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摘 要：吐哈油田致密油气资源量非常丰富，由于受到致密油气的埋藏深、地层的可钻性差、产量低等因素的制约，致密油气开发的规模一直难形成，最近几年通过对复杂深层长水平段水平井钻井等配套技术的研究与攻关，逐步形成了针对吐哈油田不同区块的水平井井身结构优化、个性化钻头优化、钻井液优选、轨迹设计优化等一套水平井技术。
关键词：吐哈油田 致密油气 水平井
一、概要
吐哈油田致密油气资源主要分布在吐哈盆地下侏罗统和三塘湖盆地二叠系芦草沟组。为了实现在吐哈盆地致密油气开发的突破，吐哈油田公司先后在火803区块、温吉桑区块、巴喀区块、小草湖区块、马朗区块等部署多口水平井，通过这几年水平技术的应用，并取得了一定的成果并逐渐形成针对不同区块的水平井钻井技术，但仍有一些制约水平井优快钻井的难题尚未得到完全解决。
二、致密油气藏水平井钻井技术
由于吐哈油田致密油气藏的分布面积广，各区块地质特征不尽相同，因此在水平井的实施过程中，要根据不同的地质特点设计与其相符的井身结构、钻头选型、泥浆体系等相关内容。
1.水平井钻头优选技术
通过开展牙轮/PDC钻头岩石可钻性、研磨性试验等岩石力学性能测试，结合测井数据，建立了岩石可钻性剖面。以岩石可钻性及已钻井分析为依据，开展个性化钻头设计与试验，而且还有针对巴喀厚煤层安全钻进个性化钻头进行了优选，通过不断试验和改进，优选出在J2x中下部煤层系过度地层定向钻进的MD9552ZC、SMD517X型号的PDC钻头和煤层防卡LD517GC牙轮钻头，水平段快速钻进J1s、J1b的SMD517X、SMD537X、MD1616、MD1613四種型号的牙轮钻头和PDC钻头。这些钻头的型号不但适用于巴喀区块水平井的定向钻进和水平段钻进，同时对于其他区块的适应性也很好。
2.水平井钻井液优化技术
钻井液对于水平来说至关重要，它必须满足水平井对井眼稳定、井底岩屑携带清洁、降低磨阻、保护油气层的要求。吐哈油田水平井钻进过程主要使用的钻井液体系为：聚磺钻井液体系、铝胺基钻井液体系、MEG钻井液、乳化原油钻井液、油基微泡钻井液体系。它们都具有良好的润滑性、携岩性，而且油层保护的效果也很明显。
3.水平井钻具组合优化技术
通过分析这几年吐哈油田水平钻井资料，总结了几套适合于致密油层水平井钻井的钻具组合，其共性是：优选钻具、倒装钻具、简化钻具，尽量避免刚度和外径有较大差别的钻具组合在一起，在保证正常施工的前提下，用刚度小、外径小的钻具。
优化的定向钻具组合：1.Φ241.3mm钻头+Φ197mm单弯螺杆（1.25°-1.5°）+回压阀+Φ165mm定向接头+Φ178mm无磁钻铤+（MWD短接）+Φ127mm加重钻杆×30根+Φ127mm钻杆；2. Φ216mm钻头+Φ172mm单弯螺杆（1.25°-1.5°）+回压阀+Φ165mm定向接头+Φ165mm无磁钻铤+（MWD短接）+Φ127mm加重钻杆×30根+Φ127mm钻杆；
该钻具组合常用于定向段的施工，既能实现滑动钻进，又能转盘钻进；通过调整螺杆的角度，变换钻具的不同时使用方法实现对井眼轨迹的调整。由于没有使用钻铤，这样便于钻压传递和工具面的摆放，还能减少井下事故的发生。
