浅薄层水平井钻井技术
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【摘要】浅薄层水平井在钻井施工中，容易发生划眼出新眼、卡钻、完井工艺失败等复杂情况和事故。通过对地层特点、轨迹控制、完井工艺等分析，确定了浅薄层水平井的钻井施工难点和要点，制定了技术措施，在施工中实施并取得了较好的效果。
【关键词】浅层 水平井 固井 完井
1 概述
随着油田的不断开发，浅层薄层油气层越来越得到重视。而浅层薄层油气层由于油气层薄、油性粘稠、开采出砂严重等情况，给采油工艺造成困难，采用热采水平井筛管完井工艺可以解决浅层薄层油气层的开发难的问题。由于地层埋藏浅、地层松软、地层造浆性强，油层薄、特殊工具使用多等因素，浅薄层水平井的施工给钻井技术提出了更高的要求。通过对地层特点、钻井工艺的要求的分析，确定了施工要点，制定了施工措施。
2 地层及水平井完井工艺简介
胜利油田施工的浅层水平井大多开采井深（垂深）在1500米以内的油层，这些井大多钻遇地层为平原组、明化镇组、馆陶组、东营组，地层地质年代新、埋藏浅、地层松软、造浆性强、易垮塌。胜利油田的浅层水平井水平位移多在260米～700米，水平延伸段在100米～400米之间，完井套管串为：177.8mm盲板+防砂补偿器+充填防砂装置177.8mm防砂筛管串+177.8mm套管X1根+盲板+短套管1根+管外封隔器+短套管1根+管外封隔器+短套管1根分级箍+套管串+热应力补偿器+套管串+水泥胀封管外封隔器+套管串。
3 施工难点分析
地层埋藏浅、地层松软，容易造成井径扩大率大，固井质量受到影响；地层造浆性强，井眼清洗困难，容易造成复杂情况和事故；地层松软，油气层薄，井身轨迹控制难度大；高造斜率和松软的地层，在定向段易形成键槽，造成携砂困难和卡钻事故；井眼曲率大，动力钻具的使用，对钻具管理和使用提出了较高要求；特殊工具的使用，给钻井施工提出严格要求；完井工具多、工艺要求不统一，容易造成工艺失败或复杂情况；直井段短、井眼曲率大，套管下入困难；钻分级箍和盲板，影响固井质量及造成套管破损和断开。
4 施工要点
通过以上难点的分析，可以确定浅薄层水平井的施工要点：
（1）优化钻井液性能，保障井径扩大率和井眼的安全；
（2）控制井身轨迹，保证井身质量和安全施工；
（3）加强钻具管理，防止钻具事故；
（4）强化设备管理和岗位操作，满足钻井工程的要求；
（5）加强预防，避免复杂情况和事故发生；
（6）完井井眼准备、工艺协调、人员操作严格控制，保证完井作业的顺利进行和完井工艺的成功实现。
5 施工措施
通过对以上施工难点的分析，要点的确定，我们可以分钻井过程和完井过程对施工进行控制。钻井过程的控制主要从井身轨迹的控制、钻井液选型和处理、钻具的管理和使用、设备的保障和岗位的操作、复杂情况的预防和处理等来进行。完井过程的控制主要从井眼的准备、完井工艺的协调统一、人员的操作来实施。具体制定以下施工措施。
5.1 井身轨迹的控制
井身轨迹的控制根据不同的施工特点分井段进行：直井段防斜打直以利于下步的施工。定向增斜段的施工以保证造斜率和井眼光滑为重点，根据轨迹要求和地层情况，选择角度合适的定向工具，以保证井身轨迹的实现。水平段的施工以确定A点和在油层钻进为主。定向增斜段和水平段的施工钻具结构为：HAT127钻头+单弯动力钻具+无磁承压钻杆+LWD+无磁承压钻杆+加重钻杆+钻杆。钻压在30-120KN，钻进方式为滑动钻进和复合钻进。
5.2 钻井液选型和处理
钻井液选型和处理要以满足有效携砂、、防塌、能够有效控制井径扩大率、满足测量仪器的技术要求为基本要求，同时还要有效地保护油气层。可使用聚合物防塌泥浆体系，在直井段用NPAN调整钻井液粘度，PAM调节流变性，抑制岩屑分散，控制滤失、防塌，确保稳定。同时使用好泥浆净化设备，除去钻井液中的劣质固相，维持钻井液膨润土含量在30～45g/l。斜井段和水平段的泥浆处理，在有效控制膨润土含量的基础上，在造斜点之前以10-15%的加量均匀地混入原油并充分乳化，配合加固体剂，使钻井液具有良好地防卡性能，并加入各种处理剂，调整钻井液充分携砂、防塌、防卡。在钻遇油气层前100米加入油层保护材料，以有效保护油气层。
