水平井技術在遼河油田杜84塊的推廣應用

1、89dddbf6d3de9635058a13117ccf6699.pdf水平井技術在遼河油田杜84塊的推廣應用第一章 概 述1.1水平井的發(fā)展歷史水平井鉆井技術的歷史可追溯到19世紀末期，從20世紀80年代國際鉆井界開始深入研究和發(fā)展該技術，90年代大規(guī)模推廣應用。目前已作為常規(guī)鉆井技術應用于幾乎所有類型的油藏。隨著該技術的不斷發(fā)展完善，水平井鉆井的成本已降至了直井的1.2-2倍,水平井產量是直井的4-8倍。水平井鉆井技術已成為提高油氣勘探開發(fā)綜合效益的重要途徑。隨著水平井技術的進步和石油工業(yè)的不斷發(fā)展，實踐中對軌跡控制的精度要求越來越高。不僅一些特殊的油藏需要嚴格限制軌跡位置，同時，隨著分支

2、井以及精確的水平井井網和形狀設計研究的深入，即使油層厚的區(qū)塊，從產能等要求出發(fā)，也對軌跡控制提出了更高的要求。另外，海上油田水平井開發(fā)，由于位移和精度的高要求也會遇到類似的問題，高精度水平井技術研究的內容是這些問題的集中反映。我國的水平井鉆井技術發(fā)展較晚，特別是在薄油層方面。雖然一些油田根據勘探開發(fā)實際，正開始了這方面的工作，但目前多方面仍處于起步摸索階段。特別是工具、儀器等硬件不能滿足要求，急須改進，工藝上更需要有針對性的深入分析研究。我們鉆井一公司在近半年該類井服務中不斷探索實踐，在作業(yè)方和合作單位的支持下，于高精度水平井軌跡控制技術方面取得了一些收獲。1.2水平井施工的難度高精度水平井與

3、普通水平井主要區(qū)別在于：目的層薄，地層傾角和走向等變化大，軌跡設計要求高，軌跡控制調整頻繁，難度大，這就要求在施工中優(yōu)化剖面結構，最大限度減少磨擦阻力和扭矩，為后期水平段施工提供安全基礎。同時，綜合分析研究地層資料，優(yōu)化入窗措施，卡準目的層，在軌跡控制中儀器的測量能力和鉆具組合的調整能力必須保證，以上問題是高精度水平井軌跡控制的主要難題。受儀器、工具等硬件的限制，目前我國的定向井技術水平和世界先進國家存在一定的差距。先進的旋轉導向和地質導向系統(tǒng)應用較少，在水平井施工中主要使用國產常規(guī)動力鉆具和mwd儀器，我們結合我油田實際情況和我公司現有技術手段，還是很好的解決了高精度水平井中和一些技術難題，

4、在曙一區(qū)杜84塊打出了5口難度較大的水平井。第二章 杜84塊的鉆井設計要求及施工難點2.1地質概況：曙一區(qū)杜84塊位于遼寧省盤錦市東郭葦場葦田大隊西南約3km。構造位于遼河盆地西部凹陷西斜坡的中段，北以杜32斷層為界，東邊界為杜79斷層，西部以杜115斷層為界，南以杜205井與曙127454井連線為界。整體上呈一長條狀單斜構造。本次部署目的層為es3上段。該區(qū)塊1990年上報興隆臺油層（es1+2、es3上）含油面積為6.2km2，地質儲量為5647104t。本次部署的水平井均屬于開發(fā)水平井，目的層為沙三段上部，即興組油層。該油層巖性主要為灰色、深灰色泥巖和塊狀砂礫巖。薄片鑒定結果表明，杜84

5、塊興組油層以巖屑砂巖為主，該油層為高孔隙度、高滲透率的儲層。其原油物性為：20時原油密度平均為1.001g/cm3；50地面脫氣原油粘度是16.815104mpa.s；膠質瀝青質含量平均為57.84%；凝固點平均為26.5；含蠟量平均為2.2%。按稠油分類標準，屬于超稠油。杜84斷區(qū)塊興隆臺油層只有一口測壓井，即杜42井，油層中深750m時，壓力為7.35mpa，壓力系數為0.98。由于該區(qū)塊蒸汽吞吐開發(fā)多年，目前地層壓力僅為2.53.5mpa。據杜845141井和杜844943井測溫資料顯示，750m處地溫為34.7，地溫梯度為3.3/100m。其中設計的杜84平44井和杜84平43井位于該