优化的水平段钻具组合：1.Φ241.3mm钻头+Φ197mm单弯螺杆（1°-1.25°）+回压阀+Φ165mm定向接头+Φ178mm无磁钻铤+（Φ165mmMWD短接）+Φ127mm斜坡钻杆+Φ127mm加重钻杆；2. Φ216mm钻头+Φ172mm单弯螺杆（1°-1.25°）+回压阀+Φ165mm定向接头+Φ165mm无磁钻铤+（Φ165mmMWD短接）+Φ127mm斜坡钻杆+Φ127mm加重钻杆；3. Φ152.4mm钻头+Φ120mm单弯螺杆（1°-1.25°）+回压阀+Φ120mm定向接头+Φ127mm无磁钻杆+（Φ120mmMWD短接）+Φ127mm斜坡钻杆+Φ127mm加重钻杆×30根+Φ127mm加重钻杆×30根；
以上的钻具组合常用来进行当井斜大于60°以后轨迹控制，这样的定向钻具组合要进行倒装，斜坡钻杆的长度应根据轨迹控制的长度而定，必须保30°以上的井段均为斜坡钻杆，这样做目的既有利于钻压的传递，又便于工具面的调整，最主要是有利于井底岩屑的携带保证井下安全。
4.轨迹优化技术
在水平井轨迹设计上，基本上采用了“直-增-稳”和“直-增-稳-增”这两种方式。“直-增-稳”的设计方式多用于目的层认识清楚的水平井轨迹，这样可以缩短造斜段长度，减小复杂井段。“直-增-稳-增”的方式多用于目的层认识匮乏或多目的层钻进的水平井轨迹设计，这样给实际轨迹控制预留了足够的调整井段便于钻遇目的层，提高油层钻遇率。
5.随钻地质导向技术
相比常规定向工具而言，旋转导向工具属于更加先进的定向及地质参数测量工具，工具在钻进中完全旋转并随钻测量地质参数，可以提高轨迹控制精度，同时大幅降低了摩阻扭矩，避免滑动钻进拖压现象，减少岩屑堆积，钻井钻速显著提高。由于致密砂岩储层差异性大，邻井可对比性差，导致入靶找目的层工作量大、水平段需要频繁调整轨迹，同时深井钻井中钻机设备条件限制或发生钻具偏磨套管情况，导致转盘转速低于90rpm，为此水平段优选斯伦贝谢PowerDrive vorteX附加动力旋转地质导向工具实施轨迹控制，该技术优势为所有部件都随着钻柱一起旋转，能更好的携带岩屑、清洁井眼、减少井眼垮塌和卡钻风险；在旋转导向钻井过程中旋转送进钻柱，保证了钻压的正常传递，减少了使用井下动力钻具定向、增斜或扭方位过程中的托压问题，有效克服滑动钻进方式摩阻扭矩过大的问题，同时实现精确控制轨迹，提高油层钻遇率。
三、水平井应用案例
吉4H井是中石油部署的一口重点勘探水平井，同时也是致密油气示范基地建设井，该井首次在致密砂岩水平井引进并成功应用史密斯系列个性化PDC钻头与旋转地质导向钻井系统，确保了长段水平井安全快速钻进和裸眼分段压裂管柱的顺利下入，该井采用四层套管结构，一开：使用Φ660.4mm钻头钻至井深396m，下入Φ508mm套管；二开：使用Φ333mm钻头钻至井深2600m，下入Φ273mm套管；三开：使用Φ241mm钻头钻至井深4282m，下入Φ193mm套管；四开：使用Φ165mm钻头钻至井深5350m，下入Φ127mm完井管串；完钻井深5350m，完钻层位J1s，钻井周期167.71天，水平段长1006m，油层钻遇率达到了97%，创造吐哈油田水平井最长纪录，标志着吐哈深层致密气藏水平井技术取得了重要进展。
四、认识
水平井钻井技术是改善致密油气藏开发效果的新途径，国内外的成功实例都证明了这一点，因此通过不断完善水平井钻井技术、缩短钻井周期、提高油层钻遇率、增加单井产能，降低水平井单井开发成本，使水平井大规模应用于致密油气开发成为可能， 进而提高致密油气储层动用率和开发效果。
参考文献
[1] 吴奇等.地质导向与旋转导向技术应用及发展，北京，石油工业出版社，2012，9.
