水平井的探索

1、水平井的探索九十年代以來，國內(nèi)外水平井技術(shù)發(fā)展迅速，隨著鉆井技術(shù)的發(fā)展，先進的測量儀器和井下動力鉆具以及軟件技術(shù)的不斷應(yīng)用，近幾年來，在越來越多的地區(qū)成功打出水平井，提高了產(chǎn)量，避免了地理條件的限制，同時節(jié)約了土地的資源。在這里主要介紹塔里木水平井的鉆井水平，在塔里木的鉆井市場，幾乎各鉆井公司依靠自身的技術(shù)和裝備或憑借技術(shù)服務(wù)公司的協(xié)助，在許多區(qū)塊成功鉆完水平井。鑒于水平井能在油氣層橫向穿越、達達延長了產(chǎn)油井段、提高采收率，可以使在直井中日產(chǎn)幾十噸產(chǎn)能變成日產(chǎn)幾百噸的產(chǎn)能，以極小經(jīng)濟投入產(chǎn)生極大的經(jīng)濟效益，這是直井無法比優(yōu)越性，可以展望水平井在各油田具有廣闊的發(fā)展前景。塔里木的水平井聚國內(nèi)外水

2、平井的先進技術(shù)精華，又根據(jù)塔指的實際，有自身的獨到之處。下面所述的對塔里木水平井的一些認識，由于我所鉆的水平井僅有幾口井，難免對水平井的認識有所浮淺和片面，但期望在越來越多的水平井實踐中逐步提高和深化，對川局鉆井水平的提高做出自己的一點貢獻。一、 塔里木水平井的一些常規(guī)作法1、 導眼和回填 為了獲得更好的經(jīng)濟效益，定向造斜前，先鉆一口直井，經(jīng)電測后，確定產(chǎn)層的厚度與井深，視情況再校正A點與B點的深度。對油氣層預(yù)測有足夠把握的水平井，也可不打?qū)а邸ｃ@導眼一般采用8 1/2鉆頭。后打懸空水泥塞回填至造斜點。2、 水平井井身結(jié)構(gòu)塔指水平井的井身結(jié)構(gòu)一般為：（1） 表層用17 1/2鉆頭，下13 3/

3、8套管（有的區(qū)塊也取消此層套管）。（2） 用12 1/4鉆頭至A點，下9 5/8套管。 （3）用8 1/2鉆頭鉆完水平井段，下7套管+5 1/2套管+5 1/2篩管。3、 水平井一般采用三段制的井身剖面所謂三段制的水平井剖面即是“直增穩(wěn)（水平）”剖面，采用這種剖面是由于：（1）井下動力鉆具可以滿足深部井眼造斜的要求。（2）對于水平井來說是最簡單的井深剖面，而簡單的井深剖面往往可以使得施工程序簡化。（3）可以避免因造斜點過高所發(fā)生的各種不利因素或事故（如造成斜井段無謂的延長；因造斜點以下斜井段太長易使造斜點處拉出鍵槽；斜井段的增長會隨之使得鉆具的磨擦阻力增加，等等）。如在TZ401水平1井的大半

4、徑鉆井中由于設(shè)計剖面不合理，造成十幾次的卡鉆事故的發(fā)生。有些水平井設(shè)計的增斜段在其中間插一穩(wěn)斜段，這樣水平井也就成了所謂的設(shè)計五段制，即“直增穩(wěn)增穩(wěn)（水平）”。但實際上，中間的穩(wěn)斜段往往是為了調(diào)節(jié)施工中因造斜率的不盡人意而造成的偏差，所以，這個穩(wěn)斜段可以認為是個緩沖區(qū)，施工中可長可短，有時完全消失。比如說，在造斜過程中，用鉆盤造斜有時難以達到預(yù)期的造斜率（較少出現(xiàn)造斜過快的現(xiàn)象），這樣，所留的造斜段會因轉(zhuǎn)盤造斜的緩慢而補償貽盡。盡管一些水平井設(shè)計了這樣的穩(wěn)斜段，很少會實際動用穩(wěn)斜鉆具打這段。（3） 水平井的靶區(qū)塔指水平井的規(guī)定靶區(qū)一般為“矩形盒子”或“扇形盒子”。這區(qū)別于一般定向井所規(guī)定的具有