6、區(qū)塊西北部，在sagd試驗區(qū)杜84平45井東北70m處。其南部有一口取心井杜846567井，取心進尺142.7m，心長80.51m，巖心收獲率56.6%。周圍的直井于1997年初投入試采，目前大多數井處于吞吐10輪次以上，平均單井累采油1.15104t，接近吞吐末期。由于井間動用程度差，且附近的井間水平井杜84平45井和杜84平46井取得了第一周期平均累采油4041t的好效果。為了更合理的開發(fā)該區(qū)塊興隆臺油層超稠油，因此進行直井與水平井組合sagd開發(fā)試驗。油層埋深750780m，單井有效厚度最厚達79.8m，最小為20.6m，一般在25m77m之間，平均為52.7m，油層鉆遇率為100%。其

7、中設計的杜84平25井和杜84平27井位于該區(qū)塊東部，距取心井杜53井較近。杜53井取心段為770.59914.23m，取心進尺163.64m，心長110.92m，巖心收獲率77.6%，油砂長57.4m。附近興組（es3上）已有5口水平井于1997年底投入生產，平均吞吐10.5輪次，累計產油11.936104t，平均單井累產油2.387104t，目前平均單井日產24.3t/d，生產效果較好。該區(qū)興組為底水油藏，油層發(fā)育較好，平面上連片分布。油層頂面埋深790m，油水界面為867m。單井解釋油層最大厚度為80.6m，最小為33.7m，一般在40.2m76m之間，平均為54.9m，油層鉆遇率為10

8、0%。2.2鉆井設計2.2.1地質設計簡況表1 杜84塊構造地質分層及巖性地質分層底界深（米）主要巖性描述 平原組210棕色、棕黃色粘土層與灰白色細砂、含礫中細砂巖互層明化鎮(zhèn)組340淺灰白含礫砂巖，砂礫巖及綠灰色泥巖管陶組670砂礫巖，砂巖，中粗砂巖和細砂巖不等厚互層沙一二段800淺灰色砂礫巖，砂礫巖與灰綠色泥巖互層沙三段1200（未穿）巨厚塊狀砂礫巖，礫狀砂巖和灰色淺灰色泥巖2.2.2 工程設計簡況2.2.2.1 5 口水平井井身結構設計表2杜84塊水平井井身結構設計 序號井眼尺寸(mm)井深(m)套管尺寸(mm)套管下深(m)水泥返深(m)一開444.5212339.7210地面二開311

9、.19701010244.59691005地面三開215.911951230177.8(割縫篩管)11931228（不固井）2.2.2.2 5口水平井井眼軌跡設計數據表3 杜84塊水平井井眼軌跡設計數據表井 號杜84平44井杜84平43井杜84平25井杜84平15井杜84平27井軌 跡 類 型直增穩(wěn)增穩(wěn)直增穩(wěn)增穩(wěn)直增穩(wěn)增穩(wěn)直增穩(wěn)增穩(wěn)直增穩(wěn)增穩(wěn)造 斜 點350m430m500m600m600m2.3工程施工難點井網密集，防碰難度大，防碰鄰井套管至關重要，定向造斜時要采取三維繞障施工。造斜點350600m,出表層就定向，上部地層松散，造斜率極低，加之是用311.1mm的鉆頭、采用雙泵大排量鉆進，因

10、此造斜十分困難。上部地層為管陶組，其巖性主要為砂礫巖和粗礫巖，礫徑非常大，對定向造斜極為不利，也給造斜段的井眼軌跡控制帶來了相當難度。由于該地區(qū)是老區(qū)塊，油藏已開采多年，油層地質膠結疏松，當鉆頭鉆至油層后，造斜率非常低，對著陸前造斜非常不利，從而給入靶前著陸帶來很大困難。該區(qū)塊地層埋藏淺，地層巖性變化大，主要巖性為砂巖、砂礫巖和礫巖，但其中有不等厚度的泥巖夾層，由于在砂巖、砂礫巖和礫巖里定向鉆進時實際井眼曲率很低，而在泥巖里鉆進時實際井眼曲率很高，因而給工具造斜率的控制和估計帶來了很大的麻煩。入靶點窗口高度只有2m，這就要求測量和計算精度非常高，再加之測量探管到鉆頭的距離還有1314m測不到，

