台南气田水平井钻井技术分析研究

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摘要：柴达木盆地台南气田具有多种类型油气藏，截至到最新数据探明天然气地质储量达951.62X108m3，从气藏基本情况分析，气层含气面积差别较大，最大为33.5Km2，小于10Km2的小面积气层大量存在，此外，气层平面连通性较好，是大力推广应用水平井技术的物质基础。

Abstract: The Qaidam Basin Tainan gas field have a variety of types of oil and gas reservoirs, to the latest data, the Geological reserves of natural gas is 951.62X108m3. From the analysis of basic information of the gas, the difference of containing gas area is bigger, the biggist is up to 33.5Km2, Small area gas that less than 10Km2 have many, in addition, the connectivity of gas plane is better, ewhich is material basis to promote the technology of horizontal well.

关键词：柴达木盆地；气田；水平井；钻井

Key words: Qaidam Basin；gas；horizontal well；drilling

中图分类号：TE2文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）01-0038-02

0引言

渤海钻探定向井公司通过加强科研强度，引进先进的工具、仪器和设备，不断的向外部市场进军，在台南气田实施的八口水平井中不短创造新的辉煌，台H4-10取得了本区块钻时最快，台H4-15水平段最长的新记录台，H4-16井利用双台阶长裸眼水平井成功的开发两个薄气层。取得了非常显著的经济效益和社会效益，对今后的台南气田水平井技术发展具有一定的指导意义。

随着青海油田股份公司、油田公司关于台南气田新增26X108m3天然气产能的开发方案，通过对新区块实施水平井钻井技术，加强了对现有区块的开采力度。特在台南气田施工中实施了大位移水平井，不仅提高该地区水平井施工水平，并有效地降低综合开发成本。

台南气田位于柴达木盆地东部，属于典型的同沉积背斜构造。该构造上已钻探的临井资料表明，该区气层压力系数达1.2，有高孔隙度，中-低渗透率的特点。根据气田钻井资料，该气田自上而下钻遇地层为第四系的七个泉组（Q1+2）和上第三系的狮子沟组（N■■），其中七个泉组厚度达2113米，本组地层成岩性普遍较差，岩性以浅灰色泥岩和粉砂质泥岩为主，在本区块的水平井所钻遇的地层均为七个泉组。

1台南气田水平井的难点

1.1 台南气田水平井的难点台南气田水平井的难点是总烃含量高（一般在10%～80%之间）、施工过程中要穿越一段漏层、且靶前位移小，几乎没有调整段、水平位移大、水平段长、信息滞后，测斜仪与钻头距离较远（一般15～22m）、钻速较快、对于井眼轨道的预测要求比较精确，控制难度大。

1.2 降摩阻、降扭矩、优化钻柱设计水平井钻柱优化设计的核心是在满足井眼轨迹控制的前提下如何降低磨阻，保证钻压有效传递，避免钻柱自缩现象的发生。本区块的井特点，由于长距离的水平段存在，使钻柱与井壁之间的接触正压力大幅度增加，增加了摩阻，使得钻压不能有效传递到钻头上，因此在本区块水平井中如何减少钻柱磨阻，是优化钻柱设计和优选钻进参数的关键技术之一。

1.3 优选泥浆体系，提高泥浆的和携砂能力本区块水平段都比较长，解决钻具摩阻问题，及钻井液的携沙问题，变的尤为重要。所以从堵漏成功后的造斜段开始至水平段，要适当提高处理剂的加量，提高滤饼的质量，增强钻井液对粘土矿的抑制性，保持钻井液良好的携沙能力，钻井液排量必须保持在30L/S以上，防止形成岩屑床卡钻。

1.4 钻头的优选和使用采用高效的硬质合金轴承的高速钻头，根据地层情况配合不同的钻头齿形、牙轮部置和保径设计，可大幅度地减少起下钻时间。

2轨迹控制技术

2.1 钻井方式与测量方案在满足设计要求的基础上，优化钻井方案。在造斜过程中，井斜40度之前使用MWD配合单弯螺杆工具造斜，40度电测完之后下入地质导向监控井眼轨迹以及岩性变化。