5、一定靶區(qū)半徑的圓形靶區(qū)。這種“盒子”靶區(qū)是以AB為盒子的長，并以AB為中線，規(guī)定了上下、左右的移動范圍，從而形成了盒子狀的靶區(qū)。塔指水平井的水平段一般規(guī)定為300米左右（400米以上的水平段到最后往往打不下去而失敗，主要是鉆壓加不到鉆頭上去或頻繁發(fā)生卡鉆事故）；一般矩形方盒高度不超過2米（最多有3米，最少有1米）；左右擺動不超過10米（矩形靶區(qū)），或A點擺動不超過10米、B點擺動不超過15米（扇形靶區(qū)）?？梢姡捎谟蜌鈱拥南拗?，塔指對靶區(qū)的要求是比較嚴格的，尤其是上下擺動范圍需謹慎控制。4、 水平井的工具（1）、215.9mm井段一般采用工具有11.175度單彎螺桿，有的也采用雙彎螺桿，定向接

6、頭，無磁鉆桿，MWD短節(jié)（進口或國產(chǎn)的），脈沖接收傳感器，跟蹤計算的計算機。（2）、 小井眼短半徑水平井采用的工具有：2.53.5度單彎螺桿、定向接頭，無磁鉆桿、無磁鉆桿，有線測斜絞車加計算機。6、MWD的工作原理 測斜探管與MWD連接一起，MWD儀器里有一個轉(zhuǎn)子，在泥漿動能的沖擊下，產(chǎn)生脈沖信號通過泥漿傳遞上來，經(jīng)過脈沖接收器傳遞給計算機處，就能隨時了解井斜、方位的變化，及時了解軌跡情況。7、水平井的鉆具組合水平井的各施工段的鉆具組合一般是：（1）上部直井段采用鐘擺鉆具（以大鐘擺效果較佳）。（2）造斜段與水平段用：鉆頭+單彎（1.5或1.75度有的采用雙彎）（水平井段11.25度）+定向接頭

7、+無磁鉆鋌+MWD短節(jié)+無磁鉆桿+斜坡加重鉆桿+隨鉆震擊器+斜鉆桿（3）用單扶正器增斜（扶正器加在距鉆頭位置1米左右）。（4）用剛性滿眼鉆具穩(wěn)斜。造斜點以下斜坡鉆桿加加重鉆桿，除無磁鉆鋌以外不用普通鉆鋌 。8、水平井的完井（1）、完井電測采用鉆桿傳輸電測（2）、砂巖產(chǎn)油層水平井完井與直井完井的一個不同之處在于測油層套管聲幅后還應(yīng)打通5 1/2篩管與上部5 1/2套管之間的附件阻隔，并通井到底。（3）、灰?guī)r地層中鉆水平井采用裸眼完井二、對塔里木水平井的鉆井技術(shù)措施：以上已對塔里木水平井的常規(guī)作法做了描述，現(xiàn)在將以我在塔里木地區(qū)所鉆水平井的實踐，談下自已所運用的鉆井技術(shù)措施：1、 鉆頭的選擇水平井

8、一般在上部直井段牙輪鉆頭，有些水平井在上部直井段采用PDC鉆頭以完成大部分進尺。在造斜段及水平段多采用牙輪鉆頭，有的在水平段也可下PDC鉆頭。2、 水平井的鉆井參數(shù)在上部直井段，用12 1/4鉆頭和鐘擺鉆具組合，根據(jù)井斜和位移情況。需要適當調(diào)節(jié)鉆壓，一般控制在1824噸；轉(zhuǎn)盤增斜的鉆壓根據(jù)增斜的要求靈活掌握，可控制在1420噸左右。井下動力鉆具的加壓應(yīng)主要視泵壓的變化進行增減，以能使動力鉆具鉆速最快為宜。全井應(yīng)用大排量，保證較高的環(huán)空返速以有效地清理巖屑床和滿足井下動力鉆具的驅(qū)動力。3、 注意摩阻對鉆壓的影響定向造斜后，隨著斜井眼的增長，井壁摩阻對鉆壓的影響將越來越顯著地表現(xiàn)在指重表所顯示的鉆

