苏里格气田水平井钻井技术渤钻钻五长庆项目部技术办二〇一〇年十一月二十五日苏里格气田水平井钻井技术随着苏里格气田的深入开发，水平井成为增储上产的重要举措。
渤钻第五分公司2009年开始了水平井的钻探工作。
为打好打快水平井，分公司成立了技术专家组，针对苏里格地区地层特点和技术难点，研究制定了施工方案，并在实践中不断总结完善，取得了良好效果。
成功完成了水平井施工3开3完，第一口井75天，第二口井55天，第三口井43天。
一、完成井基本情况苏20-15-16H井于2010年3月27日8:00一开，2010年3月30日4:00二开，2010年5月10日4:00三开，2010年6月6日16:00完钻，2010年6月10日8:00完井，钻井周期71.33天，建井周期75天。
设计井深4842m，实际完钻井深4651m，设计水平井段长度1176m，实际水平井段长度1004m。
全井机械钻速7.87m/h，钻机月速1860.40 m/台月。
苏20-14-20H井于2010年7月1日9:00一开，2010年7月3日4:00二开，2010年8月8日8:00三开，2010年8月22日9:00完钻，2010年8月25日9:00完井，钻井周期52天，建井周期55天。
设计井深4704m，实际完钻井深4308m，设计水平井段长度1066m，实际水平井段长度695m。
全井机械钻速8.60m/h，钻机月速2349.82 m/台月。
苏20-10-5H井于2010年9月10日22:00一开，2010年9月12日10:00二开，2010年10月14日9:30三开，2010年10月21日8:00完钻，2010年10月23日22:00完井，钻井周期40.42天，建井周期43天。
设计井深4794m，实际完钻井深3995m，设计水平井段长度1001 m，实际水平井段长度197m。
全井机械钻速10.11m/h，钻机月速2784.51 m/台月。
水平井总进尺12954米，平均井深4318米，平均钻井周期54.58天，平均建井周期57.67天，平均钻进月速2245.06米/台月，平均机械钻速8.71米/小时。
二、水平施工过程中的难点1、石千峰组的水敏性垮塌。
石千峰下部地层泥岩水敏性强，水化后分解成片状，在于大斜度井段，往往要钻遇几米至几十米，坍塌问题十分突出，危及井下安全。
石盒子组的硬脆性垮塌。
该地层施工中井斜达到70°左右或更大，地层泥岩易发生硬脆性坍塌，塌落量大，难以控制。
2、山西组的碳质泥岩垮塌。
山13组气层上、下部均含薄煤层或碳质泥岩，尤其是碳质泥岩水敏性强，极易水化分散和剥落坍塌。
3、大斜度井段起下钻时钻具磕碰井壁易发生掉块。
在水平段即使不钻遇泥岩，起下钻也会在井眼轨迹不圆滑处磕碰井壁，易造成掉块卡钻。
4、大斜度井段或水平井段的钻具不能居中，同时加上岩屑的垂沉作用，造成岩屑上返困难，尤其是定向施工钻具不转动时，携砂难度更大。
5、托压问题不宜解决。
大斜度井段和水平段施工段的钻具紧贴下井壁，钻具刚性差，加钻压后与井壁形成多个支点，造成定向钻进拖压和送钻困难。
6、三开小井眼井段泵压高达25MPa，对设备性能要求高；排量受限，环空返速低，携砂难度大，大尺寸岩屑和掉块上返更加困难。
7、和尚沟组和刘家沟组砂层孔隙发育，极易发生井漏，水平井施工如发生较严重漏失，会给下部定向段和水平段钻井液调整带来极大困难，严重影响施工安全。
同时漏失会使钻井液成本大幅度上升。
8、深部地层多种岩性交互，薄厚不一，软硬不同，可钻性差异大，明显影响机械钻速。
而且水平井与直井的钻头磨损特点不同，直接影响了钻头的选型和使用。
三、水平井施工过程中的技术对策1、上直井段在第一口井因井架晃动严重，顶驱转速提不起来，造成机械钻速低。
第二口井因井架晃动严重，顶驱转速提不起来，第一只钻头钻进至1400m提前起钻，第二只钻头使用1°螺杆，由于转速过高、钻头耐磨差而先期磨损快，只钻进到1974m。
下部直井段又使用了2只钻头，由于地层原因钻头磨损严重。
第三口井采用低速直螺杆和耐磨性好的PDC钻头，效果明显，使用哈里波顿FX56R钻头2只打完了上直段。
使用直螺杆钻进井段509-2389m，进尺1880m，机械钻速45.85m/h。
上直段施工时间10.29天，分别比前2口井缩短3.29天和3.96天。
二开上直段钻头使用情况表苏20-15-16H井二开采用Φ241.3mm钻头和Φ139.7mm钻杆。
钻头尺寸较大，直接影响了机械转速。
苏20-14-20H井二开采用Φ215.9mm钻头和Φ139.7mm钻杆。
环空间隙小，大颗粒岩屑上返困难，钻杆接头直径为185mm，与井壁台阶贴挂影响了送钻。
苏20-10-5H 井改用Φ215.9mm钻头和Φ127mm钻具，送钻效果和井眼清洁得到了改善。
