小井眼砾岩水平井钻井技术
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摘要：通过钻井难点分析，优化技术方案，进行井眼轨迹控制技术、欠平衡钻井技术、钻头与螺杆钻具优选技术应用，成功实施了小井眼砾岩水平井钻探，为施工同类型井积累经验。
一般的砾岩气藏具有埋藏深、地层研磨性强，岩石可钻性级值高等特点。为经济有效开发深层砾岩气藏，提高钻井效率，缩短钻井周期，降低钻井综合成本，济阳坳陷东营凹陷利津洼陷带南坡所布的一口水平探井梁32平1井，该井完钻斜深4586.00m，垂深3593.57m，水平位移长1144.62m，水平段长859.32m，三开采用∮152mm小井眼欠平衡技术钻进，获得了成功。
一、∮152mm井眼砾岩水平井钻井技术难点
（1）沙三组砾岩可钻性差、研磨性强，首次实施6″井眼，钻头选型及使用规律难以判断。（2）大斜度段及水平段∮152mm井眼裸眼井段长，滑动钻进时无法有效地传递钻压，机械钻速低。（3）采用Φ88.90mm钻杆钻进，钻具尺寸小，强度低，工具面控制十分困难，Φ120mm螺杆钻具造斜规律不易掌握，井眼轨迹控制难度大。（4）由于三开采用6″井眼钻进，钻具内径和环空间隙小，沿程压耗大，泵压高，钻进排量受限，只能开到12-14L/s，岩屑不能及时清除，易形成岩屑床，造成井下安全隐患。
二、技术方案优化
1、井身结构优化设计
井身结构优化设计，是成功实施深层砾岩水平井的关键。该井采用三层套管结构，井身结构优化设计如下图：
2、井眼轨迹剖面优化设计
剖面优化设计能有效降低钻进过程中的摩阻扭矩，降低施工难度和提高中靶精度，所以该井采用变曲率双增剖面设计。
三、钻井工艺技术
1、井眼轨迹控制技术
（1）增斜段轨迹控制
造斜段施工以单弯动力钻具增斜为主要钻进方式，钻具组合：Φ215.9mm钻头+Φ172mm螺杆+Φ172mmMWD+Φ127mm加重钻杆×10柱+Φ127mm钻杆，施工中采用1.25°单弯螺杆钻具配合SMD超高转速牙轮钻头来实现安全、快速钻井；利用MWD随钻无线测量系统来监测井眼轨迹，通过调整滑动和复合钻进比例，获得比较稳定的井眼全角变化率，使实钻井眼轨迹与设计井眼轨迹始终相吻合。钻进至井深3726.68m，垂深3573.37井斜87.95°，准确命中A靶点，进入水平段施工，但是由于钻具尺寸小，柔性大，复合钻进增斜快，致使井斜增至95°，造成井眼轨迹失控，阻卡严重，决定套管内开窗侧钻。
（2）套管开窗侧钻技术
在3492.84m坐封斜向器，进行套管开窗侧钻。套管开窗侧钻钻具组合：Φ154mm复式铣锥+Φ88.9mm加重钻杆×10柱+Φ88.9mm钻杆。本井自3492.84m开窗至3495.34m，进尺1.50m，开窗成功。
（3）水平段轨迹控制技术
水平段施工要求钻具具有很好的稳平能力，钻具组合更改为：Φ152.40mm钻头+Φ120.00mm螺杆（双扶单弯0.75°）+Φ127.00mm浮阀+Φ120.00mmLWD+Φ120.00mm无磁钻铤×1根+Φ120.00mm钻铤×2根+Φ88.90mm加重钻杆×1柱+Φ88.90mm钻杆+Φ88.90mm加重钻杆×10柱+Φ88.90mm钻杆。该钻具组合应用了双扶单弯螺杆，并在下部组合中增加了2根钻铤以此提高钻具组合整体刚度，应用LWD随钻测量系统监测。
2、钻头与螺杆钻具优选技术
（1）钻头优选
地层条件是选择钻头类型结构的首要依据。二开直井段∮152mm国产PDC、进口PDC钻头；二开斜井段∮152mm江钻高转速牙轮钻头；三开斜井段∮152mm江钻高转速牙轮钻头；三开水平段∮152mm国产PDC、高转速牙轮钻头。该井三开累计进尺1089.56m，平均钻速1.33m/h，同比徐深平32井三开钻速提高了13.7%。
（2）螺杆钻具优选
对于6″井眼砾岩水平，在考虑钻头类型、钻井液类型、地温梯度大小等因素下，优选5LZ120*7.0-XI-SF低转速、大扭矩、耐油、抗高温的四级螺杆，在高温及油基钻井液条件下使用效率较高。
3、欠平衡钻井技术
（1）欠平衡装置选择
该井是一口探井水平井，为最小程度降低欠平衡钻井作业风险，所以采用一级井口装置，并按标准严格试压。欠平衡井口装置：TFZ10？"×7"×4？"整体式防腐套管头+ FS28-70+2FZ28-70+ FZ28-70+ FH28-35+旋转控制头。
3.2.2欠平衡工艺
水平段采用油包水钻井液，实施欠平衡钻井。密度控制在1.10g/cm3以内，粘度50～70s，失水小于3ml。钻进过程中通过调整节流阀开度将井口回压控制在安全范围内，井口回压一直控制在2Mpa以内。
4、事故复杂预防技术
（1）水平井扭矩磨阻计算分析
首先利用landmark软件，根据实钻中的钻具组合进行摩阻/扭矩预测计算。利用landmark软件所计算出来的摩阻与实测摩阻对比误差均小于10%。
（2）深层砾岩水平井施工安全措施
保证足够的泵排量，提高钻井液粘度 、屈服值、降低泥浆静切力可以改善环空的净化效果；进行短起下钻破坏岩屑床；使用剂降低泥浆摩阻系数，工程上辅以正划和倒划眼措施，保证岩屑及时返出；使用倒装钻具组合减少造斜井段钻柱刚性，防止钻具疲劳破坏；使用减磨接头避免钻柱旋转磨损套管，同时也降低了钻进扭矩。
4、现场施工效果
该井完钻斜深4586.00m，垂深3593.57m，水平位移1144.62m，水平段长859.32m，各项指标均符合设计要求。该井通过优化井身结构，优选钻头、抗高温螺杆，完善复杂事故预防措施，钻进周期201.18天，平均机械钻速2.65米/小时。与常规该区块井相比节省钻井时间65.82天，同时形成了小井眼深层砾岩水平井钻井配套技术。
5、结论
合理的井身结构优化设计和井眼轨迹剖面优化设计是保证∮152mm井眼砾岩水平井钻井成功的关键。优选了以Φ120.00mm（双扶0.75°）螺杆为主，适当增加下部钻具刚度的水平段钻具组合，应用中表现了良好的稳平效果。通过∮152mm井眼钻头优选，优选出MXL-DS55DX系列钻头，可以提高钻头与螺杆的匹配程度，有利于提高钻头使用时间，增加钻头进尺，减少起下钻次数。∮152mm井眼砾岩水平井的成功实施，为深层小井眼水平井钻探奠定了基础。
参考文献：
[1]张书瑞.大庆庆深气田深井快速钻井技术.石油钻探技术，2007，（6）.
[2]刘硕琼.小井眼钻井技术.石油工业出版社，2005，（11）.