9、壓并不真正是加到鉆頭上的實際鉆壓，這就要求司鉆在加壓時看地面顯示的工具面角，有時加壓到2030噸工具面角才不能跑。特別是到了水平井段長了時鉆壓被摩阻抵消無法鉆進，這時只能通過起下鉆通井來消除摩阻，再恢復(fù)鉆進。4、 水平井對泥漿的要求水平井施工條件復(fù)雜，為保證安全、優(yōu)質(zhì)、快速的目標，泥漿至關(guān)重要，所以，打好水平井，泥漿是關(guān)鍵：（1）泥漿摩擦系數(shù)應(yīng)在0.01以下，具有良好的潤滑性，含油要求在520%，為順利起下鉆創(chuàng)造良好的條件，同時也克服影響鉆壓真正傳至鉆頭的摩阻。（2）泥漿應(yīng)低含砂、低失水、形成優(yōu)質(zhì)泥餅，從而保證井壁穩(wěn)定，井眼規(guī)則，并能減小井壁對井下動力鉆具的摩阻。為此，應(yīng)使用適當?shù)慕凳畡┎⑼?/p>

10、時加強泥漿的四級凈化，最大限度地清除泥漿中的有害固相。（3）泥漿要有較高的切力、粘度和較好流變性，提高泥漿的懸浮攜屑能力，避免在斜井段形成巖屑床，造成井下復(fù)雜。（4）泥漿比重應(yīng)滿足平衡地層壓力，同時加入油層保護劑保護油氣層。（5）泥漿性能要保持穩(wěn)定，處理前要做好小型試驗，對水平井的不同井段應(yīng)具有相應(yīng)的泥漿性能和應(yīng)付措施，但應(yīng)平穩(wěn)過渡，盡量避免大幅度的調(diào)整，以免引起井下復(fù)雜。5、 水平井安全技術(shù)措施（1）根據(jù)設(shè)計和井下情況優(yōu)選鉆井參數(shù)和簡化鉆具結(jié)構(gòu)，保證井眼曲線平滑流暢。（2）優(yōu)化泥漿性能，達到低摩阻、低失水和良好的潤滑性能和泥餅質(zhì)量，并具有足夠的攜屑能力。（3）滿足排量和泵壓的要求，有效清理井

11、底和掃除下井壁的巖屑床。（4）加強四級凈化，消除有害固相，維護井下動力鉆具的使用壽命，加快下部井段的鉆井速度。（5）要求每鉆進3050米及時短起下鉆和通井劃眼，保證起下鉆暢通無阻。（6）水平井各井段的鉆具要帶隨鉆震擊器，但不能進入造斜點以下。（7）要及時倒換斜井段的鉆具，防止鉆具疲勞折斷。（8）每次起下鉆應(yīng)認真檢查鉆具，并應(yīng)及時進行探傷，發(fā)現(xiàn)有缺陷者，要甩出換新，并作好標記，不再下井。6、 水平井安全操作注意事項（1）送鉆要均勻，嚴禁溜鉆、頓鉆，以免造成井下動力鉆具的損壞或?qū)е缕渌鹿屎蛷?fù)雜。（2）起下鉆要平穩(wěn)，按有關(guān)指令控制起下鉆速度，嚴禁猛提猛放，以免造成抽吸或壓力激動而導致井塌、井漏等后

