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第32卷第2期钻井工程·71·

浅层大位移水平井钻井关键技术分析

牛洪波1陈建隆1隋小兵2

1.中国石油化工集团公司胜利石油管理局钻井工艺研究院2.中国石化胜利油田分公司勘探监督中心

牛洪波等.浅层大位移水平井钻井关键技术分析.天然气工业，2012,32(2):71-74.

摘要高平1井是胜利油田第一口位垂比达到4的大位移水平井。为了最大限度降低和克服井下摩阻扭矩，利用并眼轨道优化设计、下部钻具组合及钻进参数优选、工程保障措施和钻并液性能调控等关键技术，实现了对井眼轨迹的有效控制。所完成的高平1井位垂比达到了4.0198,水平段长3462.07m。结论认为：①造斜率相对较低的单增轨道更适用长水平段水平井井眼轨道优化设计；②优选底部钻具组合、钻进参数和钻头，在特定区域能有效降低长水平段滑动钻进的比例；③水基钻井液在大位移井钻井中拥有较广阔的应用空间。

关键词浅层大位移井位垂比轨迹控制钻井液钻具组合钻头选择DOI:10.3787/j.issn.1000-0976.2012.02.017

大位移井钻井技术是国外20世纪90年代随着定向井、水平井发展起来的高新钻井技术1],是定向井、水平井、深井、超深井等技术的综合体现，加上多目标三维大位移井技术复杂、要求高，因此它实际上代表了目前世界上最先进的钻井技术[2]。国内已先后在胜利、中原、大港等油田钻成数口位移超2000m的定向井[3],但位垂比达到2的大位移井相对较少。2008年，胜利油田完成的金平1井位垂比达到2.803。

高平1井是中国石化胜利油田第一口位垂比大于4的大位移水平井[4]。该井设计A靶点垂深为867.00m,K靶点垂深为905.00m,B靶点垂深为929.00m,A~K靶点间水平距离为1503.96m,K~B靶点间水平距离为1504.14m。

从钻井角度来讲，该井施工面临的主要技术难点：①浅部地层胶结疏松，大井眼定向造斜易出现造斜率偏低的现象；②水平井段长，井下摩阻大，滑动导向困难，井眼轨迹控制困难；③目的层埋深浅，上部井段克服井下摩阻的钻具自重不足；④起下钻次数多，水平段易出现不规则“大小眼”状况，井眼复杂。

上述问题的解决方案主要集中在井眼轨道优化设计、井眼轨迹控制方法、钻井液技术3个方面。

1井眼轨道优化设计技术

本井设计垂深浅，上部地层松软，地层造斜能力差，且是在311.2mm井眼段造斜，造斜难度较大，因此在选择井眼轨道设计方法时一方面需要考虑造斜点垂深空间限定条件，另一方面也需要尽量采用低造斜率的剖面，减小调整幅度，保证中靶井眼平滑。

通过对靶前位移、增曲率、降曲率剖面的摩阻和扭矩的计算对比，优选出本井设计轨道。表1中除起钻摩阻外，各项数据基本上均随着靶前位移的增加而增加，主要是由于靶前位移较长造成井深延长的原因(在水平段长度保持3000m的情况下，靶前位移每增加100m,完钻井深增加约70m,斜井段长度增加约130m)。唯有靶前位移为450m时的平均摩阻小于350m对应轨道的平衡摩阻。因为主要考虑下钻摩阻以保障滑动钻进能力，所以靶前位移350m较为合适。另外，从钻柱承受的扭矩情况来看，靶前位移350m对应的轨道设计要优于其他设计，其中，与靶前位移450m对应轨道设计相比，扭矩值可降低837.6N·m

(3.11%),可以为复合钻进提供扭矩空间。因此，综合考虑摩阻及扭矩，靶前位移确定为350m较为有利。

基金项目：中国石油化工集团公司重点攻关项目“长水平段水平井钻井技术研究”(编号：P07049)。

作者简介：牛洪波，1975年生，高级工程师；1998年毕业于原石油大学(华东)石油工程专业；现在中国石化集团胜利石油管理局钻井工艺研究院钻井所工作，主要从事钻井新技术、水平井和分支井的研究与推广应用工作。地址：(257017)山东省东营市北一路827号。电话E-mail:nhbwj188@

·72·天然气工业2012年2月

表1不同靶前位移摩阻扭矩对比表

靶前位移/m

起钻摩阻/kN

下钻摩阻/kN

平均摩阻/kN

提离扭矩/N·m

并底扭矩/N·m

斜井段长/m

350

457.8

318.0

387.9

23499.0

26052