11、因此給井眼軌跡的準確入靶增加了相當難度。設計244.5mm的技術套管要下至水平段窗口，由于技術套管直徑大，剛性強，這就要求實際井眼的狗腿度不宜太大，否則技術套管就難以下到預定的位置，這也給井眼軌跡控制提出了更高的要求。由于地層埋藏淺，地層松散，因此，一旦下鉆遇阻劃眼，則很容易劃出新井眼，給正常施工帶來影響，而且上部井眼很容易出現“大肚子”現象，對固井質量影響很大。由于地層埋藏淺，地層松散，鉆進速度非?？?，而且管陶組粗礫巖礫徑大，這就給泥漿的攜巖性能提出了很高的要求，一旦井眼凈化不好或凈化不及時，那么很容易造成沉砂卡鉆，和容易形成巖屑床，給下步施工帶來困難。由于該區(qū)塊的油藏屬于稠油，所有生產井都

12、需要采取熱注熱采，采用蒸汽吞吐，因此地溫剃度異常，給泥漿性能的維護帶來很大影響。目的層巖石疏松，膠結性差，水平段鉆進時井壁穩(wěn)定性也是一個很大的問題。第三章 水平井鉆井技術的應用3.1 三維繞障防碰鄰井套管技術的應用該區(qū)塊屬于老區(qū)塊，已打的開發(fā)直井、定向井、水平井數量多，設計井周圍井網密集，防碰難度大，防碰鄰井套管至關重要。一旦不小心把鄰井套管鉆漏，則很容易造成兩口井報廢，那么就會給甲方和鉆井公司造成不可估量的損失。因此在定向造斜時要采取三維繞障施工。具體施工中在防碰問題上我們非常謹慎小心，主要采取了以下有效的措施：開鉆前在設計時就將其周圍的井與設計井進行防碰掃描，根據掃描結果確定出重點防范井，

13、以便在實際施工中加以重點防范。在鉆井施工過程中，隨時將實際井眼軌跡與周圍井進行防碰掃描，隨時確定出實鉆井眼軌跡與周圍井在同深度位置上的空間距離。一旦發(fā)現這個距離小于5m時，就需要采取繞障措施。同時在實際施工中，我們利用無線隨鉆儀器對其周圍的磁場強度進行實施監(jiān)視，一旦發(fā)現磁場強度有異?，F象，說明儀器本身很可能距離鄰井套管不遠了，就立即停止鉆進，召集相關技術人員研究對策，這時決不輕易多打一米。3.2 優(yōu)化井身結構設計這5口水平井的井身結構設計綜合考慮了杜84塊的地質特點、油藏特征、采油工藝特點及鉆水平井的難點等多方面因素。經優(yōu)化后的井身結構設計結果如下：一開井眼444.5mm212m、表層套管33

14、9.7mm210m；二開井眼311.1mm1005m、技術套管244.5mm1003m；三開井眼215.9mm1220m、油層篩管177.8mm水平段長（懸掛于技術套管上）。這種井身結構設計既能滿足稠油熱采的要求，又能減少鉆井過程中的摩阻和扭矩，以及保證井壁穩(wěn)定的問題。3.3 優(yōu)化井身剖面設計參考該區(qū)塊在這之前施工的水平井的井身剖面及施工經驗，優(yōu)選這5口井的井身剖面為直增穩(wěn)增穩(wěn)標準五段制剖面。井身剖面設計結果數據見表6所示。在井身剖面設計時也同時考慮了甲方的要求：在垂深780800m、井斜在4050之間必須有至少25m的穩(wěn)斜段，將來采油時就把采油泵下到該穩(wěn)斜段位置，這是為了延長采油泵的使用壽命

15、。表6井身剖面設計結果表井名杜84-平43杜84-平44杜84-平25杜84-平15杜84-平27井段類型項目造斜點井段深度(m)430350500600598水平位移(m)00000累計水平位移(m)00000垂深(m)430350500600598井斜角()00000第一造斜段井段深度(m)628.88540.47647.11869.31805.98井段長(m)198.88190.47147.11269.31207.98水平位移(m)66.361.0236.95137.9485累計水平位移(m)66.361.0236.95137.9485垂深(m)613.28526.75640.73814

