红河油田水平井井身结构优化技术探讨

2014-09-14田绘杰中石化华北油田分公司工程技术研究院河南郑州450000

长江大学学报(自科版) 2014年16期

田绘杰（中石化华北油田分公司工程技术研究院，河南郑州 450000）

红河油田是鄂南致密砂岩油藏的主要区块，分布于甘肃省庆阳市的镇原、泾川、崇信3县，构造位置处于鄂尔多斯盆地西缘天环向斜的南段，地层平缓西倾。该油田属于中生界内陆湖泊相碎屑岩含油气体系，属于低孔、低渗、低产的 “三低”油田，开发难度较大。红河油田水平井平均埋深在2000m左右，完钻井深大多为3300m左右，水平段长介于800～1200m之间，靶前位移介于280～400m之间。在水平井开发过程中主要存在以下难点：①地层稳定性差，易漏易跨。红河油田自上而下依次钻遇第四系、白垩系罗汉洞组、环河组、华池组、洛河宜君组、侏罗系安定组、直罗组、延安组和三叠系延长组，主要目的层为三叠系延长组。钻遇地层自上到下承压能力均较低，钻井过程中经常发生井漏现象，同时钻遇地层多为灰褐色泥岩、粉砂质泥岩和泥质砂岩，水敏性极强，易吸水膨胀，从而发生井壁坍塌现象。②三级井身结构机械钻速低，钻井周期长。例如，井深3000m、水平段长1000m的HH37P10井平均机械钻速仅为4.95m／h，钻井周期为85d左右。针对上述问题，笔者对红河油田水平井井身结构优化技术进行了研究。

1 三级井身结构优化技术

红河油田第四系黄土层具有结构疏松，承压能力低，渗透能力强等特点，容易发生渗漏等复杂情况，为一开必封井段，常规三级井身结构一开采用∅374.7mm井眼，下∅273mm套管封固；二开采用∅241.3mm井眼钻完斜井段，下∅177.8mm套管封固A靶点前泥岩裸眼井段，尽量避免井下复杂情况的发生；三开裸眼完井后裸眼封隔器分段压裂。由于该井身结构安全有效，在整体开发初期取得了一定的效果。但常规三级井身结构最大缺点是斜井段机械钻速较慢，2012年上半年红河油田该井身结构井二开斜井段平均机械钻速仅为3m／h左右。针对上述问题，采取复合三级井身结构，具体优化措施如下。

1.1 井眼轨迹控制技术

1）轨道设计轨道设计是水平井钻井施工的首要环节，通过轨道优化能有效降低钻进过程中的摩阻扭矩、降低施工难度和提高中靶精度［1－2］。具体而言，在三级井身结构轨道设计时采用 “直－增－稳－增－平”的双增稳剖面，靶前位移控制在350m左右，造斜率控制在7°／30m以下，稳斜段置于井斜角70°左右的井段，这样便于轨迹及时调整。

2）井身质量的控制钻井过程中必须确保井眼轨迹圆滑，以防止井径急剧变化，出现不规则井眼［3－4］。直井段要注意防斜，最大井斜角不大于3°。斜井段要防止出现 “大肚子”井眼，平均井径扩大率要求不大于10%；全井采用优化的钾氨基钻井液体系，抑制泥岩水化膨胀，稳定井壁，并且严格控制泥浆性能，斜井段失水不高于5ml，防止出现井壁垮塌现象。

1.2 套管安全下入技术

1）井眼准备措施下套管前必须认真通井，通井时要注意以下2点：①下钻过程中要注意遇阻显示，对测井井径曲线呈缩径段以及不规则井段，应进行反复提拉直至畅通；②下钻到井底后循环泥浆时，应勤活动钻具，禁止在某处长时间循环，以免导致该井段冲出 “大肚子”井眼。

2）采用滚轮扶正器滚轮扶正器正棱上横向装有2排滚柱，其轴线与井眼轴线垂直。当套管进入斜井段时，一方面使大段套管本体不紧贴井眼的低边，因而磨擦面积小；另一方面，由于滚柱的滚动，使常规下套管的滑动磨擦变为滚动磨擦，从而大大减少套管与井壁之间的摩阻系数，确保套管能够顺利入井。

3）下套管抬头措施下套管抬头措施的主要内容如下：在浮鞋后第1根套管上加装2个或者3个扶正器，使浮鞋在大斜度井段离开井壁，以减小前部套管摩阻，并引导套管顺利下入大斜度井段。下入过程中应控制好速度（每20～30s下1根套管），并派专人观察井口返浆情况。

2 二级井身结构优化技术

2.1 完井方式的优化

针对裸眼封隔器分段压裂完井存在的难点，通过对完井方式的优选，最终确定采用可钻桥塞和连续油管带底封分段压裂方式，该压裂方式具有压裂起裂位置明确、压后即可实现井筒全通径和固井完井、可验封、分段可靠等特点，适用于水平段固井完井。

2.2 配套技术的优化

1）防漏堵漏措施 ①无论哪个层位出现漏失现象，均应先采取随钻堵漏的办法，如果没有效果再采用复配材料进行静止堵漏。②当出现井口失返性漏失时，应当首先上提钻具静置一段时间，然后再开泵循环进行试漏，如果有部分返出，应采取复配静堵的办法；若仍然完全失返，则要考虑选择合适的堵漏材料，或者考虑用水泥封堵。

2）提高水平段固井质量措施 ①大排量充分循环洗井，调整钻井液性能，控制滤失量与动切力，确保不出现沉砂、垮塌等现象。②通井起钻前，在大斜度井段和水平段注入防卡钻井液，并加足润滑材料，以降低摩阻和扭矩。③合理加放扶正器，即在斜井段和水平段，每3根套管加2只扶正器。④使用微膨胀低滤失、低析水、高沉降稳定性水泥浆体系。

3 应用效果分析

3.1 三级井身结构优化效果

HH37P11井是红河油田第一口采用复合三级井身结构的水平井，该井位于甘肃省镇原县屯字镇下郑村李家组，其井口方向为339°03′36″，目的层位为三叠系延长组长8段。HH37P10井采用常规三级井身结构，井口方向为357°7′55″，两井相距较近，具有可比性。

表1 HH37P11井及HH37P10井钻井指标对比表

HH37P11井及HH37P10井钻井指标对比表如表1所示。从表1可以看出，在地质条件相近的条件下，HH37P11井较HH37P10井的机械钻速显著提高，钻井周期也明显缩短，说明水平井采用复合三级井身结构可以获得良好的施工效果。

3.2 二级井身结构优化效果

HH12P142井是红河油田第一口实施二级井身结构的水平井，邻井HH12P38井采用常规三级井身结构，两者的井身结构和完井方式不同。HH12P142井与HH12P38井指标对比表如表2所示。从表2可以看出，虽然HH12P142井比HH12P38井的机械钻速慢，但由于HH12P142井井身结构的改变，最终使其钻井周期远远小于HH12P38井的钻井周期。加之HH12P142井采用裸眼完井方式，在开发后期综合治理十分方便，大大提高了开发效益。