井的需要的上限，選擇70型鉆機(jī)，并配備頂驅(qū)。

2.1.2地面鉆井設(shè)備的安裝控制措施，設(shè)備安裝嚴(yán)格按照《鉆井井場、設(shè)備、作業(yè)安全技術(shù)規(guī)程》（SY 5974-2014）安裝，做到基礎(chǔ)牢固、底座平整、設(shè)備設(shè)施齊全、防碰天車及安全控件靈敏可靠、控制氣路暢通、水源充足；井控設(shè)施安裝按照《中國石化井控管理規(guī)定》（中國石化油〔2015〕374號(hào)）進(jìn)行安裝，開鉆前對(duì)封井器進(jìn)行試壓，做到壓力穩(wěn)定、設(shè)施管路及壓井、節(jié)流管匯不刺不漏；電路及電氣安裝按照《石油天然氣鉆井、開發(fā)、儲(chǔ)運(yùn)防火防爆安全生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程》（SY/T 5225-2005）進(jìn)行配置安裝，做到電氣控制使用集中控制房，地面敷設(shè)電氣線路應(yīng)使用電纜槽集中排放，鉆臺(tái)、機(jī)房、凈化系統(tǒng)的電氣設(shè)備、照明器具應(yīng)分開控制，井架 、鉆臺(tái)、機(jī)房、泵房、野營房的照明線路應(yīng)各接一組專線，地質(zhì)綜合錄井、測井等井場用電應(yīng)設(shè)專線，探照燈的電源線路應(yīng)在配電房內(nèi)單獨(dú)控制，井場以內(nèi)的電氣系統(tǒng)的所有電氣設(shè)備應(yīng)符合防爆要求，做到整體防爆。

3.2 工程技術(shù)控制措施

（1）導(dǎo)管采用清水開鉆，鉆進(jìn)時(shí)采取快鉆快完的原則，固井水泥漿返至地面，防止地面坍塌，影響井架的穩(wěn)固。

（2）一開直井段（50-1200m）表層配漿開鉆，保障起鉆和下表層順利，吊打鉆進(jìn)，保證上部井眼垂直，口袋長度≤1.0m，防止沉沙導(dǎo)致井深不足，影響一開套管的下入深度，起鉆時(shí)進(jìn)行電子單、多點(diǎn)井眼測斜，確保直井段打直。

（3）一開定向段、穩(wěn)斜段，井段（1200.88～1552m），1）采用MWD無線隨鉆測斜儀跟蹤調(diào)整井眼軌跡，有偏離設(shè)計(jì)時(shí)及時(shí)調(diào)整井斜方位；2）下鉆前必須檢測動(dòng)力鉆具彎曲度數(shù)，鉆具配完在井口測試動(dòng)力鉆具，井口檢測、檢查MWD儀器的組裝情況；3）下鉆前鉆井液性能穩(wěn)定，達(dá)到設(shè)計(jì)要求，凈化設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)正常；4）動(dòng)力鉆具鉆進(jìn)完，短起下鉆修整井壁。

（4）二開穩(wěn)斜段、造斜段、穩(wěn)斜段，井段（1552～3802m），（1）采用MWD無線隨鉆測斜儀跟蹤調(diào)整井眼軌跡；（2）下鉆前檢測彎套度數(shù)，地面測試動(dòng)力鉆具，檢查MWD儀器的組裝；（3）下鉆前鉆井液性能穩(wěn)定，達(dá)到設(shè)計(jì)要求，凈化設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)正常；（4）動(dòng)力鉆具鉆進(jìn)完，短起下鉆 5 個(gè)立柱。