16、.32780.65井斜角()39.7838.0929.4265.5349.91造斜率(/30m)6667.37.2穩(wěn)斜段井段深度(m)734.81729.53723.39895.57830.78井段長(m)105.93189.0676.2826.2624.8水平位移(m)67.78116.6437.4723.918.98累計水平位移(m)134.08177.6674.42161.84103.98垂深(m)694.7675.54707.17825.19796.62井斜角()39.7838.0929.4265.5349.91造斜率(/30m)00000第二造斜段井段深度(m)966.71975.5

17、71007.761012.75981.55井段長(m)231.9246.04284.37117.18150.77水平位移(m)203.31213.51233.29113.61138.57累計水平位移(m)337.39391.17307.71275.45242.55垂深(m)790780846850848井斜角()909089.469089.46造斜率(/30m)6.56.56.57.58水平段井段深度(m)1270.171228.431219.831224.821193.6井段長(m)303.46252.86212.07212.07212.05水平位移(m)303.46252.86212.06

18、212.07212.04累計水平位移(m)640.85644.03519.77487.52454.59垂深(m)790780848850850井斜角()909089.469089.463.4導向復合鉆井技術的應用在現場我們一般根據實際情況選用下述兩套井斜可調整導向鉆具組合。第一套鉆具組合：311.1mm或215.9mm三牙輪鉆頭197mm或165mm單彎螺桿鉆具變扣接頭mwd定位接頭203.2mm或177.8mm或158.75mm無磁鉆鋌2根127mm18斜坡鉆桿2045根+127mm加重鉆桿3040根+158.75mm鉆鋌9根+127mm18斜坡鉆桿第二套鉆具組合：311.1mm或215.9

19、mm三牙輪鉆頭197mm或165mm單彎螺桿鉆具變扣接頭311mm或215mm球形扶正器mwd定位接頭203.2mm或177.8mm或158.75mm無磁鉆鋌2根127mm18斜坡鉆桿2045根+127mm加重鉆桿3040根+158.75mm鉆鋌9根+127mm18斜坡鉆桿在杜84塊的5口水平井的施工中，主要采用第一套鉆具組合，尤其是在下244.5mm技術套管的311.1mm井眼的造斜井段的鉆井中。這套鉆具組合的優(yōu)點在于，在穩(wěn)斜段鉆進中它可以通過鉆井參數的變化來調整井斜，既可以增大井斜角，又可以減小井斜角；在造斜段鉆進中它可以通過鉆井參數的變化來調整井斜變化率，即增斜率，既可以增大增斜率，又可

20、以減小增斜率。第二套鉆具組合的主要優(yōu)點在于它穩(wěn)斜穩(wěn)方位的效果更好，它也可以通過鉆井參數的變化來減小井斜角和減小增斜率。施工實踐表明，第一套鉆具組合通過鉆井參數的調整可以使井斜增斜率從0/10m至0.6/10m之間變化，也可以使井斜降斜率從0/10m至0.8/10m之間變化；第二套鉆具組合通過鉆井參數的調整可以使井斜降斜率從0/10m至1.0/10m之間變化。在實際施工中，根據測斜監(jiān)測結果，利用計算機跟蹤計算，并隨鉆作圖，隨時預測井眼的發(fā)展趨勢，及時調整鉆井參數和鉆井方式，以滿足井眼軌跡控制的需要。若實際造斜率大于設計造斜率，則采用復合鉆井方式即旋轉鉆井方式鉆進，或改變鉆井參數來減小造斜率，使實

