【摘要】WX-H2井为一口高难度薄油层低渗透三维绕障水平井，由于油层薄、油层变化大、施工难度大、井眼轨迹控制精度高等因素，是科研人员攻关创新的难题。本文就地质导向钻井技术的创新破题，在开发低渗透油藏中发挥技术先导作用的实践与探讨，通过现场应用证明了，该技术在寻找难开发油层和提高钻井速度方面发挥着科研先导优势。

【关键词】FEWD；地质导向；钻井技术；油藏钻穿率；研究

随着水平井、大位移井和海洋钻井技术的发展，对井眼轨迹的控制提出了更高的要求。进入九十年代以来，国外几家大的石油服务公司研究和发展了带地质参数的无线随钻测量系统，并在此基础上发展和完善了地质导向钻井技术。地质导向技术是在导向钻井技术的基础上发展起来的，导向钻井系统采用的是只带定向参数的MWD无线随钻测量仪器，而地质导向钻井系统是采用了带定向参数和地质参数的MWD无线随钻测量仪器或者称地质导向无线随钻测斜仪。

地层评价无线随钻测量系统简称FEWD（Formation Evaluation While Drilling），近几年来在新疆及胜利油田薄油藏水平井的开发中得到广泛应用，目前胜利油田90%的薄油层水平井已采用该测量系统。使用该系统可以根据其所测得的地质参数，有效地控制井眼轨迹沿油气层的最佳部位钻进，及时获取无泥浆污染的地层资料，更好的发现油气层，从而大大提高油藏的钻穿率，并能提高钻井速度和减少测井时间，缩短建井周期。

WX-H2井为一口高难度薄油层低渗透三维水平井，油层厚度预测1.8m，设计方位357.88°，实际施工过程中计算出的油层厚度只有0.89m，实钻过程中油层不确定因素太大，增加了施工难度。该井成败与否意义重大，其顺利钻成，为以后低渗透薄油层水平井的开发奠定了基础，属先导实验创新工程。

一、工程概况

1、地质设计

（1）构造特征

所探油藏厚度仅有1.8m，A、B靶点的深度可能存在一定误差。钻井过程中，若与设计有较大误差时，应立即停钻组织讨论下步措施。

（2）基本数据

WX-H2井A、B靶点垂深3445m，水平段长135.09m，稳斜角90°，A、B连线方位角357.88°。水平段精度要求：上下摆动不超过1m，左右摆动不超过6m。

（3）钻探目的

提高单井产能及采收率，为低渗透薄油藏的开发提供借鉴。

（4）完鉆原则

钻至B靶点留足35m口袋完钻。

2、工程设计

（1）井身结构（见表1）

（2）井眼轨迹设计

在施工过程中，根据地质参数及实钻地层情况，将A、B靶点垂深改为3441.94m。由于直井段位移较大，与原轨迹设计有较大偏差，需要修正原轨迹设计。WX-H2井井眼轨迹设计数据见表2

实际水平段施工过程中计算出的油层厚度只有0.89m，且油层准确深度及走向难以确定，与原地质设计有较大偏差，只能根据实钻情况，及时调整井眼轨迹，最大限度在油层中钻进，要求油层钻穿率达到70%以上。

（3）测量方案

直井段使用电子多点仪器测量井眼轨迹数据；斜井段（0～70°）采用有线随钻测量系统或MWD无线随钻测量系统；70°以后斜井段及水平段使用带地质参数的FEWD无线随钻测量系统。

（4）钻井液设计

0～51m井段：般土结构钻井液；51～1601m井段：正电胶淡水钻井液；1601～3150m井段：聚合物饱和盐水钻井液；3150～3630m井段：MMH-饱和盐水混油钻井液；3630～3800m井段：MMH-饱和盐水混油钻井液。

二、主要技术难点

1、油层薄，设计中预测油层厚度1.8m，实际施工过程中计算出的油层厚度只有0.89m，且油层准确深度及走向难以确定。要根据实钻情况，及时调整井眼轨迹，最大限度在油层中钻进。