12、果。（3）循環(huán)時要大幅度活動鉆具，防止定點沖刷井壁。（4）接單根要快，測斜要利索，嚴禁鉆具在井下長時間靜止造成粘附卡鉆。（5）井下動力鉆具下井前在井口要試運轉(zhuǎn)正常，否則不得入井。（6）密切關(guān)注各種儀表顯示，發(fā)現(xiàn)異常，分析井下情況，采取果斷措施。（7）對入井的特殊工具，作好記錄并劃出草圖。 （8）劃眼一般采用加壓點劃后再提起來連續(xù)劃眼，避免劃出新井眼。7、 水平井技術(shù)資料的收集和整理 水平井難度大，施工程序復(fù)雜，按有關(guān)要求收集和整理技術(shù)資料也就更加重要，這主要是因為：（1）有利于全面掌握水平井的施工過程和設(shè)計的運行情況。（2）有利于對井下情況的正確分析和判斷。（3）有利于分析和比較各種工具和技術(shù)

13、參數(shù)的實際效果，取得實驗室所不能得到的第一手資料。（4）有利于總結(jié)經(jīng)驗教訓，明是非，知得失，提高水平井的技術(shù)水平。附： T501CH小井眼側(cè)鉆水平井T501CH是一口今年在塔河油田老井側(cè)鉆水平井的典型成功井，它的順利完成標志著小井眼水平井技術(shù)的進一步提高，同時提高老井產(chǎn)能或復(fù)活指明了方向，也給我們四川打短半徑小曲率水平井帶來了希望。一、基本情況T501CH是我隊承鉆的一口側(cè)鉆水平井，回填老井后掃水泥塞至造斜點井深5450.00m，于4月12日7：20下入3º單彎定向組合，開始定向鉆進。于4月30日2:00鉆進至A點井深5573.85m，于5月10日13:00鉆進至設(shè)計B點井深5777

14、.00m（用28天），到2003年5月19日鉆完加深進尺至井深5931.00m，于2003年5月19日23:00完鉆，5月31日23:00完井。節(jié)約鉆井周期7.87天，鉆機月 1.68 臺月，鉆機月率 286.31 米/臺月，平均機械鉆速 1.74 米/小時。序號項 目內(nèi) 容1井 位 坐 標(X)：4582974.179米 (Y)：15256856.938米2地 面 海 拔935.838米3地 理 位 置位于S90井東南約130º方位，平距2.42Km，S70井北北東約9º29方位，平距3.27Km4構(gòu) 造 位 置位于艾協(xié)克北鼻狀構(gòu)造上5設(shè) 計 井 深5774.33米6實

15、際 井 深5931.00米7B點設(shè) 計 垂 深5527.50米8B點實 際 垂 深5529.17米9設(shè)計造斜井深5450.00米10設(shè)計A點（位移）5571.74米（77.50米）11實際A點（位移）5573.85米(77.49米)12設(shè)計B點（位移）5774.33米(280.09米)13實際B點（位移）5776.52(280.07米)14最大井斜/閉合方位90.81º/127.16º15靶半高靶半寬靶半長510202.59米16開 工 時 間2003年3月15日0:0017開 鉆 時 間2003年4月12日7:2018完 鉆 井 深5931.00米19完 鉆 層 位奧陶系

16、20完 鉆 時 間2003年5月19日23:0021完 井 時 間 2003年5月24日16:0022完 井 方 法裸眼完井23鉆 井 周 期37.55天24完 井 周 期62.55天25建 井 周 期97.55天26鉆 機 臺 月1.68臺月27鉆 機 月 率286.31米/臺月28平均機械鉆速1.74米/小時地層：奧陶系/巖性：灰?guī)r產(chǎn)油層：為裂縫二、水平井數(shù)據(jù)基本情況造斜點 數(shù)據(jù)項目設(shè)計實際備注井深（m）5450.005450井斜（°）00方位（°）/水平位移（m）00A點井深（m）5571.745573.85A點數(shù)據(jù)采用插入法計算。垂深（m）5527.505526.8

17、7井斜（°）90.0089.8方位（°）125.13124.91靶心距（m）/1.21橫距（m）/1.04縱距（m）/0.63B點井深（m）5774.335776.52B點數(shù)據(jù)采用插入法計算。垂深（m）5527.505529.17井斜（°）90.0087.97方位（°）125.13127.16靶心距（m）/1.69橫距（m）/0.26縱距（m）/-1.67C點井深（m）5857.005856.56第一次加深80m垂深（m）5527.505530.44井斜（°）90.0089.02方位（°）125.13126.23靶心距（m）/3.52