21、鉆井眼軌跡盡量接近設計井眼軌跡，確保井眼軌跡控制精度。3.5 精確井眼軌跡控制技術的應用井眼軌跡控制技術是水平井鉆井技術的關鍵技術，水平井的井眼軌跡控制是水平井鉆井中的關鍵環(huán)節(jié)。它的難點主要集中在著陸入窗技術和水平段的控制技術上。在5口水平井的施工中，全部采用無線隨鉆mwd跟蹤測量井眼軌跡數據。在實際施工中，我們采用了勤測量、勤計算、勤分析、勤預測、勤發(fā)現和勤調整的精確井眼軌跡控制技術。所謂勤測量，就是要盡量縮短測量間距，盡可能及時測出距井底最近點的井斜方位數據，從而及時掌握井眼軌跡的最新發(fā)展趨勢。所謂勤計算，就是每測出一點數據后，就要及時進行計算，從而掌握距井底最近井段的井眼曲率，以便根據該

22、數據準確預測測點以下未知井段的井眼曲率。所謂勤分析，就是每測出一點數據后，就要及時進行認認真真的分析研究，以便及時發(fā)現問題。所謂勤預測，就是每測出一點數據后，就要及時進行預測和對待鉆井眼進行設計，以便及時發(fā)現目前井下鉆具組合的造斜能力是否能夠滿足待鉆井眼的設計造斜率的需要。所謂勤發(fā)現，就是根據測量、計算、分析、預測的結果，能夠及時發(fā)現問題，從而能夠及時解決問題。所謂勤調整，就是指根據發(fā)現的問題，從實際情況出發(fā)，及時調整鉆井參數、改變鉆井方式和改變鉆具組合，以達到待鉆井眼的軌跡設計的需要，從而確保實際井眼軌跡精確中靶。水平井施工中控制好實鉆井眼軌跡，使其準確無誤鉆達設計目標靶區(qū)，是水平井施工成功

23、的關鍵和標志。我們根據該區(qū)塊地層松軟、造斜差的特點，選用了工具造斜能力較設計井眼軌跡曲率稍大的1.75和2的單彎中空螺桿。在實際施工中，根據造斜率的實際需要，通過平衡滑動鉆井與旋轉鉆井的井段長度來獲得需要的平均造斜率，由于該地區(qū)地層不穩(wěn)定，巖性變化大，所以，有時也必須根據鉆時和地質人員撈出的砂樣來判斷正鉆地層的巖性，并根據巖性的不同，需要采用不同的鉆井參數，以獲得需要的平均造斜率。只有這樣才能使實鉆井眼軌跡的井斜方位達到設計需要的井斜方位，從而使實鉆井眼軌跡盡量接近設計井眼軌跡。3.6 水平井井眼凈化技術的應用水平井施工中，井眼凈化問題是水平井能否順利進行施工的最重要因素，它是水平井施工取得成

24、功的重要保障。一旦井眼凈化有問題，嚴重時會造成環(huán)空憋堵、井漏、沉砂卡鉆和井壁坍塌等一系列復雜情況的發(fā)生，給鉆井施工將帶來極大的危害。杜84塊地層埋藏淺，巖性主要以砂巖、砂礫巖為主，地層極為疏松，平均機械鉆速非?？?，再加上該區(qū)塊下面管陶組礫巖的粒徑非常大，這就給水平井施工的井眼凈化技術提出了更高的要求。在5口水平井的實際施工中，根據我們對大斜度井和水平井中巖屑輸送機理的研究，著重從泥漿性能鉆井參數和鉆井操作三個方面同時下工夫來改善井眼的凈化狀況和提高泥漿清洗鉆屑的效果。3.6.1 對大斜度井和水平井中巖屑輸送機理的研究只有在對大斜度井和水平井中巖屑輸送機理進行深入研究的基礎之上，才能真正弄清楚影

25、響大斜度井和水平井井眼凈化效率的各種因素，從而對癥下藥，采取相應的措施來有效地提高大斜度井和水平井井眼凈化的效果。 巖屑輸送力學分析在大斜度井和水平井中，巖屑在停泵時泥漿靜止的情況下的受力分析。 巖屑在泥漿中懸浮的狀況下的受力情況如圖1所示。這種情況下，巖屑顆粒只受到兩個力的作用，即巖屑顆粒在泥漿中的重力g和泥漿阻止巖屑顆粒下滑的粘滯力f。當g足夠小，不足以克服泥漿本身的結構力時，則巖屑顆粒的下滑速度v0，即巖屑顆粒靜止懸浮于泥漿中。相反，則巖屑顆粒就會以一定的速度向下滑動。由此可見，巖屑顆粒在靜止泥漿中的下滑速度的大小與其自身在泥漿中的重量g、泥漿本身的結構力和粘滯力f有關。再來看看巖屑顆粒

