准噶尔盆地超深层水平井可钻性研究

准噶尔盆地超深层水平井可钻性研究

马瑞国

中石化新疆新春石油开发有限责任公司 山东东营 257000

摘要:针对永进油田超深、高温、高压等地质特点，分析了钻水平井的技术优势和风险，提出了优化井深结构、应用油基泥浆等配套技术的技术对策。

关键词: 准噶尔盆地；水平井井身结构优化；油基泥浆

1概述

准噶尔盆地中部主要勘探目的层系为侏罗系、白垩系。2004年上报白垩系清水河组预测含气面积29.4km²，天然气地质储量106.62×10⁸m³;侏罗系西山窑组预测含油面积126.5km²、石油地质储量4759×10⁴t，溶解气地质储量79.00×10⁸m3。

该区储层物性差。侏罗系西山窑组薄片鉴定主要为细粒长石岩屑砂岩，物性分析孔隙度6.3％～13.1％(平均9.4％)，渗透率(0.38-2.82)×10^-3μm²(平均0.92×10^-3m²)，属低孔低特低渗储层。白垩系清水河组薄片鉴定砂岩储集层主要为细粒长石岩屑砂岩，砂岩平均孔隙度7.6％、平均渗透率0.27×10-3pm2，属低孔特低渗储层。

油藏类型复杂，存在岩性、地层超覆等多种油气藏类型。油层深5880.75m，温度为135.7℃，地温梯度为2.31℃/100m，属正常温度系统。地层静压为97.45MPa，压力系数高达1.69，属高压异常系统。

深层水平井从现场实用效果看，可以大幅度提高单井产量和提高采收率，减少管理费用，能够加快油田的开发步伐。

水平井技术如果在准噶尔盆地中部油田的开发中得到实施，将加快整个地区的开发速度、获得非常明显的社会效益与经济效益。

2深层水平井可钻性分析

2.1实施水平井的技术优势

(1)水平井钻井的工具方面。水平井钻井技术经过多年的发展，从MWD测量和目前的LWD地质导向施工水平井，形成耐高温、高压工具技术系列，完全满足超深、超高压、超高温水平井钻完井技术要求。

（2）水平井钻井的轨迹控制技术方面。近年来在西部地区深层推广应用并不断完善，使西部地区深层水平井的轨迹控制精度大大提高、钻井周期不断缩短，不断创出新的指标。深层水平井钻井技术处于国内领先地位，整体达到世界先进水平。

2.2实施水平井存在的问题

(1)水平井钻井技术的应用需要以比较准确的储层预测为基础。应用水平井的主要目的就是提高油层钻遇率，增加泄油面积，提高油井的产量。因此在设计与施工中对油层深度及储层构造变化的准确判断至关重要。一般来说，当油层位置的垂深误差在5m之内的情况下，可以在按照设计过程达到目的深度，准确着陆。否则就应该回填至一定的深度重新侧钴，重新设计轨道进行钻进。因此，在油层深度不够确定的情况下，水平井精准着靶(在油层中进入水平段)的技术风险较大。虽然地质导向钻井技术已进入推广应用阶段，该技术也的确能够在一定程度上解决准确钻人油层、并保证在油层中钻进的问题，但如果地层预测垂深误差太大，将会给水平井井眼轨迹的校正设计和轨迹的调整带来巨大困难，其相关技术风险和经济风险都是较大的。

(2)水平井钻井需要较成熟的安全、快速钴井技术为基础。由于水平井钻井技术工艺复杂、滑动导向时钻柱不旋转使井眼净化受影响，底部钻具组合结构相对于直井钻井更加复杂，因而増加了卡钻和断钻具的风险;另外，水平井钻井的井下钻具、仪器一般至少包括MWD动力钻具及其他井下工具，而需要地质导向时更有贵重的LWD，因此井下钻具、仪器价值比常规直井要增加300～1000万元，一旦出现井下事故造成落井，其风险损失将大大高于常规直井。因此，水平井钻井需要更加成熟的直井钻井技术为基础。准噶尔盆地深层钻井复杂与事故比较频繁，大大增加了水平井应用的技术风险性。其中永2井和永3井都发生过3次卡钻事故，极大地延误了整个井的施工进程；其他几口井也发生了井漏、井涌等复杂情况。

(3)油层埋藏深、压力大、温度高，对测量仪器具有很大的挑战。通过对试油获工业流的3个层进行筛选，西山窑组上段油层分布稳定、厚度较大，为水平井设计的有利目的层。其中深5880.75m，井底温度135.7℃，地层静压97.45MPa，压力系数1.82。为了平衡地层压力即使采用1.9g/cm³的钻井液，如果加上部分循环当量压力，增加了仪器承受压力极限。

因此要保证 MWD/LWD仪器在该地区水平井中正常使用，有必要引进能够耐压20000～25000psi、耐温150℃以上的MWD系统及配套设施。从目前了解的情况来看，Baker Huge、Sperry-Sum等生产 MWD/LWD仪器的大公司有类似产品，但其价格比较昂贵(是同类普通 MWD/LWD价格的3-5倍)。

2.3技术对策

准噶尔盆地深层地质环境复杂，由于在钻达目的层前要钻穿多套压力与岩性不同的地层，存在易阻、易坍塌和易发生井漏、井喷等复杂事故的危险，需通过研究不同套管和钻头系列的应用特点，优化适应永进油田的套管和钻头系列及井身结构设计。

下一步借鉴国外在深井和超深井中采用的多层套管、钴头系列特点(即保持和缩小开眼直径、导管和表层套管尺寸，增大完钻井眼直径)，完善常规套管系列优化设计和非常规套管系列方案研究以满足准噶尔盆地深层油藏勘探和开发需要。

同时调研分析目前现用的井身结构设计的适应性，加强井身结构优化设计和配套技术研究，用科学、合理的井身结构设计配套钻井工艺技术，指导钻井施工，以达到加快钻井勘探速度、减少钻井工程事故、有利于发现和保护油气层的目的。

非常规套管系列井身结构作为技术储备，配套相应随钻扩眼技术作为技术支撑。井下随钻扩眼技术就是应用随钻扩眼工具、采取常规的钻头程序边钻边扩、在全面钻进的同时形成扩大井眼的钻井技术。此项技术被西方的钻井技术专家称为继随钻测量和随钻测井之后的又一重大技术突破。

2.4配套研究内容

(1)永进油田井身结构优化设计研究。根据永进油田已钻井身结构设计资料、地质资料和钻井复杂情况，对目前现用的常规井身结构系列进行分析对比，找出现用常规井身结构存在的缺陷和不适应性，进行常规套管井身结构优化设计和有关设计参数的确定，确定合理的套管与钻头系列、套管层次、尺寸及下深等，并进行相关配套钻井技术的优选优配，为确定合理的井身结构优化设计提供依据。

(2)钻井液优化设计研究。针对该区存在易掉块卡阻、易坍塌和易发生井漏、井喷等复杂事故，优选油基钻井液，确保该区钻井又快又好。

(3)非常规套管井身结构设计研究。通过调研，形成非常规套管井身结构设计方法，确定非常规套管井身结构的可行性(包括套管系列与钻头系列、套管层次及下深、套管类型及尺寸等)，并进行相关配套钻井技术的方案设计。

3结论

(1)钻水平井为准噶尔盆地深层油藏的勘探开发提供了工程技术保障。

(2)油基钻井液能够解决钻井过程的复杂问题。

(3)通过优化井身结构、随钻测量等配套技术，可满足该区勘探开发的要求。