[2]赵金海＼朱全塔等.国外典型的旋转导向钻井系统[J]，国外油田工程，2002 ，18（11）：33-36.
关键词：吐哈油田 致密油气 水平井
一、概要
吐哈油田致密油气资源主要分布在吐哈盆地下侏罗统和三塘湖盆地二叠系芦草沟组。为了实现在吐哈盆地致密油气开发的突破，吐哈油田公司先后在火803区块、温吉桑区块、巴喀区块、小草湖区块、马朗区块等部署多口水平井，通过这几年水平技术的应用，并取得了一定的成果并逐渐形成针对不同区块的水平井钻井技术，但仍有一些制约水平井优快钻井的难题尚未得到完全解决。
二、致密油气藏水平井钻井技术
由于吐哈油田致密油气藏的分布面积广，各区块地质特征不尽相同，因此在水平井的实施过程中，要根据不同的地质特点设计与其相符的井身结构、钻头选型、泥浆体系等相关内容。
1.水平井钻头优选技术
通过开展牙轮/PDC钻头岩石可钻性、研磨性试验等岩石力学性能测试，结合测井数据，建立了岩石可钻性剖面。以岩石可钻性及已钻井分析为依据，开展个性化钻头设计与试验，而且还有针对巴喀厚煤层安全钻进个性化钻头进行了优选，通过不断试验和改进，优选出在J2x中下部煤层系过度地层定向钻进的MD9552ZC、SMD517X型号的PDC钻头和煤层防卡LD517GC牙轮钻头，水平段快速钻进J1s、J1b的SMD517X、SMD537X、MD1616、MD1613四種型号的牙轮钻头和PDC钻头。这些钻头的型号不但适用于巴喀区块水平井的定向钻进和水平段钻进，同时对于其他区块的适应性也很好。
2.水平井钻井液优化技术
钻井液对于水平来说至关重要，它必须满足水平井对井眼稳定、井底岩屑携带清洁、降低磨阻、保护油气层的要求。吐哈油田水平井钻进过程主要使用的钻井液体系为：聚磺钻井液体系、铝胺基钻井液体系、MEG钻井液、乳化原油钻井液、油基微泡钻井液体系。它们都具有良好的润滑性、携岩性，而且油层保护的效果也很明显。
3.水平井钻具组合优化技术
通过分析这几年吐哈油田水平钻井资料，总结了几套适合于致密油层水平井钻井的钻具组合，其共性是：优选钻具、倒装钻具、简化钻具，尽量避免刚度和外径有较大差别的钻具组合在一起，在保证正常施工的前提下，用刚度小、外径小的钻具。
优化的定向钻具组合：1.Φ241.3mm钻头+Φ197mm单弯螺杆（1.25°-1.5°）+回压阀+Φ165mm定向接头+Φ178mm无磁钻铤+（MWD短接）+Φ127mm加重钻杆×30根+Φ127mm钻杆；2. Φ216mm钻头+Φ172mm单弯螺杆（1.25°-1.5°）+回压阀+Φ165mm定向接头+Φ165mm无磁钻铤+（MWD短接）+Φ127mm加重钻杆×30根+Φ127mm钻杆；
该钻具组合常用于定向段的施工，既能实现滑动钻进，又能转盘钻进；通过调整螺杆的角度，变换钻具的不同时使用方法实现对井眼轨迹的调整。由于没有使用钻铤，这样便于钻压传递和工具面的摆放，还能减少井下事故的发生。
优化的水平段钻具组合：1.Φ241.3mm钻头+Φ197mm单弯螺杆（1°-1.25°）+回压阀+Φ165mm定向接头+Φ178mm无磁钻铤+（Φ165mmMWD短接）+Φ127mm斜坡钻杆+Φ127mm加重钻杆；2. Φ216mm钻头+Φ172mm单弯螺杆（1°-1.25°）+回压阀+Φ165mm定向接头+Φ165mm无磁钻铤+（Φ165mmMWD短接）+Φ127mm斜坡钻杆+Φ127mm加重钻杆；3. Φ152.4mm钻头+Φ120mm单弯螺杆（1°-1.25°）+回压阀+Φ120mm定向接头+Φ127mm无磁钻杆+（Φ120mmMWD短接）+Φ127mm斜坡钻杆+Φ127mm加重钻杆×30根+Φ127mm加重钻杆×30根；