26、在井筒內未接觸到下井壁之前下滑的距離s。假定停泵時巖屑顆粒距下井壁的距離為s，那么根據幾何關系有如下的等式 s = s / sin 式（1）從這個等式可以看出，巖屑顆粒要接觸到下井壁必須向下滑移的距離s與井斜角有關。即井斜角越大，這個距離越小，那么停泵之后巖屑顆粒有可能很快就接觸到下井壁。相反，井斜角越小，這個距離越大，停泵之后巖屑顆粒要接觸到下井壁需要一定的時間，如果井斜角趨近于0，則巖屑顆粒只有下滑到井底才有可能接觸到井壁。從上述分析不難發(fā)現，在停泵時泥漿靜止的情況下要想使巖屑盡可能懸浮于泥漿中，可以采取如下措施：減小巖屑顆粒在泥漿中的重力g，這個力只與巖石密度和泥漿密度有關，巖石密度是我

27、們無法改變的，只能通過加重泥漿密度來減小巖屑顆粒在泥漿中的重力g。加強泥漿本身的結構力，可以通過增強泥漿的凝膠強度來增大這種結構力。增大泥漿對巖屑的粘滯力f，這個粘滯力f的大小與泥漿的粘度和結構、巖屑顆粒的幾何形狀和粒徑有關，一般來講，我們無法改變巖屑顆粒的幾何形狀和粒徑，但是可以改善泥漿的結構和提高泥漿的粘度來增大泥漿對巖屑的粘滯力f。采取這些措施的目的就是要降低巖屑顆粒的下滑速度v。當巖屑顆粒的下滑速度v一定時，井斜角越小越有利于巖屑顆粒在泥漿中懸浮。反之，井斜角越大，巖屑顆粒越容易沉降至下井壁形成巖屑床。 巖屑在與下井壁接觸的狀況下的受力情況如圖2所示。這種情況下，巖屑顆粒在與井眼平行的

28、方向上所受的合力為：f合 = gcos f= gcos ( f + f )= gcos ( f + gsin ) 式（2）式中g為巖屑顆粒在泥漿中的重力， 為井斜角，f為泥漿對巖屑的粘滯力，為巖屑顆粒與井壁之間的摩擦系數。當f合 足夠小不足以克服靜止泥漿的結構力n結構時，巖屑顆粒就停留在下井壁的某個位置上，此時有如下不等式 0 f合 n結構 式（2）即 0 gcos ( f + gsin ) n結構 式（3）這時，由于巖屑顆粒的下滑速度v=0，則泥漿對巖屑的粘滯力f也為0，因此上式變?yōu)?0 gcos gsin n結構 式（4）從上式分析可以得出如下結論：在停泵時泥漿靜止的情況下，巖屑顆粒在下井

29、壁不下滑的最小井斜角為 gcos gsin 0 式（5） arcctg 式（6）而巖屑顆粒在下井壁下滑的最小井斜角由下面的等式決定 gcos gsin n結構 式（7） arcsin -n結構sqr(2- n結構2-1)/( 2+1) 式（8）綜上所述，在大斜度井和水平井中，在停泵時泥漿靜止的情況下，井斜小于式（8）所決定的井斜角井段的巖屑顆粒都趨于堆積在井斜為式（8）所決定的井斜角的井段。而這個臨界井斜角的大小與巖屑顆粒本身的密度、形狀、粒徑以及泥漿的密度、結構力和井壁狀況等因素有關。在大斜度井和水平井中，巖屑在開泵時泥漿循環(huán)的情況下的受力情況就變得比較復雜化了，在這里就不作具體的受力分析，