（5）三開斜井段、水平段，井段（3802～5560.42m），1）自井深3270m（垂深）采用LWD隨鉆隨測監(jiān)控井眼軌跡；鉆井采取滑動(dòng)鉆進(jìn)和復(fù)合鉆進(jìn)兩種方法交互操作，方位有偏離設(shè)計(jì)時(shí)隨時(shí)進(jìn)行方位調(diào)整；2）三開下鉆前必須在井口進(jìn)行動(dòng)力鉆具彎曲度檢測和性能測試；3）下鉆前鉆井液性能穩(wěn)定，達(dá)到設(shè)計(jì)要求，凈化設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)正常；為滿足壓裂工藝要求，水平段井徑擴(kuò)大率小于5%；4）根據(jù)第一趟鉆實(shí)鉆情況調(diào)整鉆具組合與鉆井參數(shù)滿足軌跡控制要求；5）動(dòng)力鉆具鉆進(jìn)完，短起下鉆 5 個(gè)立柱；6）鉆完進(jìn)尺電測后，按照完井設(shè)計(jì)要求通井，保持井眼暢通。7）后期水平段主要以滑動(dòng)鉆井控制軌跡為主，為了減少鉆具對(duì)井壁的摩擦阻力，要對(duì)螺桿鉆具本體上的扶正塊進(jìn)行簡化，減少1～2mm，選擇欠尺寸扶正器，采用單彎+雙穩(wěn)的組合的鉆具結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)穩(wěn)定井斜效果，提高轉(zhuǎn)盤鉆井加動(dòng)力鉆具鉆進(jìn)比例；8）選用轉(zhuǎn)速低、扭矩大的螺桿；選擇1度左右單彎螺桿動(dòng)力鉆具，避免滑動(dòng)鉆進(jìn)調(diào)整井斜時(shí)出現(xiàn)較高的井斜曲率。endprint

3.3 鉆井液技術(shù)控制措施

（1）一開直井段、斜井段，該井段地層成巖性差，泥巖性較軟且砂層發(fā)育，防坍塌、防漏、防卡、防止泥巖縮徑；（2）二開1000m采用清水大循環(huán)鉆進(jìn)，鉆進(jìn)中及時(shí)補(bǔ)充濃度為（0.3～0.5）%的PAM聚合物膠液，嚴(yán)格控制造漿，補(bǔ)充足量水，將上部井眼（主要明化鎮(zhèn)及館陶地層）打成開放式井眼；（3）根據(jù)鉆井液造漿情況改小循環(huán)，采用HPAN或其它降粘劑調(diào)整鉆井液流動(dòng)形式，調(diào)整鉆井液性能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。鉆井液的處理劑按比例配成膠液流動(dòng)加入，不得將處理劑干粉直接加入循環(huán)鉆井液中，以防在處理劑完全生效前就被固控設(shè)備除去，起鉆前循環(huán)最少三周鉆井液，大幅度的活動(dòng)鉆具，以刮擦井壁，攜帶沉積的巖屑；（4）利用PAM劑以抑制巖屑擴(kuò)散，確保井壁穩(wěn)定；（5）固控設(shè)備24小時(shí)運(yùn)行，特別是3級(jí)與4級(jí)凈化設(shè)備，控制鉆井液中的劣質(zhì)固相和低密度固相，鉆井液膨潤土含量控制在在（30～45）g/L之間。

二開斜井段、穩(wěn)斜段，（1）由于井眼尺寸大（井眼直徑Φ311.2mm），造斜初期要控制鉆井液排量，保證鉆壓及工具面的平穩(wěn)，嚴(yán)格控制造斜率，設(shè)備出現(xiàn)故障，嚴(yán)格禁止定點(diǎn)循環(huán)，保證井眼軌跡順暢，以減小鉆柱與井壁摩擦阻力和扭矩；（2）MWD下鉆前鉆井液性能穩(wěn)定，達(dá)到設(shè)計(jì)要求，凈化設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)正常；泥漿混入潤滑劑，起鉆前采取大排量、大幅度上下活動(dòng)等方式，消除巖屑床，確保井眼暢通和穩(wěn)定；（3）起下鉆時(shí)，要預(yù)防鍵槽卡鉆，如阻卡嚴(yán)重，可下入破鍵器破壞鍵槽，防止卡鉆；（4）采用柔性鉆具組合通井。

