伊拉克Garraf油田三维水平井钻井技术与应用分析

付标

摘 要：本井是伊拉克GARRAF项目第一个三维水平井施工。针对该区块施工经验匮乏、井间距小、防碰难度大、储层上覆灰岩泥质含量高并夹大段页岩及储层灰岩渗透率高、易垮塌和缩径卡钻（当地恶性粘卡事故率超过50%）、井眼大排量高钻具振动剧烈易造成钻具及井下仪器损坏等技术难题展开技术攻关，解决了该地区三维水平井工程技术服务施工难题。

关键词：Garraf油田；三维；水平井

1 前言

该井是格拉芙油区的第一口三维水平井，完钻井深3780米，实现水平段进尺835米，井下扭转方位94.7°，完钻中心距0.78米。最终该井实际完钻周期比设计提前16.48天；實际完井周期比设计提前15.41天。该井一开26寸井段采用单点及多点测斜仪结合监测井下轨迹位置。二开17.5寸井段采用GE-LWD仪器配合1.5°弯螺杆进行定向造斜。三开12.25寸井段和四开8.5寸井段租赁贝克休斯旋转导向AutoTrak系统及OnTrak测斜仪器进行轨迹控制直至完钻。该井的高效安全的顺利完成，在格拉芙油区具有里程碑意义。这得益于整个团队的前期缜密策划和相互配合，在该井施工中获得的宝贵经验也为后续的作业者提供了施工参考。

2 伊拉克Garraf油田三维水平井钻井技术集成与应用

2.1 轨迹优化

Ga-F27P丼在前期与甲方协商更改井下靶点以降低方位变化未果的情况下，采用3D-S轨迹模型以3°/30m狗腿度分兩段三维曲线设计轨迹。并使甲方同意我方允许最大狗腿度不超过4.5°/30m。

经过二开造斜，中完时井斜为37.36°，由于该井三开需要增斜降方位，并且要穿过易垮塌页岩层位，为避免卡钻及仪器落丼风险，我们根据中完轨迹重新进行轨迹优化，优化原则：a.确保与原设计中心距不超过15米（中完时已偏上10米）。b.页岩层90米段稳斜稳方位穿过。c.穿页岩层井斜不超过50度。

2.2 工具选择

钻头方面：17.5寸和12.25寸井段该井首次选用钻技服钻头，相比NOV钻头，钻技服钻头切片倾角更小，侵入地层多攻击性更强。并且均选用直刀翼设计，更有利于井底岩削清洁。两个开次的钻头在保径方面均采用合金柱取代NOV的硬质复合晶体，保径效果更好。另一方面，两个开次的钻头都加装倒划眼切片设计，在倒划眼施工中更有利于保护钻头。

扶正器方面：17.5寸井段由于螺杆问题，分别用了4趟钻完成进尺。由于该井设计造斜曲率为3°/30m，甲方同意我方最大曲率不超过4.5°/30m。所以在二开第一趟钻，我们使用立林438mm扶正器螺杆，搭配308mm扶正器进行造斜。造斜2柱螺杆失效，平均每柱滑动进尺16m，造斜率1.9°/30m。起钻更换北石440mm扶正器螺杆，仍然搭配308mm扶正器进行造斜，由于北石螺杆扶正器为5刀翼螺旋扶正器，相比较立林螺杆的5刀翼直楞扶正器接触井壁支点更大，因此造斜效果更好，平均每柱滑动钻进12-16m，滑动造斜率3.9°/30m -4.3°/30m，每柱的复合钻进增斜率在1.2°/30m。该趟钻总进尺312m，滑动进尺139m，滑动比45%。后更换正常扣型立林438mm扶正器螺杆，配合395mm扶正器下井稳斜钻进，后期稳斜效果较好，复合钻进每柱增斜0.3°/30m -0.6°/30m，滑动比5%。

3 建议和存在问题

3.1 贝克旋转导向仪器易托压

本井12.25寸和8.5寸分别使用了贝克旋转导向系统。对应的工具尺寸分别为9.5寸和6.75寸。但在现场实际的测量过程中发现，两套不同尺寸的旋转导向工具下端本体外径分别为10.5寸和7.7寸（支撑掌部分工作时外径为满眼12.25寸）。在12.25寸井段钻至页岩段底部MD2563m附近，钻具托压，正常钻压18-24klb，托压时增加至35klb，瞬时ROP为0m/h，且WOB继续增长。由于该部分是地层交界部分，怀疑支撑臂以及较大的仪器本体与井下地层下压形成台阶面，产生托压。上提活动钻具，下传指令收起三个支撑臂，继续钻进钻压和ROP恢复正常。

3.2 修复螺杆选用及后续维修保养

该井螺杆发生两次失效，一次螺杆定子本体断裂，一次定子脱胶。两根螺杆均为修复后使用螺杆。尤其螺杆定子母扣本体断裂，怀疑原因为厂家工程师到现场修复螺杆时对螺杆连接扣部分进行烤火卸扣（高温使螺纹胶失效），采用的氧气乙炔焰温度掌握不好，致使加热螺杆本体时，温度超过金属调质温度600℃（正常<200℃），根据断面分析判断，螺杆金属本体变脆突然受力断裂。结合第二次螺杆定子脱胶失效，建议控制修复螺杆使用时间，国内新采购螺杆充实现场备份数量，以防因为螺杆问题影响现场施工。

3.3 穿页岩井斜不宜超过45度

本井轨迹钻穿页岩层控制井斜48-50°，但在页岩底部短起时还是发生了页岩垮塌憋泵，继而卡钻。卡钻原因一部分是由于井斜较大，另一方面，旋转导向系统井下工具没有弯角，仅依靠系统推靠井壁来控制轨迹方向，所以井眼扩大率相比使用螺杆要小，并且旋转导向工具本身尺寸就比较大更容易碰触页岩井壁，引起垮塌。因此，如果今后再有类似水平井使用旋转导向工具施工，建议穿页岩的井斜应控制低于45°更为安全。

参考文献：

[1]尚志.华庆油田快速钻井技术[J].中国石油和化工标准与质量，2011，04（5）：22-24.

[2]张炳顺，谭勇志，张贵全等.华北油田雁63断块从式井快速钻井技术[J].石油钻采工艺，2013，05（4）：55-56.