徐云龙，王 锐，王文斐，刘建刚

(胜利石油工程有限公司钻井工艺研究院，山东东营257017)

1 概述

塔河油田奥陶系油藏以碳酸盐岩为主，储集空间主要为溶蚀缝洞，空间分布具有相当的随机性，表现为不规则形态和不均匀分布，导致部分生产井投入开发以后，出现生产时间短、产量低，出水严重等情况［1～4］。TP131H井完钻酸压完井，测试结论为水层，含水超过98%，综合该井各项资料分析，已无转层的余地。地震储层预测资料显示，该井南西方向702.49 m处T74地震反射波以下发育具“串珠状”反射特征，且平均振幅变化率较强，预测缝洞型储层发育，因此设计了五段制侧钻水平井——TP131HCH井。五段制侧钻水平井由于稳斜段的存在，有效延伸了井眼轨迹的水平位移，满足地质避水要求［5，6］。该井的成功实施，对该区块同类型井的钻井设计、施工具有一定的指导和借鉴意义。

2 地质设计要求

老井TP131H井实钻方位7.51°，侧钻点深度6315 m，水平位移524.32 m。新侧钻井TP131HCH，地质要求向老井反方向199.22°方位侧钻，完钻层位于奥陶系中统一间房组，轨迹进入一间房组顶面距井口水平位移大于182.47 m，B点垂深6453 m，B点水平位移702.49 m，靶半高＜5 m，靶半宽 ＜10 m。要求在老井149.2 mm的裸眼直井段进行侧钻，钻至设计井深，如果未钻遇放空、漏失，则加深钻进100 m完钻。

3 井身结构及井眼轨道设计

3．1 井身结构设计

3．2 井眼轨道优化设计

为了满足地质避水要求，侧钻点尽量上提，由于老井套管下深6265 m，因此侧钻点选择为6280 m，井眼轨道设计为五段制(直—增—稳—增—平)。井眼轨道设计数据见表1。

表1 井眼轨道设计数据

在施工过程中，为了进一步提高钻井效率，减少起下钻次数，对井眼轨道进一步进行优化设计，主要是第二增斜段的全角变化率从20°/30 m优化为10°/30 m，这样在保证避水点的水平位移满足地质要求的情况下，现场施工可以减少2趟钻，从而提高钻井效率。优化后井眼轨道数据见表2。

表2 优化后井眼轨道数据

4 施工难点

(1)侧钻点较深，地层硬，侧钻困难。裸眼侧钻，下部为水泥塞，如果水泥塞固结不好，侧钻不易成功。与老井造斜点近，如果一次侧钻不成功，没有回旋余地，只能重新打水泥塞。

(2)侧钻点离套管鞋近，仪器受干扰大。侧钻点离套管鞋只有15 m，MWD仪器的测斜零长一般在13m左右，受磁干扰较大，方位不准确。

(3)井深、温度高，需要抗高温的螺杆钻具和测斜仪器，同时对钻井液体系及性能提出更高要求。

(4)井眼曲率大，钻具摩阻扭矩大，钻压传递困难。大斜度井段容易形成岩屑床，易发生井下复杂和卡钻事故。

5 优快钻井技术

5．1 裸眼侧钻

5．1．1 钻具组合

5．1．2 钻井参数

钻压0 ～30 kN，泵压18 MPa，排量15 L/s。

5．1．3 技术措施

(1)侧钻前探水泥塞，常规钻具扫至侧钻点，并做承压试验，水泥塞强度必须能承受160 kN钻压以上，水泥塞候凝48 h后，开始侧钻。

(2)为保证在有限的裸眼井段内侧钻一次成功，使用牙轮钻头+3°单弯螺杆进行侧钻。由于MWD测斜零长为13 m，离套管鞋只有2 m，侧钻时磁性工具面受到套管磁干扰，现场将磁性工具面摆到设计方位，待不受磁干扰时再调整方位。

(3)侧钻前首先划眼造台阶2 h，然后控制钻时3 h/m，直至侧钻成功。根据钻屑中地层岩屑含量，及时调整钻进参数，待地层岩屑含量＞70%后，逐渐加大钻压，提高钻进速度。侧钻时每米捞岩屑1包，以便分析侧钻效果。钻至6300 m时，岩屑含量＞80%，判断已侧钻成功，正常钻压钻进。