30、只對巖屑顆粒在受到各種力的合力時的輸送流動方式進行簡單分析，從而找出在大斜度井和水平井中影響泥漿攜砂的主要因素。巖屑輸送流動方式巖屑在開泵時泥漿循環(huán)的情況下，對泥漿攜砂和井眼凈化的起決定作用的力是泥漿對巖屑顆粒的粘滯力f，而這個粘滯力f的大小和方向是由泥漿性能、環(huán)空返速、環(huán)空尺寸和偏心度以及泥漿的實際流動特點所決定的。國外專家的研究發(fā)現，在大斜度井和水平井中，巖屑循環(huán)泥漿混合體在環(huán)空中的方式有以下三種方式： 非均勻懸?。涸谶@種流動方式中，較大的舉升力足以克服使巖屑下沉的重力分量，可使巖屑離開下井壁懸浮在循環(huán)泥漿中。但此時環(huán)空斷面巖屑的濃度呈梯度分布，下半部環(huán)空巖屑濃度較高。這種情況常發(fā)生在高流

31、速產生較大舉升力和井斜角較小形成巖屑床的重力分量較小的條件下； 獨立的巖屑床沙丘：當循環(huán)泥漿流速降低而井斜角增大時，舉升力仍起作用但不能使巖屑保持懸浮狀態(tài)。此時，與拖曳力相反的重力分量減小，拖曳力增強到足以帶動巖屑前移，因而這種流動方式是舉升力和拖曳力綜合作用的結果。這種情況經常發(fā)生在循環(huán)泥漿粘度較低并且為紊流的條件下。連續(xù)移動的巖屑床：當循環(huán)泥漿粘度較高并為層流時，巖屑床同泥漿的粘滯力拖曳向前移動，在井眼下井壁形成可移動的巖屑床。如果泥漿流速進一步降低，舉升力和拖曳力都不能使巖屑床向前移動，這種情況下就會形成不同厚度的穩(wěn)定巖屑床，這是我們在鉆井施工過程中要竭力避免的情況。3.6.2 現場應用

32、的井眼凈化技術和解決措施在大斜度井和水平井中，井眼凈化的任務和目的就是要將井筒內的鉆屑清除干凈，防止巖屑床的形成。由于在實際施工中我們不可能做到使井筒內徹底干凈，一點殘余鉆屑都沒有，因此，我們只能通過不斷提高泥漿的攜砂效果和盡量防止巖屑床的形成等措施來解決井眼凈化問題。在對大斜度井和水平井中巖屑輸送機理的研究中我們注意到，泥漿對巖屑顆粒的懸浮作用對提高泥漿的攜砂效果和防止巖屑床的形成都具有非常重要的意義。提高泥漿對巖屑顆粒的懸浮能力，使巖屑顆粒盡量懸浮于泥漿中而不致接觸下井壁，不但有利于提高泥漿的攜砂效果，而且很明顯可使止巖屑床的形成的可能性降至最小。增加泥漿對巖屑顆粒的懸浮能力的主要措施是提

33、高泥漿的凝膠強度、靜切力和粘度。提高泥漿的凝膠強度的泥漿添加劑包括懷俄明土、某些聚合物增稠劑和一些不同的絮凝劑。同時，活動鉆具包括旋轉鉆柱和起下鉆也有助于巖屑顆粒在泥漿中的懸浮。為了提高泥漿的攜砂效果，采取了以下措施： 改善泥漿性能 選用合適的泥漿類型。根據我們在杜84區(qū)塊鉆定向井使用泥漿的經驗，使用聚合物混油鉆井液非常適合鉆該區(qū)塊的地層，在此基礎上對泥漿性能加以改善，就可以適用鉆該區(qū)塊的水平井了。 合理的泥漿性能設計。通常，在同一口井中，某一井段中的最優(yōu)井眼凈化參數不一定適用于另一井段。但是我們在進行泥漿性能設計時，為獲得最佳井眼凈化效果，充分考慮了使全井最關鍵井段即井斜角為40 60的井段

34、的井眼凈化問題最小。 在井眼穩(wěn)定性和其它方面允許的情況下，盡可能提高泥漿密度，以增加泥漿懸浮鉆屑的能力，有助于井眼凈化。 加入包括懷俄明土、某些聚合物增稠劑和一些不同的絮凝劑在內的泥漿添加劑來提高泥漿的低剪切率粘度和凝膠強度，以改善層流條件下井眼凈化能力。 保持恰當的泥漿流變性。強化固控設備保證四級凈化，確保固控設備的使用率，降低鉆屑固相含量，有利于泥漿流變性的控制。 提高泥漿在環(huán)空中的流速和剪切速率從對大斜度井和水平井中巖屑輸送機理的研究中不難發(fā)現，巖屑輸送在很大程度上是環(huán)空流速的作用，鉆屑在井眼內向上輸送時的流動形態(tài)取決于泥漿的懸浮特性和泥漿流速。因此，提高環(huán)空返速總會增加井口或移動中的巖