2.2 井眼轨迹控制方案总体以双增结构设计，据本区块临井资料大约在垂深1265-1285段为漏层段，考虑穿越漏层的安全性，相应调整相临井段的造斜率。鉴于本区块的可钻性较好，中半径水平井的大曲率所造成的侧向力在井壁上产生键槽并可能钻出新井眼的危险性也应加以防范。

2.2.1 直井段上直段钻进以提高机械钻速，防斜打直为主，采用塔式钻具或组合，低钻压，高转速，大排量。严格按照钻井设计施工。效果较好，为下部的定向施工打下良好的基础。

2.2.2 第一造斜段钻具结构:215.9mm牙轮钻头+172mm导向马达（1.5°）+井底阀+127mm无磁承压钻杆+MWD短节+127mm加重钻杆+127mm钻杆。开始定向时为保持造斜率一般采用1.5度单弯螺杆，钻塞，复合钻进到造斜点，MWD开始定向施工。井斜小于10度之前造斜率较低，当井斜大于10度后，造斜率基本稳定，可以达到21－33度/100米，严格执行修正后的剖面设计，通过滑动和转动相结合控制造斜率，控制井眼轨迹。钻进到垂深接近漏层时起钻下入常规钻具钻穿漏层（漏层垂深大约在：1265－1285米）。钻穿完漏层后充分循环筛除堵漏材料，防止堵漏材料堵塞仪器，造成不必要的起钻。

2.2.3 第二造斜段钻具结构:215.9mm牙轮钻头+172mm导向马达（1.5°）+井底阀+LWD+127mm无磁承压钻杆+MWD短节+127mm18°斜坡钻杆+127mm加重钻杆+127mm钻杆。着陆前与现场地质人员多交流，对比LWD曲线，了解地层变化，地层走向，气层厚度等等，预测测量盲区变化趋势，提前调整控制。

2.2.4 水平段钻具组合:215.9mm钻头+172mm导向马达（1.25°）+井底阀+LWD+127mm无磁承压钻杆+MWD短节+127mm18°斜坡钻杆+127mm加重钻杆+127mm钻杆进入水平段后以复合钻进为主，靠钻压与间断性滑动调整基本能够实现稳斜钻进。

3施工中的技术问题

3.1 携砂问题①井斜超过45°要进行短起下钻。通过定期的短起下钻，破坏下井壁的岩屑床，借助泥浆实行携砂。根据大量实践经验证实岩屑床形成和携砂最难的井段为井斜48～70°，水平段由于携砂阻力小，不易形成岩屑床。②泥浆要实行四级净化：降低固相含量。③调整好泥浆性能，应注意总固相含量，摩阻。关键是降摩阻，控制固相含量。

3.2 防卡问题由于水平井井斜大，水平段砂子携带到48～70°井段，就容易形成岩屑床，故形成粘卡的机率很大，应采用的措施有：①减少钻具向下的阻力，尽可能减少钻具与井壁的接角触面积。用加重钻杆代替钻铤，用无磁抗压缩钻杆代替无磁钻铤，用欠尺寸稳定器代替足尺寸的稳定器，减少下部稳定器数量，降低钻具刚性。②短起下钻：如井斜超过50°开始定期短起下钻。③为了防止粘卡，造斜时，每钻进一段时间要大幅度活动钻具一次。④用18°锥度钻杆打斜井段，防止直台阶钻杆吃入地层而容易形成键槽。

3.3 水平井遇阻井段的划眼问题水平井由于井斜大携砂难的特点下钻易遇阻特别是软地层及易塌的地层，容易形成砂桥。划眼时应遵循应以小钻压上下活动钻具为主，尽量不开转盘或顶驱，以免划出新眼。

3.4 水平井的传压送钻问题井斜超过65°，钻具与井壁摩阻加重，钻压传递困难，可采倒装钻具结构以及用5″无磁抗压缩钻杆替代替代无磁钻铤。从实际使用效果来看，钻具倒装以后，钻压输送容易得多，上提阻力显著下降。

4施工成果

在本区块共施工了8口水平井，各井数据统计如表1。

其H4-10创本区块用时最短的一口水平井，全井完钻井深2142米，水平段长608米，钻井周期为12.04天。台H4-15创本区块水平段最长一口井，全井井深2580，水平段长1012米，H4-16井利用双台阶长裸眼水平井成功的开发两个薄气层。