2、受地面条件限制，是一口超薄油藏三维水平井，为寻找油层，在水平段需要调整井斜和方位，最大井斜达97.03°，轨迹控制难度大。

3、地层硬，机械钻速低，建井周期长。

4、测点与钻头间距大，钻头处井斜方位预测难度大。

三、钻井工艺

1、轨迹控制

直井段使用电子多点仪器监测，斜井段采用导向钻井技术钻进至井斜77.91°，之后采用地质导向钻井技术。

（1）直井段

二开为φ311.1mm井眼，钻至井深1683.9m，采用塔式钻具组合，防斜效果比较好，井斜1.34°，方位359.05°，位移20.86m。下部φ215.9mm井眼，采用钟摆钻具组合，PDC钻头钻进。直井段轨迹监控和测量使用电子多点仪器，井眼轨迹数据：井深3100.1m，井斜4.88°，方位59.83°，垂深3096.82m，水平位移96.58m，闭合方位54.48°，与原设计轨迹有较大偏差，修正后设计轨迹见表3。

（2）第一增斜段

直井段的水平位移较大，井斜较大，最后进尺慢，为节省一趟钻，将造斜点提前50m，将轨迹设计修正，从井深3100.1m增斜。钻具组合：φ215.9mm钻头+φ172mm1.25°单弯动力钻具+φ158.8mm无磁钻铤1根+φ158.8mm钻铤9根+φ127mm钻杆。钻至井深3214.57m，井斜17.07°，方位345.89°，达到设计要求。

（3）稳斜段

钻具组合：φ215.9mm钻头+φ172mm1.25°单弯动力钻具+φ210mm稳定器+φ158.8mm无磁钻铤1根+φ127mm加重钻杆30根+φ127mm钻杆。

（4）第二增斜段

钻具组合：φ215.9mm钻头+φ172mm1.25°单弯动力钻具+φ158.8mm无磁钻铤1根+φ127mm斜坡钻杆15根+φ127mm加重钻杆30根+φ127mm钻杆。

（5）水平段

钻具组合：φ215.9mm钻头+φ172mm1.25°单弯动力钻具+φ172mmFEWD无磁钻铤1根+φ172mmFEWD悬挂短接1根+φ127mm无磁承压钻杆1根+φ127mm斜坡钻杆60根+φ127mm加重钻杆30根+φ127mm钻杆。

在井段3559.46～3570.04m处首先采用FEWD地质导向钻井技术滑动钻进，将井斜增至86°。为进一步确定油层，复合钻进至井深3582m（即进尺12m），井斜86.8°，方位0.1°，通过实钻获得的地质参数显示，确定在井段3567～3577.4m内为油层，通过计算得知油层顶界及底界垂深分别为3441.44m和3442.33m，油层厚度为0.89m。采用滑动钻进方式至井深3598.2m，井斜91.46°，方位0.8°。

当钻进至井深3620.1m时，井斜91.83°，方位359.6°，垂深3442m，通过地质导向参数测量显示已钻回到油层，初步判断地层倾角大于90°，地层走向有方位减小趋势。用地质导向钻井技术跟踪油层钻进至井深3691.8m，垂深3439.7m，井斜93.66m，方位353.44m，从测量参数证明再次钻出油层。经过前后资料对比，确定是钻穿了油底。分析原因是由于地层倾角缓慢增大，地层走向成弧型方位减小，井斜逐渐小于地层倾角造成的。

采取滑動钻进方式增井斜、降方位钻进30m后，从地质参数分析已钻入最佳油层，转盘钻进2m循环捞取砂样进一步得到确定。此时井深3723.6m，井斜97°，方位344.7°，垂深3436.55m，为保证以后施工顺利及避免再钻出油层，降井斜调整到93～94°间钻进，留足35m口袋后完钻。

2、钻井工艺措施

（1）优化钻具组合和优选钻井参数。通过优化钻具组合和优选钻井参数，提高钻井速度，保证了井下安全。在应用FEWD无线随钻测量系统施工的井段，尽量简化钻具结构。

（2）采用优质钻井液。钻井液应具有良好的携岩性、润滑性、防塌性，保证井眼稳定和清洁。控制固相含量，满足MWD和FEWD测量仪器使用对钻井液性能的要求。

（3）根据井下情况，进行短起下钻或通井等工程措施，有效解决了水平井的岩屑床和携岩问题。

（4）加强钻具探伤及钻具倒换，防止钻具事故。

（5）有效地控制造斜率，保证了FEWD无线随钻测量系统安全施工。

3、完井基本数据

完钻井深3789.4m，垂深3431.5m，水平位移528.85m，整个水平段垂深最大相差11.4m，水平段长247.2m，最大井斜97°，方位调整近20°，油层穿透率达80%以上，各地质参数曲线与完钻电测曲线相吻合。完井下入φ127mm油层套管，采用射孔完井方法。

