新疆克拉玛依油田浅层水平井钻井技术应用探究

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摘要：文章简述了水平井钻井技术的发展现状，在克拉玛依油田工程的基础上探究了浅层水平井钻井关键技术工艺和浅层油田的水平钻井技术应用以及克拉玛依油田现场的水平钻井施工应用实践。

关键词：浅层油田；水平井钻井技术；定向钻井技术；稠油

中图分类号：TE254 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）26-0115-03

水平井钻井技术是在定向钻井技术的基础上发展起来的，它是指在石油钻井过程中通过控制钻头的钻进轨迹使沿油层的轨迹钻进，最大程度地提高油田的采收和探索的效果。在1990年以后，水平井钻井技术得到了飞速发展，在油田勘探开发中发挥着越来越重要的作用。

1 我国水平井钻井技术的发展现状探究

在20世纪90代末期，世界国家有20多个在不同类型的油藏中建成水平井钻井20000多口以上，其中大多数是在美国、加拿大和前苏联等国家。水平井钻井技术迅速发展的主要原因是水平井技术具有明显的经济效益和成本效益，其成本是一个常见平常井的2倍左右，但产量可达到平常井的数倍，甚至更多。我国曾经举办了6个油田，培养了6所高校和科研机构的多名科技人员，经过4年的研究，使水平井钻井技术有了重大的突破，形成了配套的水平井钻井完井技术，并迅速推广，到1999年底我国油田钻水平井的技术逐渐成熟。以胜利油田在1990年的第一口水平井钻井工程成立为标记，经过近10年的发展，已形成了包括油藏地质设计、钻井工程设计、井眼轨迹测量和控制、专用工具开发、钻井液和完井固井技术在内的一套完整的水平井钻井技术，不仅可钻普通水平井，并可以根据油藏地质和开发部门的要求，设计并完成各类特殊水平井，包括水平探井、砾石稠油油藏水平开发井、丛式水平井、埋于地下的水平井、单井蒸汽驱重力卸油井、阶梯式水平井、水平方位角变化的水平井、水平井连通式、欠平衡水平井等，在油田勘探开发中发挥着越来越重要的作用。

2 克拉玛依油田工程概述

克拉玛依油田区域稠油油藏探明油是在1983年发现的，探明的储油面积达9.8平方公里，油藏埋深130～150米，分布的稳定厚度10米左右，地质储量为30400000吨，主要受地质构造和岩性控制浅层型稠油油藏，储层岩性主要为砂岩、厚层砂岩，储层主要为原生粗间孔，其次是次间溶孔、粒内溶孔和解理缝。

油田油藏条件、油藏层的认识和技术能力有限，现在主要为进行稠油油藏垂直井的方式进行开发。克拉玛依油田为了提高单井原油生产能力，在该区域部署了多口水平井。但浅层水平井不同于传统的水平井，因为该水平井是浅井，水平位移和深度之比相对较大，钻井和套管加工的时候井孔摩擦大，使轨迹控制更加困难。

3 浅层水平井钻井关键技术工艺探究

（1）垂直井部分钻柱重量轻，造斜段和水平段钻压难，造斜点浅，一般在23～27米之间。

（2）油藏埋深比较浅，钻浅层稠油水平和更高的要求的造斜率，形成了疏松的大尺寸孔，钻井钻具造斜规律难以控制，建立一个高的造斜率难以保证。

（3）造斜点距表层套管太近，因为磁干扰的影响一般是在3～7米之间，造成了仪器对造斜段前30米的工具面和测量方位精度的影响。

（4）浅层水平井的垂直深度浅，垂直段的距离短。下放人的套管柱重量轻，井眼的孔曲率高，弯曲变形会产生摩擦阻力大，结果在大尺寸套管下人很难。

（5）钻井液的要进行综合考虑，岩石、孔壁稳定性及保护油气层钻井液优化问题，增加了难度。

4 浅层油田的水平井钻井技术应用探究

（1）克拉玛依油田区域地层水是丰富的，为了保护水源必须人工对20米表层套管进行封隔，所以一般造斜点在23～27米。垂直段的钻井段短、钻具的重量轻，在定向钻井过程中钻头压力太小，影响钻具变位造斜能力，减少泵的排量螺杆正常工作的位移的下