以上的钻具组合常用来进行当井斜大于60°以后轨迹控制，这样的定向钻具组合要进行倒装，斜坡钻杆的长度应根据轨迹控制的长度而定，必须保30°以上的井段均为斜坡钻杆，这样做目的既有利于钻压的传递，又便于工具面的调整，最主要是有利于井底岩屑的携带保证井下安全。
4.轨迹优化技术
在水平井轨迹设计上，基本上采用了“直-增-稳”和“直-增-稳-增”这两种方式。“直-增-稳”的设计方式多用于目的层认识清楚的水平井轨迹，这样可以缩短造斜段长度，减小复杂井段。“直-增-稳-增”的方式多用于目的层认识匮乏或多目的层钻进的水平井轨迹设计，这样给实际轨迹控制预留了足够的调整井段便于钻遇目的层，提高油层钻遇率。
5.随钻地质导向技术
相比常规定向工具而言，旋转导向工具属于更加先进的定向及地质参数测量工具，工具在钻进中完全旋转并随钻测量地质参数，可以提高轨迹控制精度，同时大幅降低了摩阻扭矩，避免滑动钻进拖压现象，减少岩屑堆积，钻井钻速显著提高。由于致密砂岩储层差异性大，邻井可对比性差，导致入靶找目的层工作量大、水平段需要频繁调整轨迹，同时深井钻井中钻机设备条件限制或发生钻具偏磨套管情况，导致转盘转速低于90rpm，为此水平段优选斯伦贝谢PowerDrive vorteX附加动力旋转地质导向工具实施轨迹控制，该技术优势为所有部件都随着钻柱一起旋转，能更好的携带岩屑、清洁井眼、减少井眼垮塌和卡钻风险；在旋转导向钻井过程中旋转送进钻柱，保证了钻压的正常传递，减少了使用井下动力钻具定向、增斜或扭方位过程中的托压问题，有效克服滑动钻进方式摩阻扭矩过大的问题，同时实现精确控制轨迹，提高油层钻遇率。
三、水平井应用案例
吉4H井是中石油部署的一口重点勘探水平井，同时也是致密油气示范基地建设井，该井首次在致密砂岩水平井引进并成功应用史密斯系列个性化PDC钻头与旋转地质导向钻井系统，确保了长段水平井安全快速钻进和裸眼分段压裂管柱的顺利下入，该井采用四层套管结构，一开：使用Φ660.4mm钻头钻至井深396m，下入Φ508mm套管；二开：使用Φ333mm钻头钻至井深2600m，下入Φ273mm套管；三开：使用Φ241mm钻头钻至井深4282m，下入Φ193mm套管；四开：使用Φ165mm钻头钻至井深5350m，下入Φ127mm完井管串；完钻井深5350m，完钻层位J1s，钻井周期167.71天，水平段长1006m，油层钻遇率达到了97%，创造吐哈油田水平井最长纪录，标志着吐哈深层致密气藏水平井技术取得了重要进展。
四、认识
水平井钻井技术是改善致密油气藏开发效果的新途径，国内外的成功实例都证明了这一点，因此通过不断完善水平井钻井技术、缩短钻井周期、提高油层钻遇率、增加单井产能，降低水平井单井开发成本，使水平井大规模应用于致密油气开发成为可能， 进而提高致密油气储层动用率和开发效果。
参考文献
[1] 吴奇等.地质导向与旋转导向技术应用及发展，北京，石油工业出版社，2012，9.
[2]赵金海＼朱全塔等.国外典型的旋转导向钻井系统[J]，国外油田工程，2002 ，18（11）：33-36.