5.3 钻具的管理和使用
钻具的管理和使用以保证钻具安全为前提，要求使用优质钻具，钻具入井前要认真检查、测量，按要求涂好丝扣油、按规定力矩紧扣，钻进过程加强观察，防止钻具事故的发生。
5.4 设备的保障
钻井施工的安全、顺利实施离不开设备的保障。水平井测量仪器对钻井设备也提出了要求，泥浆泵的上水效率、泵压的稳定等影响到测量信号的采集和分析，因此，钻井设备是水平井钻井施工的基础保障。在施工前严格保证设备的安装质量，对设备加强检修、保养，是保障设备正常运转的有力措施。
5.5 加强岗位的操作、严格执行技术措施
在水平井钻井施工中，严格执行技术措施、加强岗位操作是保证钻井施工的顺利进行的重要环节，它关系到施工的成功与否，关系到施工安全和施工质量。因此，需要加强岗位责任心、严格岗位操作，落实技术措施的执行。
5.6 复杂情况及事故的预防和处理
在浅层水平井施工中，多次发生下钻遇阻划出新眼、钻具刺造成短路循环、动力钻具坏、钻头掉牙轮，键槽卡钻等复杂情况和事故。为了减少复杂情况、避免事故的发生，制定以下措施：
（1）下钻遇阻杜绝直接划眼，起钻下入公锥划眼，到井底后处理泥浆，清洗井眼；
（2）加强钻具管理和检查，随时观察泵压变化，发现泵压下降，立即查找原因，不得盲目钻进，防止钻具事故；
（3）钻时变慢、泵压异常、反扭角变化异常、扭矩异常等要及时判断，防止动力钻具出现问题和钻头出现问题；
（4）起钻杜绝遇卡硬拔，如判断为键槽卡钻，采取倒划眼的方法起出钻具，下入键槽破坏器破除键槽。
5.7 完井井眼准备
完井井眼准备关系到油层套管的顺利下入、各完井工具的作用效果的发挥、固井的顺利进行和固井质量的保证，因此完井井眼准备工作极其主要。完钻后，通过有效处理钻井液，提高排量，清洗岩屑床，提高井眼清洗程度。完井液要加入足够的材料、合适的粘度、粘切值以减少套管摩阻，来实现套管的顺利下入和开泵循环，为完井作业作好准备。
5.8 完井工艺的协调统一
在浅层水平井完井中，下入特殊工具多。分级箍、管外封隔器、水泥胀封封隔器等都是液压工具，通过钻井液施加的泵压来工作的，它们都有自己的标准工作压力值和最高值。应力补偿器、水泥胀封封隔器、分级箍、管外封隔器、盲板等工具要有足够的内径，以满足固井和采油工艺的需要。因此，工具下入前要开好各服务方的协作会，确定工艺的要求和施工程序、注意事项，以保证完井的顺利进行。
5.9 人员的操作
确定好施工工艺的要求和施工程序、注意事项后，施工过程中要加强岗位人员的操作，严格执行操作规程、按技术措施施工，以保障施工的安全和工艺的成功实施。套管串各工具的下入要按要求进行，控制下放速度，平稳操作；分级箍上3根套管丝扣到盲板下3根丝扣涂好紧扣丝扣油，并按规定力矩上紧，防止钻打时倒开。固井足够候凝后进行测声幅作业，然后钻开分级箍和盲板。在钻分级箍和盲板时要以小钻压（0～5kn）、低转速（50～70r/min），每半小时活动钻具一次，加强捞样观察，防止套管磨损、断裂及丝扣脱扣。
6 实施效果
近几年，在垦东地区、郑家-王庄地区、东营油区连续进行浅薄层水平井施工，由于措施得当，执行严格，没有发生任何技术事故，得到了甲方认可，取得了较好的社会效益和经济效益。
7 几点认识
浅薄层水平井区别于一般水平井，它采集的油层浅，井身轨迹回旋余地小，轨迹控制严格；浅地层施工时间长，钻井液稳定困难，井壁稳定性差；松软地层定向，容易形成键槽，造成键槽卡钻；薄层油气层不好寻找确定，井身轨迹确定困难；完井工艺复杂，特殊工具多，厂家、技术标准、服务质量不统一；钻井成本投入少。因此在施工工程中需要对每一环节认真对待，制定合理的技术措施并严格执行，加强岗位责任心，以保证施工的安全和顺利进行。