限，并减少后座力，使泥浆流量尽可能大地加到钻头上。

（2）克拉玛依区域储层油的埋藏深度一般为130～150米，减去表层套管20米，减去2开钻新地层3～5米，这样的造斜点到油藏的纵向垂直深度只有117米左右。通过最小曲率半径法计算了造斜率在15～16度/30米左右的尺寸。高造斜率的大坡度螺旋按常规下部钻具的一部分是很难具有下人的能力。大胆地简化下部的组件是必要的，反而加重钻杆代替钻铤，非磁性轴承杆代替非磁性钻铤。172毫米螺杆代替了197毫米的螺杆。通过使用几个水平井，简化了下部的钻具的装配组合，可以很好地解决大多数螺杆的下人。同时也降低了螺杆钻具的刚度，增强工具的造斜能力和效率。

泥浆位移和排量过大，速度太快，软地层冲刷严重，大大降低了工具的造斜能力。在这种情况下，我们充分考虑了井下安全、螺杆功率输出、环泥回流速度、泥的携岩能力等因素后，尽量减少排放量，增加了泥浆的粘度，以降低冲击、冲刷作用和减少钻具的造斜能力。

传统的方式是通过钻具的组合和下人的标准稳定器，使井眼轨迹的影响较大，通过井的风险也变得较大。综合考虑到套管下人要对井壁进行修整，对其中311毫米的井眼改成使用非标准的295毫米的稳定器和通井，216毫米的井眼应该使用非标准的212毫米的稳定器通井。这样大大减少了因通井的井眼轨迹的影响，同时减少了通井的风险。

（3）造斜点距表层套管只有3～7米，而我们使用的仪器长度为14米，经验证明，当仪器出套管20米左右时，它们将不受磁场的干扰。在开始造斜时，仪器在套管表面，这样会影响仪器测量磁性工具面、方位的精度。如果盲目钻探30米后，当仪器可以准确地测量方向方位和工具面时，有可能进行扭转方位，提高了钻具的造斜能力，而且也增加了井眼的狗腿度，导致套管下人困难。“地面走向”的方法可以很好地解决这个问题：地面标记“1点”的位置，在地面上的磁性加重钻杆，3根加重钻杆任意高的标记线标好。接好下部钻具“从上向下看顺时针”测量煤杆高边线方向的接头边缘高角差，非磁性轴承钻杆边线加重钻杆边角差，加重钻杆高边缘到重的钻杆的边角差，直接和方钻杆连接的加重高杆边线画在方钻杆上。通过这种方法可以很好地把螺旋杆边缘引到方钻杆上。再使高方钻杆的高边缘向地面的“1点”的位置。

（4）选择合适的钻井液体系，钻井液体系具有良好的承载能力，减少摩擦岩石的阻力，同时目的层埋藏浅，地层松散，要求钻井液具有较好的控制能力，防止崩溃，从而保证钻井眼的光滑畅通，防止压差卡钻、井壁失稳和复杂事故的发生。

5 克拉玛依油田现场水平钻井施工应用实践

5.1 水平井的基本情况简介

5.2 钻井靶区相关的数据

其中造斜井深为27米，设计的方位角为42.56度。钻井靶区的倾角为89.73度。靶前位移125米，水平段的位移为220米，靶区前面的窗区为2×5米，靶区的竖向深度为137米。靶区后面的窗口为2×6米，垂直的深度为138米。

5.3 钻井设计的轨迹

造斜段的施工中为了保证井眼的规则，下人到稳定器钻具之后要进行通井，通井一直到底，要保证套管的时候能够顺利下去人。水平段的施工要控制好轨迹，保证轨道的圆弧衔接。

6 结语

水平井钻井技术在克拉玛依油田浅层稠油区域的成功使用，大大提高了单井采油效率，取得了显著的经济和社会效益。简化钻具的下部组件不仅减少了施工风险，而且减少了靠下部钻具强度来达到提高工具增斜的能力。浅层水平井的“地面定向”的浅水平井技术的应用，避免了钻井施工中使用“陀螺仪”在套管造斜并降低了单井工程的成本，并在同一时间为仪器出套管后的施工难度进行了降低。

参考文献

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作者简介：崔良田（1975-），男，新疆克拉玛依人，新疆克拉玛依博达工贸有限责任公司助理工程师，研究方向：水平井钻井工艺。