林樊家油田大位移水平井钻井技术浅析

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摘要：林樊家油田位于济阳坳陷惠民凹陷林樊家断裂鼻状构造带林中9块。该地区水平井是位垂比接近1：1的大位移水平井，为了最低限度降低和客服井下磨阻扭矩，充分优化井眼轨道设计、下部钻具组合和钻进参数，以及对钻井液性能调控等关键技术，从而实现对井眼轨迹的有效控制。所完成的林中9-平01、林中9-平02、林中9-平04这三口大位移水平井位垂比均接近1：1。

关键词：大位移井；水平井；轨迹控制；钻井液；钻具组合

【分类号】TE933.1

1、概述

大位移井钻井技术是国外20世纪90年代随着定向井、水平井发展起来的高新钻井技术，是定向井、水平井、深井、超深井等技术的综合体现，基本代表了目前世界上较为先进的钻井技术。

2、钻井施工技术难点

对于林樊家地区大位移水平井，从钻井角度来讲，该井施工面临的主要技术难点：1、上部地层胶结疏松，大井眼定向造斜易出现坍塌现象；2、水平井段长，井下摩阻大，滑动导向困难，井眼轨迹控制困难；3、目的层较浅，上部井段克服井下摩阻时的钻具自重不足；4、起下钻次数多，水平段容易出现不规则井眼状况，井眼复杂。5、由于岩屑床的原因，导致机械钻速较低，钻具扭矩增大，易发生井下事故，对于完井作业增加困难等因素。

3、现场施工工艺

针对上述问题的解决方案，采取相应措施，主要集中在井眼轨迹控制方法和钻井液技术两方面，顺利施工完成林中9-平01、林中9-平02、林中9-平04这三口大位移水平井的施工任务。

井眼轨迹控制

本区块大位移水平井，设计垂深浅，上部地层较为松软，地层造斜能力较差，考虑到造斜点垂深空间限定条件等方面，因此，在井眼轨道控制上应尽量避免增斜过快，使得井眼轨迹狗腿度过大，对完井作业带来困难。

二开采用“3A241mm钻头+1.75Ф197mm动力钻具+回压凡尔+Ф177.8mm无磁钻铤+无磁悬挂+Ф127mm无磁承压钻杆+Ф238mm修壁器+Ф127mm加重钻杆*15+Ф127mm钻杆”。

在进入A靶后，由于地层物性条件逐步稳定，上述钻具在复合钻进时增斜越发显著，因此，钻具调整为“3A241mm×0.30m+1.75Ф197mm动力钻具+（531×410）回压凡尔+FEWD+Ф178mm无磁钻铤+Ф178mm无磁悬挂+Ф127mm无磁承压+Ф238mm修壁器+Ф127mm钻杆*31柱 +Ф127mm加重钻杆*5柱+Ф127mm钻杆”

根据井斜的变化情况，合理调整加重钻杆的位置，以利于所加钻压能够传递给钻头，加快钻进速度，有效防止钻压加不到钻头上的情况。

在钻进过程中，通过随时注意观察扭矩、泵压的变化，发现问题及时分析、解决变换钻压，调整钻具受力情况；每钻进完单根划眼2～3次，以保证井眼平滑；及时清除井底岩屑；每钻进200米进行短起下措施，短起下前要循环一周以上并且大幅度活动钻具，提出一个单根的高度，确保泥浆中的砂子循环出来，从而保证了各井段的顺利钻进。水平井在井斜角达到60度左右时经常出现托压问题，通过调整钻井液性能、调整钻井参数和钻进方式，加强短起下作业钻进情况可以得到改善。

保证井眼清洁。使用大排量循环，排量应达到和尽力大于设计要求，以满足井眼净化和携岩所需的环空返速。充分利用固控设备，清除钻井液中的有害固相，降低含沙量，使钻井液保持良好的性能。

提高钻井液携砂能力。合理调整钻井液性能，使之能保持适当的粘度和切力以利于岩屑的携带。每钻进一单根划眼3-4次，接单根做到晚停泵早开泵，大幅度活动钻具。尽量采用复合钻进，搅动岩屑，阻止岩屑床的形成。坚持短起下钻破坏岩屑床。

根据井口返出岩屑情况，确定短起下钻的井段长度，随着井深的增加，提高短起下次数、控制钻井速度等办法清除岩屑床。

水平井防粘卡是施工中重要注意事项，及时活动钻具，减少钻具静止时间和保持钻井液循环是防粘卡的有效措施。带动力钻具起下钻遇阻时处理措施得当与否是直接决定成败的关键。本井主要采取了下列措施防卡及处理下钻遇阻：

（1）定向钻进钻时较慢时，每隔20分钟及上下活动钻具，防粘卡。

（2）进入井斜较大井段，由于环空不均匀，环空钻井液上返速度低，容易造成岩屑床的产生，使得摩阻增大，造成井下复杂情况的产生，接单根前拉划2-3遍，破坏岩屑床，加大设备的检查力度，保证设备能够持续运转，如果发生不能开泵等情况，及时转动转盘，减少钻具的静止时间。

（3）循环时大幅度上下活动钻具，充分携砂，保证井眼畅通。水平段钻具易躺在井眼下部，长时间不动时，易粘附卡钻，因此，循环时应及时上下活动钻具，破坏岩屑床，防止人为操作引起的井下复杂情况发生。

（4）水平井完井通井起下钻过程中，斜井段和水平段一定要控制起下钻速度，尤其是起钻。本井水平段返出细油砂，若起钻速度过快，极易抽塌地层，造成井眼埋沙、下钻遇阻等各种复杂情况，会给后续施工带来困难，因此，起钻时严格控制速度。起出的钻具，下部钻具节箍附近会附着较多的泥饼，对于起出的钻具，必须要清洁钻具，避免带出的泥沙重新返回井内，对之后作业井眼清洁工作带来困难。

（5）带动力钻具下钻遇阻时，不能抱着侥幸心理划眼。尝试转转螺杆单弯的方向后下放，或在遇阻点上提1米左右后开泵冲洗，没有效果时立即起钻换常规钻具通井。

钻井液技术

4、认识及建议

良好的井身轨迹是大位移水平井成败的关键， 它可以降低摩阻、减小扭矩并延缓键槽的形成。控制轨迹时不要仅以中靶为目的，要考虑为下一步施工减少难度，努力保证井眼轨迹的平滑，减少螺旋井段的出现。

结合地层各向分析优选底部钻具组合、钻进参数、钻头。钻进过程中，打完单根勤划眼，钻井施工中要使用加重钻杆，尽量简化钻具结构。如上部可钻性好的地层、井斜和方位不好控制的井段或井段快打完时，采用复合钻进的方式可获得较好的井眼轨迹和较高的生产时效。

优化钻井液技术，保持良好的泥浆性能是成功与否的保障。特别是在造斜段或水平段钻遇泥岩层，一定要调整好泥浆性能、降低失水，防止井壁掉块或坍塌。保证钻井液的携砂能力和效果，对水平段中的钻进和巩固井壁起到良好效果。在提高钻井液性时，建议使用白油，这样能降低录井工作人员捞砂观察荧光效应时的误差。