18、橫距（m）/2.94縱距（m）/1.93D點井深（m）5881.005880.56第二次加深24m垂深（m）5527.505530.69井斜（°）90.0089.57方位（°）125.13125.72靶心距（m）/3.90橫距（m）/3.19縱距（m）/2.25E點井深（m）5881.005931.00第三次加深50m垂深（m）5527.505531.03井斜（°）90.0089.76方位（°）125.13125.68靶心距（m）/4.40橫距（m）/3.53縱距（m）/2.62斜井段井段（m）54505571.7454505573.85段長（m）121

19、.74123.85全角變化率（°/30m）22.2021.80最大造斜率（°/30m）22.2051.30剖面類型直增穩(wěn)直增穩(wěn)水平段井段（m）5571.745774.335573.855931.00段長（m）202.59357.15靶前位移（m）77.577.49全井水平位移（m）280.09434.53最大橫距（m）/最大縱距（m）/出靶點無無12井身垂直剖面圖1. 3水平投影圖三、井身結(jié)構(gòu)開 鉆次 序井 段(m)鉆頭尺寸(mm)套管外徑(mm)套管下深(m)水 泥返高(m)一開0500.00444.5339.7498.00井 口二開3900.00311.15244.53

20、898.00井 口三開5437.10215.9177.83741.765433.904335433.93741.76四開54335931149.2裸 眼四、側(cè)鉆造斜至A點（54505573.85m）基本情況1鉆井參數(shù)鉆 壓KN轉(zhuǎn) 速rpm排 量l/s泵 壓MPa1050螺 桿1517192泥漿性能 比 重粘 度失水動切塑粘PH含砂1.081.104651668151810.50.23基本情況2003年4月12日7:20用3º單彎從5450.00m鉆進至井深5462.50m，發(fā)現(xiàn)螺桿定子損壞。起鉆換3º螺桿又鉆進至井深5488.38m ，在測深5480m、井斜達26.47&#

21、186;、方位119.9º，造斜率為1.1º/m，估計井底井斜34º且井斜超前；于是起鉆下入Ø145mm雙母扶正器通井劃眼到井底,再用4噸鉆壓鉆進到井深5498m起鉆。下入2.5º單彎螺桿用40KN鉆壓鉆進至井深5506.42m,在連續(xù)測斜至井深5498m、井斜只有29.87º、方位130.51º。前面用的3º單彎螺桿造的斜根本不是所預(yù)計的井斜那么大，比設(shè)計的井斜還滯后8º10º,不得不起鉆下入3.5º的螺桿全力造斜。在造成斜中使用鉆壓2040KN、控制每米鉆時在50分鐘左右，當鉆進到

22、井深5519.85 m,泵壓突然升高1MPa起鉆檢查,結(jié)果是螺桿損壞。為考慮到下一步起下鉆順利,又下入雙母扶正器通井清砂劃眼，在劃眼中，嚴格控制劃眼鉆壓與轉(zhuǎn)速，避免鉆具事故的發(fā)生，劃眼到底后測多點。測深5520.00m、井斜46.88º、方位134.5º，還比設(shè)計的井斜滯后5º；起鉆繼續(xù)下入3.5º單彎螺桿,用40KN鉆壓定向鉆進至井深5534.00m，在測深5530.00m、井斜60.91º、方位127.9º，已經(jīng)達到了設(shè)計的要求；然后起鉆下入3º單彎螺桿定向鉆進到井深5566.08m，在測深5558.00m、井斜84.6

23、5º、方位123.3º，然后下入0.75º螺桿鉆進至A點5573.85m"平穩(wěn)著陸”。鉆進A點用時17.77天，比設(shè)計少用2.23天。五、水平段鉆進（5573.855777.00m）基本情況1鉆井參數(shù)鉆 壓KN轉(zhuǎn) 速rpm排 量l/s泵 壓MPa4090螺 桿+3015192泥漿性能 比 重粘 度失水動切塑粘PH含砂1.105360568101518100.23水平段鉆進基本情況2003年4月30日用0.75螺桿加轉(zhuǎn)盤(30 rpm )鉆進，參數(shù)：鉆壓5060KN、轉(zhuǎn)速 螺桿+30 rpm、排量15l/s、泵壓19MPa鉆進至井深5593.5m，巖屑返出

