大庆徐深气田深层水平井钻井技术研究
发布时间：2022-05-26
摘 要：徐深气田天然气储量巨大，是大庆油田增储上产的重要开发区块。该气田具有储层埋藏深、目的层温度高、岩石可钻性差等难点及特点。深层水平井钻井技术有利于高效开发该区块的储层资源，因此有必要对徐深气田的深层水平井钻井技术进行进一步研究，通过井身结构优化、井眼轨迹设计、钻具组合优化和钻头结构优选等技术手段为徐深气田的优质高效开发提供技术支持。
关键词：徐深气田;水平井;大庆;钻井液
大庆油田徐家围子区块具有丰富的天然气储量，是大庆油田增储上产的重要开发区块之一。但该区块的天然气埋藏较深，存在待钻目的层位温度高、岩石可钻性差等不利因素[1] 。水平井钻井技术有利于高效开发该区块的储层资源。因此有必要对徐深气田的深层水平井钻井技术进行进一步研究，通过井身结构优化、井眼轨迹设计、钻具组合优化和钻头结构优选等技术手段为徐深气田的优质高效开发提供技术支持。
1 井身结构设计
该类地层可以设计四层套管结构，也可设计为三层套管结构，两种设计的优缺点对比见表1。
根据该区块前期的施工经验，综合考虑施工风险，认为该区块可以采用三层套管结构，可以通过地层压力剖面分析和钻井液密度平衡等手段来解决井控问题，通过优化井眼轨迹设计来解决造斜难度大问题，从而缩短钻井周期节约钻井成本。
2 井眼轨迹优化
井眼轨迹优化的目的一方面是为了确定最佳的靶点和入靶点方位，另一方面是为了确定合适的井眼几何形状从而降低钻井过程中的摩阻和造斜难度，从而提高机械钻速并减少井下复杂情况的出现。表2为三种设计模型对应的钻进参数对比，从表2中可以看出，采用五段制剖面设计最有利于降低摩阻和提高施工效率最终降低钻井成本。
3 地层岩性分析及钻头选型优化
大庆徐深气田的岩石可钻性较差，不同层位均有不同的特点，在钻井施工中需要根据具体层位的特点进行钻头选型优化，表3为根据以往钻井数据及底层情况分析总结出来的徐家围子地层岩性及钻头选型方案。
4 钻井液体系优化
钻井液体系性能的好坏也是保障深井安全钻进的关键技术之一。徐家围子深层水平井钻井过程中二开井段主要存在的钻井液技术问题为二开含泥页岩地层易出现钻具泥包和井眼缩径问题，主要的解决办法是提高固控设备的运转效率，通过增加抑制剂和包被剂用量来减少地层岩屑在钻井液中的分散，降低失水减少井壁失稳问题的发生[2-3] 。
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徐家围子深层水平井钻井过程中三开井段主要存在的钻井液技术问题是：三开地层温度高、易发生漏失、水平段长摩阻大。对应的解决办法是：①通过添加纳米封堵剂、超细碳酸钙等封堵材料，使钻井液体系具有更好的颗粒级配性能，从而提高钻井液体系的封堵能力; ②使用抗高温处理剂，并加强现场数据监控，根据现场情况及时补充润滑剂和沥青类降滤失剂，从而提高体系润滑性并改善泥饼质量;③及时调控流态，提高体系的岩屑携带能力，尽可能地减少有害固相的存在。针对徐家围子深层水平井研发的深层钻井液体系的应用情况见表4，从表4的数据统计可以看出，该套体系的性能良好，失水较低、润滑性好，有效保证了施工安全。
5 提速工具使用
为了更好地满足深层水平井的钻井提速需要，在该地区应用了液动旋冲工具，有效提高深部地层机械钻速，节约了起下钻时间应用后，同比临井机械钻速提高100% 以上。为了降低水平井的井下摩阻，还使用了水力振荡器，使用后摩阻降低4~5t，平均机械钻速与邻井相比提速35%以上。使用了漂浮下套管工具，解决了下套管过程中套管居中问题，套管下入摩阻平均降低40%左右。
6 总体施工情况对比
通过上述的井身结构设计优化、井眼轨迹优化、钻头选型优化、钻井液体系优化和提速工具使用，有效解决了大庆徐深气田深层水平井钻井的技术难题，大幅度降低了井下复杂，提高了机械钻速，取得了良好的应用效果[4-5] 。应用前后的井径扩大率和钻井周期对比见表5。
7 结论及建议
(1)徐深气田可以采用三层套管结构，可以通过地层压力剖面分析和钻井液密度平衡等手段来解决井控问题，通过优化井眼轨迹设计来解决造斜难度大问题，从而缩短钻井周期节约钻井成本。
(2)钻头选型优化、钻井液体系优化和提速工具使用，有效解决了大庆徐深气田深层水平井钻井的技术难题，大幅度降低了井下复杂，提高了机械钻速，取得了良好的应用效果。
(3)应进一步加大国产旋转导向技术的研究及推广应用，从而为该区块的优质高效开发提供技术支持。——论文作者：刘 铭*
参考文献:
[1] 王海波.大庆徐家围子超深井提速技术研究[D].东北石油大学,2013.
[2] 刘永贵,张洋,徐用军.深层水平井双聚胺基钻井液技术研究与应用[J].探矿工程(岩土钻掘工程),2015,42(10):11-16.
[3] 侯杰,刘永贵,李海.大庆致密油藏水平井钻井液技术研究与应用[J].石油钻探技术,2015,43(4):59-65.
[4] 李欢欢,王玉玺,李秋杰.扭力冲击器在大庆油田肇深17井的试验应用[J].探矿工程,2013,40(4):44-47.
[5] 冯定.涡轮钻具复合钻进技术[J].石油钻采工艺,2007,29(3): 19-21.