進(jìn)入井深3280m（垂深）以后，（1）采用LWD隨鉆隨測監(jiān)控井眼軌跡；采用滑動(dòng)鉆進(jìn)和復(fù)合鉆進(jìn)兩種方式進(jìn)行鉆進(jìn)，根據(jù)方位變化趨勢實(shí)時(shí)調(diào)整井斜方位；（2）下鉆前在地面準(zhǔn)確測量動(dòng)力鉆具彎曲度數(shù)，井口內(nèi)開泵檢查動(dòng)力鉆具運(yùn)轉(zhuǎn)情況和LWD儀器的工作情況；（3）下鉆前鉆井液性能穩(wěn)定，達(dá)到設(shè)計(jì)要求，凈化設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)正常；（4）水平段每鉆進(jìn)（50～100）m，根據(jù)巖屑返出情況，進(jìn)行短程起下鉆作業(yè)，泥漿應(yīng)保持良好的流變性能及攜帶巖屑能力，防止巖屑沉積床的生成；（5）為了保護(hù)定向鉆具和LWD儀器，克服摩阻給鉆頭加壓時(shí)，可能造成隨鉆震擊器工作，鉆具組合可以不用配置隨鉆震擊器。該井段的重點(diǎn)是降低摩阻和增加上部鉆具的重量，提高鉆壓的傳遞效；（6）施工過程中采用倒裝鉆具，以增加鉆具重量來施加足夠的鉆壓，提高機(jī)械鉆速；（7）調(diào)整鉆井液性能，要重點(diǎn)增加鉆井液的潤滑性能，降低摩擦阻力，同時(shí)提高攜巖能力；（8）隨著井深水平段的增加，鉆井液中巖屑的運(yùn)移阻力逐漸加大，容易在井眼井壁下形成巖屑沉積床，這時(shí)要進(jìn)行短程起下鉆作業(yè)或分段循環(huán)，及時(shí)清除井眼內(nèi)巖屑沉積床；（9）加密隨鉆測斜力度，控制井眼軌跡，保證軌跡的順暢；（10）復(fù)合鉆進(jìn)時(shí)鉆壓的傳遞比較好，鉆頭能夠保證足夠的鉆壓。但根據(jù)單彎單穩(wěn)鉆具組合的特性，復(fù)合鉆進(jìn)時(shí)微增井斜，增到一定程度后必須降井斜；（11）鉆進(jìn)過程中接單根速度非常重要，一般情況下要控制在3-5分鐘，如果時(shí)間過長要放棄接單根，接方鉆桿開泵循環(huán)，防止造成井下復(fù)雜和卡鉆事故發(fā)生；（12）若起下鉆遇阻需開泵劃眼時(shí)，嚴(yán)禁長時(shí)間停留在同一井段處循環(huán)和劃眼，以防劃出新井眼和井眼形成“大肚子”，劃眼時(shí)要密切觀察鉆具扭矩的變化，加鉆壓由小到大，但不得超過50千牛，每次起下鉆要定期進(jìn)行上下鉆具立柱的倒換，防止鉆具長時(shí)間受同一種力的作用，產(chǎn)生疲勞破壞。

4 結(jié)束語

深井作為具有一定難度的井，其施工設(shè)備和施工技術(shù)都與一般性的井型開采不同，設(shè)計(jì)施工人員需要應(yīng)對(duì)由井深結(jié)構(gòu)，設(shè)備選型，井身質(zhì)量，井網(wǎng)布置空間，軌道復(fù)雜等變化，并根據(jù)可能出現(xiàn)的問題及時(shí)的進(jìn)行技術(shù)調(diào)整，才能確保相關(guān)技術(shù)符合設(shè)計(jì)施工要求，才能夠確保深井施工的順利進(jìn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙金洲，趙金海.勝利油田深井超深井鉆井技術(shù)[J].石油鉆探技術(shù) 2005年9月第33卷5期（56-57）.

作者簡介：趙志華，山東東營人，技師，從事石油鉆井工作。endprint