5．2 井身轨迹控制

根据井眼轨道优化设计，可用2趟钻来完成施工。第一趟钻为侧钻与第一增斜段施工，使用牙轮钻头+3°单弯螺杆，在侧钻成功后，继续使用该钻具组合进行第一增斜段施工。第二趟钻为后续稳斜段、第二增斜段及水平段施工，使用PDC+1.5°单弯螺杆施工。

5．2．1 第一趟钻

5．2．1．2 钻井参数

钻压30～50 kN;泵压18 MPa;排量15 L/s。

5．2．1．3 技术措施

(1)由于下入3°单弯，严禁开转盘钻进，只能滑动钻进。

(2)及时测斜，提高井眼轨迹与轨道设计符合率。正常情况下每5 m测斜，如果造斜率发生异常，每3 m测斜，及时发现问题及时解决。施工中，该钻具组合造斜率为(22°～27°)/30 m，符合设计要求。钻进至6351 m，井斜 54.74°，方位 205.93°，完成第一增斜段施工，起钻换钻头和螺杆。

5．2．2 第二趟钻

至2013年，飞机数据库已经较广泛地应用于飞机设计中，计算机辅助设计也已基本实现，但是飞机产品的公差设计仍不能实现数字化，还需人工查找有关国家标准设计手册以及某些飞机公差设计手册。贾小勐和郭长虹发现了这一领域的空白，使用VC++和 Access软件，开发了国家标准公差、配合和飞机公差数据库。该数据库能够自动查找公差与配合，可以通过计算机简便、迅速、精确地设计和验证飞机公差，为计算机辅助公差的设计打下了技术基础[6]。

5．2．2．1 钻具组合

5．2．2．2 钻井参数

钻压20～60 kN;泵压18 MPa;排量15 L/s。

5．2．2．3 技术措施

(1)稳斜段以复合钻进为主，要求小钻压，多划眼，保证井眼轨迹稳斜钻进。每50～100 m短程起下钻一次。

(2)第二增斜段以滑动钻进和复合钻进相结合的方式钻进，该钻具组合在滑动钻进中的造斜率为10°/30 m左右，符合设计要求。控制造斜率，按地质要求准确着陆。

(3)水平段以复合钻进为主，要求小钻压，多划眼，保证井眼轨迹圆滑。钻至井深6906．00 m遇含油裂缝发生井漏而完钻。完钻垂深6443.15 m，投影位移 586.07 m，闭合方位 198.29°，钻井进尺626.00 m，全井最大井斜角 90.60°，最高造斜率26.59°/30 m，钻井周期18.38天，比设计周期提前12天。

5．3 钻井液技术

小井眼窄环空间隙使钻具粘附卡钻的机会增多，所以在现场要加强对摩阻、扭矩的观察，如果摩阻扭矩过大，要及时处理钻井液，防止井下复杂事故的发生。因此，全井段使用抗高温低固相混油聚磺钻井液体系，保证钻井液性能良好。钻井液应具有一定的含油量，斜井段混油6% ～10%，以提高钻井液的润滑性，除砂器、离心机24 h运转，并保证除屑效果［7，8］。钻井液性能参数见表 3。

表3 钻井液性能参数

5．4 安全钻井配套技术

(1)使用一级钻具，接头扣型统一，减少中间配合接头。钻具下井前必须经过探伤检测，严禁带伤钻具入井，防止断钻具事故的发生。

(2)优选钻头类型，保证钻头寿命。在侧钻时选用牙轮钻头，保证寿命在60 h左右，该井选用牙轮钻头型号为MD517，很好地完成了侧钻及第一增斜段的施工。第二趟钻选用 PDC钻头，型号为M1365D，增斜段工具面稳定有利于增斜钻进，稳斜段(1°～3°)/100 m 微增。

(3)使用抗高温长寿命螺杆，减少起下钻次数。该井最高循环温度145℃，静止最高温度150℃，因此应选用175℃的抗高温螺杆，普通螺杆易脱胶。

(4)选用175℃的抗高温MWD。该井由于温度高导致出现3次仪器故障，损失钻井工期6.38天，如果该井除去仪器故障损失时间，实际钻井周期为12天。

6 结语

(1)五段制侧钻水平井由于稳斜段的存在，有效延伸了井眼轨迹的水平位移，实现了地质避水的目标，适合于因出水严重而报废的老井进行二次开发。

(2)通过井眼轨道优化设计，可以减少钻井起下钻次数，提高钻井时效，降低钻井成本。

(3)在塔河油田高温区块，抗高温螺杆、抗高温MWD仪器及抗高温钻井液体系是保证超深侧钻水平井优快钻井的基础。

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