2、定向井段苏20-15-16H井使用蛟龙钻头厂四种不同型号的钻头7只和中成钻头厂的钻头1只，共使用8只钻头，平均机械钻速为3.49 m/h，平均单只钻头进尺87.25 m；苏20-14-20H井使用锐石钻头厂两种不同型号的钻头2只、中成钻头厂的钻头2只、川克钻头厂的钻头1只和金工万邦钻头厂的钻头1只，共使用6只钻头，平均机械钻速为3.43 m/h，平均单只钻头进尺101.17 m；苏20-10-5H井使用锐石钻头厂的钻头3只和哈利伯顿钻头厂的不同型号钻头2只，共使用5只钻头，平均机械钻速为4.30 m/h，平均单只钻头进尺155.60 m。
苏20-10-5H井与前两口井相比，平均机械钻速分别提高23.21%和25.36%，平均单只钻头进尺分别提高78.34%和53.80%。
减少了起下钻次数，缩短了钻井时间。
二开定向段钻头使用情况表定向施工前约200米转型为聚磺钻井液，钻至造斜点性能达到施工要求，在井斜角大于20°时，加入液体润滑剂，并随井深和井斜角的增加补入极压润滑剂和固体润滑剂；到井斜角45°以上时，在钻井液中加入足量液体润滑剂、极压润滑剂和固体润滑剂，使泥饼摩阻系数达到0.04-0.07，施工中很少发生拖压现象,没有发生过粘卡迹象，钻具上提附加拉力一般为5-7t，最大不超过10t，扭矩一般为5-8KN.m。
为有效防止地层坍塌在钻井液中合理加入泥饼质量改善剂，增加防塌剂用量，最大限度提高护壁防塌能力。
同时采用较高粘度（70-90s）施工，减轻冲刷井壁，确保塌落物及时返出。
施工中根据实际情况改善钻井液悬浮和携带能力，同时定期进行技术划眼和短程起下钻，避免形成岩屑床。
由于苏20-15-16H和苏20-14-20H井在定向井段使用Φ215.9mm钻头和Φ139.7mm钻杆。
钻杆接头直径为185mm，环空间隙小，大颗粒岩屑上返困难。
直接影响了钻进速度和井下安全。
因此在苏20-10-5H井改用Φ215.9mm钻头和Φ127mm钻杆，提高了钻井速度，井眼清洁得到了改善。
3、水平段。
苏20-15-16H井使用蛟龙钻头厂两种不同型号的钻头5只、鼎新钻头厂两种不同型号的钻头3只和北京钻头厂的钻头2只，共使用10只钻头，平均机械钻速为 4.63m/h，平均单只钻头进尺100.4m；苏20-14-20H井使用锐石钻头厂两种不同型号的钻头3只和哈利伯顿钻头厂的钻头1只，共使用4只钻头，平均机械钻速为4.71 m/h，平均单只钻头进尺173.75m。
苏20-10-5H井使用哈利伯顿钻头厂不同型号的钻头2只和锐石钻头厂的钻头1只，共使用3只钻头，由于地层原因钻遇了167米泥岩，平均机械钻速为2.66 m/h，平均单只钻头进尺65.67m。
水平段钻头使用情况表水平井段施工时，继续使用二开钻井液，并随时增加补入极压润滑剂和固体润滑剂，使液体润滑剂含量达到 3.0-5.0%、极压润滑剂含量保持在1.5-2.0%、固体润滑剂含量达保持在1.0-1.5%，使泥饼摩阻系数保持在0.04-0.07，施工中很少发生拖压现象,没有发生过粘卡迹象，钻具上提附加拉力最大不超过10t，扭矩一般为5-8KN.m。
增加防塌剂用量用来提高护壁防塌能力。
采用较高粘度（60-120s）施工，减轻冲刷井壁，确保塌落物及时返出。
在苏20-14-20H井,水平井段最后钻遇近30米碳质泥岩，边钻进边坍塌，钻井液携带出大量掉块，且掉块量越来越大，最后停钻完井。
水平段采用Φ152.4钻头施工，水平段长，环空间隙小，造成泵压高，排量受限，环空返速低，携砂难度大，大尺寸岩屑和掉块上返更加困难。
施工中根据实际情况定期进行技术划眼和短程起下钻，避免形成岩屑床。
四、取得的主要成果优良的钻井液性能满足了井眼清洁、井壁稳定和润滑防卡要求，保证了施工安全，所钻水平井无井塌划眼，事故复杂为零；钻头和钻具结构的优选、井身结构的优化，使钻井速度不断提高。
苏20-15-16H 井，平均机械钻速7.87m/h，钻井周期71.33天；苏20-14-20H井，平均机械钻速8.60m/h，提高了9.28%，钻井周期52天，缩短了27.10%；苏20-10-5H,平均机械钻速10.11m/h，提高了28.46%，钻井周期40.42天，缩短了43.33%。
五、几点认识与建议1、低速直螺杆+PDC钻头的复合钻井方式是上直段提速的有效措施。
2、水平段长度引起的磨擦阻力增大造成钻进困难的问题有待进一步解决。
3、较长的水平段要求定向井马达、井下工具、仪器等性能更好。
4、设计井位时要考虑地层倾斜，地层倾斜方向与入窗方向不同，会导致造斜难度的增加，滑动井段增长，轨迹控制难度增大。
苏里格项目部技术办 2010年11月25日。