复杂地层水平井钻井技术研究应用

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1、复杂地层水平井钻井技术研究应用付纪浩张希智雷华才张勇吐哈石油勘探开发指挥部钻井一公司摘要：由于地层复杂、轨迹控制难度大、油层位置不确定、测量仪器落后等一系列问题的出现，导致复杂地层水平井钻井中发生过多起事故与复杂，针对吐哈油田水平井存在的问题开展系统研究，形成一套完整的系统的复杂地层水平井技术。关键词：复杂地层、水平井、事故复杂一、前言水平井以其产量高、能有效开发薄油藏、底水油藏和稠油油藏，经济效益明显的优点，越来越受人们的重视。吐哈油田从1994年开始研究引进水平井钻井技术，吐哈油田自1994年到20

2、05年共完成了21口水平井，其中10口井发生过事故与复杂，占完成井的48%。因此针对吐哈油田水平井存在的地层复杂、轨迹控制难度大、钻井风险高、油层位置不确定等一系列问题开展系统研究。形成一套完整、系统的适合吐哈油田的复杂地层水平井钻井技术。二、水平井钻井技术的现状调查国外：截止到2004年，国外水平井数量已经超过40000口。美国2000-2004年共完钻水平井6969口，2005年达到3100口左右；加拿大也超过1000口，美国年钻水平井数量已经超过总井数的7%，加拿大水平井数量占总井数的比例超过了1

3、0%。国外水平井钻井技术取得的一些主要指标是：水平井最大水平段达7200米，水平井最大垂深6062米；水平井最大单井进尺10172米。国内：四川、新疆、胜利、塔里木油田都完成深井复杂地层水平井的施工，塔里木油田先后实施了DH1一H1、DH1一H2、DH1一H3、DH1一H4等四口世界级超深水平井，东河1一H1井是当时全国水平井井深最深(6452.00m)、垂深最深(5784.00m)、裸眼段最长(4949.62m)、造斜点最深(5552.11m)的水平井，创下了上述四项全国及亚洲纪录。吐哈指挥部在哈萨克

4、斯坦肯基亚克盐下油藏完成了6口井高压深井水平井施工，完钻井深超过4500m,2004年完成了该油田地层条件最复杂、施工难度最大的水平井H8101井。三、吐哈油田复杂地层水平井钻井的难点2002-2005年所钻水平井发生复杂与事故的类型及原因井号复杂或事故类型复杂事故原因果平1卡钻井下坍塌。玉平1划眼和上小钻具钻水泥塞由泥岩缩径和键槽引发划眼，水平段套管浮箍失效，水泥倒返。神平210下钻划眼泥浆失水过大，钻进时排量偏小。神平275下钻探水泥面卡钻井壁虚泥饼过厚。鄯平1填井侧钻、钻具断、卡钻定向方位偏离严重

5、，井眼轨迹差早成螺杆钻具断，钻具结构不合理造成卡钻。勒平1完钻通井时划眼煤层垮塌牛平14-13划眼、井漏泥岩缩径膨胀导致划眼，钻遇渗透性漏层。牛平17-14划眼泥岩段缩径、煤层坍塌，井眼轨迹曲率过大。由上表可以看出吐哈油田复杂地层水平井主要存在井眼轨迹控制和井下安全钻井问题，其难点主要有以下几点：1、水平井设计为二维五段制剖面,造斜点高、靶前位移较大,钻具摩阻大、钻井周期长。2、上部地层倾角大,井斜难以控制,加之多套断层的影响，造斜率变化规律不易掌握，轨迹控制难度大。3、油层卡层不准确，需要随时调整井眼

6、轨迹，容易钻成波浪形或阶梯性井眼。4、上部地层含盐膏层、缩径严重，裸眼段长(1200-2800m)，地层压力系统不一，井眼稳定性差,易坍塌。5、测井和固井属于特殊工艺技术，容易发生测井遇阻遇卡，固井水泥倒返、水泥窜等问题。四、复杂地层水平井钻井技术对策1、优化井身结构及井眼轨迹剖面设计，缩短钻井周期。2、直井段采用MWD复合导向钻井技术控制井身质量,斜井段采用地质导向钻井技术,确保地质中靶。3、完善安全钻进技术，优选钻井液体系,辅以工程技术措施减少事故与复杂。4、测井前，加入固体润滑剂,采用钻杆传输测井

7、。5、选择合理的套管串结构，优化水泥浆配方。五、复杂地层水平井钻井技术（一）井身结构的优化设计目前吐哈油田水平井井身结构主要有两种结构①三层套管结构：Ф444.5mm钻头+Ф339.7mm套管+Ф311mm钻头+Ф244.5mm技套+Ф216mm钻头+Ф139.7mm油套优点：减少复杂事故隐患，摩阻扭矩小有利于套管串的顺利下入。缺点：成本高、机械钻速低、钻井周期长。②两层套管结构：Ф444.5mm钻头+Ф339.7mm套管+Ф216mm钻头+Ф139.7mm油套优点：成本低、机械钻速高、钻井周期短。缺点

8、：钻井风险高、摩阻扭矩大、套管下入困难。今年根据不同区块和所钻井深的不同，采用不同的井身结构。如在地层条件复杂、井深超过3000m的鲁克沁区块采用三层套管结构，保证井下安全，在其它区块完钻井深在2000m左右的井则采用两层套管结构，缩短钻井周期，节约钻井成本。（二）井眼轨迹剖面优化设计井眼轨迹剖面设计目前主要采用两种，第一种：二维五段制剖面（直-增-稳-增-稳）该剖面的优点是有充分的调整井段有利于A点中靶；缺点是造斜点高、靶前位移较大，井眼