35、屑濃度，從而能夠改進井眼凈化效果和降低巖屑床厚度。增大泵排量和鉆具外徑就能提高泥漿在環(huán)空中的流速和剪切速率。在地面機泵條件允許的情況下，現場采用兩臺3nb1300泵170mm和160mm雙泵鉆進，排量可達到4555l/s，保證環(huán)空返速控制在11.5m/s。 在不同井斜角的井段采用不同的泥漿流態(tài)在井斜角低于45的井段和沖蝕敏感性地層中，使泥漿在井眼環(huán)空內保持層流狀態(tài)，并使泥漿的屈服值保持盡可能高，這樣就能使泥漿在該井段產生最佳的井眼清潔效果。而在井斜角為5590的井段和堅硬地層中，采用紊流狀態(tài)下的低粘度泥漿能夠提供良好的凈化效果。為了防止巖屑床的形成和盡可能破壞巖屑床，采取了以下措施： 在泥漿中

36、加入包括懷俄明土、某些聚合物增稠劑和一些不同的絮凝劑在內的泥漿添加劑來提高泥漿的凝膠強度和靜切力，以提高泥漿對巖屑顆粒的懸浮能力，使巖屑顆粒盡量懸浮于泥漿中而不致接觸下井壁。 降低鉆進速度，并大排量充分循環(huán)鉆井液，使用好固控設備，盡可能使井筒內的泥漿保持干凈，控制泥漿內的巖屑固相含量。 盡可能多的活動鉆具，包括旋轉鉆具和上下活動鉆具，有利于巖屑顆粒在泥漿中的懸浮和泥漿攜砂。 定期短起下鉆和劃眼，能起到攪動鉆屑并將其從井眼中清除出來的作用。第四章 水平井鉆井綜合技術指標完成情況4.1 5口水平井的施工情況和綜合技術指標完成情況如表4所示。表4 5口水平井施工情況表井 名杜84平43杜84平44杜

37、84平25杜84平15杜84平27一開日期5月18日6月5日5月25日6月19日7月9日二開日期5月19日6月6日5月27日6月22日7月10日三開日期5月30日6月15日6月8日7月4日7月20日完鉆日期6月1日6月16日6月9日7月5日7月20日完井日期)6月3日6月19日6月13日7月7日7月23日實際井深(m)1273.741240121912171195.54鉆井周期(d)1714.519.716.414.9建井周期(d)2015.525.72314.9機械鉆速(m/h)14.1514.759.0715.6419.76純鉆進時間(h)91841157860起下鉆時間(h)876315

38、414478使用鉆頭(只)334234.2 5口水平井靶點指標情況（表5）。5口水平井都精確入窗，軌跡達到了甲方地質要求。各井的靶點中靶數據見表5。表5各井靶點中靶情況井名杜84平43杜84平44杜84平25杜84平15杜84平27入靶井深(m)973.18987.451004.61998.06978.15入靶垂深(m)790.64779.01845.14850.52848.86水平位移(m)337.38389.52305.75274.29242.26縱距(m)下：0.64上：0.99上：0.86下：0.48下：0.86橫距(m)右：2.07右：2.78左：0.22右：0.07左：0.014.3 5口水平井綜合技術指標完成情況如下：井身質量、固井質量均為100%，事故率、復雜率為零。5口水平井總進尺6145.30m，平均井深1229.06m，平均鉆井周期16.5d，平均建井周期19.82d，平均機械鉆速14.67m/h，平均口井使用鉆頭3只。第五章 取得的成果及認識5.1 取得的成果在杜84塊施工的5口水平井獲得了巨大成功，并取得了豐碩成果，整個施工，周期短，鉆井速度快，井身質量高。突出表現在以下幾個方面： 通過多項新技術的應用，使得鉆井一公司在杜84塊施工的5口水平井達到了周期短、速度快、軌跡控制精度高、安全生產無事故的既定目標，創(chuàng)多項遼河鉆井新紀錄。把該區(qū)塊水平井平均鉆井周