四、地质导向钻井技术

1、地质导向钻井可定义为在水平井或定向井钻井中，在实时的地质和油藏数据基础上调整实钻井眼轨迹，实现动靶的精确控制，准确钻达目的层。当地质标记不确定、靶区偏差限定很严，或地质条件十分复杂，采用常规钻井技术不能钻达目标的井，就需要地质导向钻井技术。WX-H2井由于油层薄，油藏埋深及走向不能精确确定，造成实际与设计偏差较大，采用地质导向钻井提高了油层钻穿率，从而有效地避免了填井事故。

2、测量技术

FEWD无线随钻测量系统可以提供双向自然伽玛、多探测深度的电磁波电阻率、补偿中子孔隙度、岩石密度等四套地质参数和井斜方位等定向参数。WX-H2井施工过程中，通过地质参数的变化情况，对出现的地层变化作出了及时判断，避免了无效进尺。

3、轨迹控制技术

地质导向钻井的控制目标在钻进过程中随时改变，是动靶的精确控制。与普通定向井水平井相比，井眼轨迹控制的难度增大，控制精度高。利用FEWD测取的地质参数确定标志层或目的层，在目的层被确定之后，调整最后的造斜段以钻至水平，特别是在薄油层中钻水平井，使井眼轨迹准确进入目的层非常关键。

水平段井眼轨迹的精确控制是水平井施工的难点和关键所在，特别是油层薄的开发，控制精度要求高。WX-H2井施工中，根据随钻测取的地质参数，判断油层情况，控制水平段的轨迹在油层中穿行。掌握所选择工具的造斜率，加密测量间距，尤其在出现异常情况时，及时对井眼轨迹进行有效控制和调整。

五、结论

1、WX-H2井是一口薄油层低渗透三维水平井，该井的顺利完井为以后类似井地继续开发奠定了基础。

2、油层不确定因素的影响较大，设计与实际偏差较大，给施工增加了难度。采用了FEWD地质导向无线随钻测量系统，提高了地层分析的精度，可以有效地控制井身轨迹在油层中最佳部位的行程，提高了油层钻穿率，缩短钻井周期。

3、采用FEWD地质导向无线随钻测量系统，分析钻井液等其它钻井参数对储层的影响，获得打开储层时油藏物性的最真实资料（FEWD地层资料是在打开油层后的短时间内测取的）；FEWD的测井资料与电缆测井资料对比，能够统一起来，可以准确地解释地层和获得地层参数，能满足油田对地质资料录取的要求，从而替代电测，提高钻井速度，节约了钻井成本。

4、泥浆是钻井的血液，泥浆的好坏直接关系到钻井的成败，WX-H2井采用适合该地区的聚合物饱和盐水钻井液体系，确保了该井的顺利施工。

5、进一步缩短测量位置与钻头之间的距离，可以减少预测带来的误差，及时调整各施工参数，达到实时监控跟踪油层，提高油层的穿透率。

6、如何提高钻井速度，缩短建井周期一直是钻井行业追求的目标。地层可钻性差，为保证岩屑采集成功率，无法使用PDC钻头，只能使用牙轮钻头，且HJT517钻头在该地区纯钻时间不足38小时，增加了起钻次数，影响了钻井速度。如果将PDC钻头改进，既能保证岩屑采集成功率，又能提高机械钻速，减少起下钻次数，将会大大缩短建井周期，进一步发挥地质导向钻井技术的优越性。

7、虽然水平段最大井斜97°，由于轨迹平滑，采用合理的泥浆体系，措施得当，使整个钻井过程中施工顺利。

参考文献

[1]都振川.商741-平2欠平衡压力钻井技术.石油钻探技术，2001.4

作者简介

赵启胜，男，1973.9，汉族，山东东营，本科，高级工程师，技术总监，研究方向：石油工程。