大牛地气田向水平井更长水平段挑战

2009-08-20　　关键字：　　来源：中国石油石化工程信息网

　　[中国石化新闻网2009年8月18日]　7月25日，由华北石油局五普钻井技术研发中心从事钻井液服务，三普钻井公司承担施工的DP16井钻至井深4332米，水平段长1400米完钻，这是继去年该气田部署完钻的DP4井水平段长1625.06米和DP8井水平段长1485.91米之后又一水平段较长的水平井，标志着大牛地气田水平井施工技术逐步走向成熟。

国内外水平井瞄准超长水平段

近年来，水平井钻完井总数几乎成指数增长，全世界的水平井井数为5万口左右，主要分布在美国、加拿大、俄罗斯等69个国家，其中美国和加拿大占88.4%。在国内，水平井钻井技术日益受到重视，在多个油田得以迅速发展，其油藏有低压低渗透砂岩油藏、稠油油藏、火山喷发岩油藏、不整合屋脊式砂岩油藏等多种类型。

石油剩余资源和低渗、超薄、稠油和超稠油等特殊经济边际油藏开发的低本高效，是水平井技术发展的直接动力。

2008年4月份，挪威国家石油海德鲁公司（StatoilHydro）所属挪威北海Gullfaks油气平台创下一项新的世界海上油气钻井纪录。近10公里的钻杆由石油平台控制钻入海床150米后，在几乎水平地穿越各种岩石层，总长度达9910米，创世界最长钻井纪录。

通过延长水平井水平位移，可采集油田周围的油气资源，大大延长该油气田可采期，确保Gullfaks油气田可继续开采至2030年。这比建立新油气平台大大地节约了成本。

2006年11月底，在长北榆林地区，辽河石油勘探局钻井一公司70136钻井队在坚硬、研磨性较强的地层钻井中，钻出2200米中国陆上当时最长的单支水平井段。在长北项目中，所施工的一口双分支水平井，单支水平段长度达到2000米、总长度不少于4000米，最大限度控制储量面积。目前，国外水平井钻井成本已降至直井的1.5至2倍，甚至有的水平井成本只是直井的1.2倍，而水平井产量是直井的4至8倍。国内多数油田水平井钻井成本为同区直井的2倍多，大港油田水平井投资平均为直井的2.3倍。随着技术的成熟和钻井数量的增加，水平段的不断延长，国内的水平井钻井、完井成本呈降低趋势。 大牛地气田水平井技术快速发展 2005年以前，尽管国内相当一部分油田在水平井钻井工艺技术上积极展开研发与攻关，但水平段的长度，大都在500米至700米之间，长庆等少数几个油田能够达到的水平段也只有1000米左右。大牛地气田部署的DP1井和DP35-1井水平段长分别为600米和800米。 2007年之后，随着大牛地气田持续稳产增产的压力增大，华北分公司再次将气田增产的希望寄托于水平井技术。当年部署施工了水平分支井DF1，在水平段钻进中率先运用国际领先的气体泡沫欠平衡钻井技术，虽因钻遇煤层坍塌未完成设计水平段，但机械钻速的提高及发现和保护储层的作用得到验证。在部署的DP3井和气田第二口水平分支井DF2井施工中，施工单位改变钻井液体系，钻至水平段时选用了无固相漂珠钻井液体系，该体系中的玻璃微珠可有效降低钻井液的密度，使钻井液比重控制在0.8～1.05克/立方厘米之间，即可满足欠平衡保护储层的作用，又可维护井壁、防止煤层及泥岩层坍塌，使DF2井完成主井眼4006.66米，水平段长达到了900多米，创鄂北工区水平井最大井斜、最大套管下深等多项纪录；DP3井的水平段首次突破1220.79米，创2006～2007年度中国石化石油工程新纪录，两口井均收到理想的单井天然气成果。 2008年，华北分公司继续向大位移水平井挑战，大牛地气田部署了6口水平中多数总位移接近2000米，DP4井的水平段施工中，首次选用了无固相充氮气钻井液欠平衡钻进，运用先进的井眼轨迹控制技术，完钻井深4360米，水平总位移1970.73米，完成水平段长1625.06米，创大牛地气田水平段最长纪录，另一口水平井DP8井水平段长达到了1485.91米。在水平井水平段不断延长的同时，水平井施工速度也得到快速提高，在DP16井在水平段前仅耗时16.44天，创造斜段用时最短纪录。水平井钻井周期也由当初的140多天逐步向80天以内的极限目标挺进，标志着气田水平井施工具备较强实力。 挑战水平井长水平段面临的难题 尽管大牛地气田大位移水平井施工获得成功，但在水平井钻进中还将遇到诸多难题。由于该区的水平段钻井施工中经常钻遇上下夹有煤层，中间还分布有煤线，在水平井水平段选用气体泡沫欠平衡钻井技术时，这种钻井体系支撑能力弱，煤层极易坍塌引发卡钻、埋钻等井下复杂情况，导致钻井无法进行。再次使用常规钻井液处理事故，失去了欠平衡钻井的意义，井壁稳定成为较为突出问题。大牛地气田水平井设计一般水平段长达1300～2000米，滑动钻进和定向钻进期间，在重力的作用下，水平段钻具的重量（去除浮力）全部作用在下井壁，在岩屑床的作用下，钻具与井壁之间由垂直井眼的点线接触逐渐变化为水平井段的线接触和面接触，增大了钻具与井壁之间的摩擦阻力，长水平段井眼的携岩洗井难度更大。钻具在水平段钻进过程中因摩阻大，造成脱压现象，钻头加不上钻压，机械钻速慢。同时钻头在水平段高速转动，钻头保径很快磨损，导致钻头先期报废。为攻克上述水平井钻进难题，满足水平井施工要求，大牛地气田主要钻井施工队伍的五普钻井公司从装备、钻头选型、定向仪器、钻井液体系等各方面努力，购进5000米钻机，配备顶部驱动装置，引进国外先进的定向仪器MWD和LWD，打好硬件基础。为使钻头在水平段发挥作用，五普钻井公司技术管理部门积极做好适用于水平段钻进的PDC钻头，并大胆进行现场试验，使单支钻头的进尺增加了80多米，减少钻头3至4支，降低了钻头成本。钻井液是水平井的“生命液”，它决定着水平井的成败，五普研发中心先后选用适合于大牛地气田水平井施工的天然高分子钻井液体系、无固相漂珠钻井液体系等，今年又率先将无固相弱凝胶钻井液体系，率先水平井DP16井中应用成果，获得了满意的钻井成果。目前，五普钻井公司正积极筹备，将另一种叫做钾铵基悬浮乳液的钻井液体系应用在大牛地气田，该体系是将润滑、防塌、储层保护、保护环境协调发展的一项新技术，特别适用于低渗透、强水敏油气藏的钻井施工，满足不同井段钻井工程和油气层保护工作的需要。可以实现从直井段到水平井段使用同一种钻井液体系，减少一次钻井液的替换，利于环境保护，进一步降低钻井成本。

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