24、很少，通過提粘切巖屑返出還是很少。為了找出原因起鉆下入Ø145mm雙母扶正器通井處理泥漿，結(jié)果循環(huán)調(diào)整泥漿性能巖屑返出還是很少，說明地層巖屑較破碎，巖屑細小不易沉定。故繼續(xù)下入0.75º螺桿鉆進。在水平段鉆進中要轉(zhuǎn)盤加螺桿鉆進才能傳鉆壓，加快鉆井速度，在鉆進中及時了井斜的變化，一但軌跡有偏離或井斜降要及時定向糾過來。另外每鉆進50m要短起下破碎沉砂床的形成，避免造成井下的復(fù)雜。在水平段用0.75º螺桿鉆進中（井段5573.855657m），用鉆壓50KN鉆進，井斜容易往下降,只好用螺桿定向鉆進，這樣增加了螺桿定向鉆的時間，減少了轉(zhuǎn)盤帶螺桿鉆進的時間，影響了鉆井的速

25、度。在井段56575777m用1º螺桿，鉆井參數(shù)與0.75º螺桿鉆進的參數(shù)相同，但井斜變化不大，幾乎整過井段都是轉(zhuǎn)盤帶螺桿鉆進。于2003年5月10日1:30順利鉆進到B點井深5777.00m，于10日13:00起鉆完，這樣提高了鉆井速度，縮短了周期，實際用了10.46天，比設(shè)計15天少用4.54天。在鉆到B點后，接到甲方的通知，要求本井加深80m（井深5857m），于是又下入1º螺桿，用參數(shù)鉆壓：6090KN、轉(zhuǎn)速：螺桿+30rpm、排量：15l/s、泵壓19MPa定向鉆進15米后又用轉(zhuǎn)盤帶螺桿鉆進，于5月15日12:40順利鉆進到井深5857.00m。5月16

26、日11：00接到甲方的通知，要求本井加深1015m盲打，于是下入0.75º螺桿用參數(shù)鉆壓：70KN、轉(zhuǎn)速：螺桿+30rpm、排量：15l/s、泵壓19MPa鉆進，當鉆進到井深5881.70m時油氣顯示較好，甲方通知在此基礎(chǔ)上再加深50m（鉆到井深5931.00m），到2003年5月19日9:00鉆進到5931.00m，于5月19日23:00完鉆六、側(cè)鉆水平井技術(shù)措施1、 在地面上要全面對入井螺桿進行檢查，試運轉(zhuǎn)才能入井。2、 對入井鉆具要求丈量準確，全面檢查鉆具是否完好，在鉆進到水平段之前要求對進入造斜段的斜坡鉆具探傷，才能避免鉆具事故的發(fā)生。3、 每一趟下鉆至7懸掛處把泥漿灌滿，避

27、免環(huán)窒空的砂子堵塞螺桿。4、造斜段每鉆進3050m（水平段50m）要下扶正器劃眼清砂，使其軌跡光滑起下暢通。5、下鉆遇阻不超3T否則轉(zhuǎn)方向試下不得劃眼，不行就起鉆劃眼；起鉆上提不超5T。6、造斜井段要及時測斜，做到每測一點了解造斜工具的造斜率。7、造斜時要求嚴格控制送鉆速度在每米2小時左右，避免造不出去。七、鉆具組合井 段（m）鉆 具 組 合備 注5450.00 m5488.38m149.2mm鉆頭+121mm3º單彎螺桿´1根+331´310定向接頭+88.9mm無磁´1根+88.9mm斜坡鉆桿´15根+88.9mm斜坡加重´35根+88.9mm 鉆桿´150根+311 ´410+127mm斜坡鉆桿定向造成斜組合5488.38m5498.00 m149.2mm鉆頭+145mm雙母扶正器´1只+88.9m