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[摘 要]夏945HF井是临盘油田部署1口非常规水平井，具有造斜效果波动大，预测难度大等特点和难点。本文应用长水平段深水平井轨道设计及优化技术、复杂地层分段轨迹控制技术、双扶螺杆钻具组合钻井技术、优质防塌钻井液等技术，实现了安全、快速钻井。
[关键词]非常规水平井 长水平段 LWD 快速钻井
中图分类号：TE2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）03-0376-01
1 设计慨况
夏945HF井是1口深层致密砂岩非常规水平井，位于江家店鼻状构造夏941断块内，该区地层发育齐全，自下而上发育了沙四段、沙三段、沙二段、沙一段、东营组、馆陶组、明化镇组及平原组。地层以泥岩、砂质泥岩不等厚互层为主，其中沙一和沙三段夹大段灰褐色油页岩及油泥岩。该井设计为三开井，先钻导眼，再钻水平井。
2 钻井难点分析
2.1 水平段长，摩阻、扭矩大
本井设计水平位移和水平段比较长，水平段滑动和旋转钻进时，钻具和井眼轨道的摩阻会导致滑动钻进时的工具面不稳定、产生钻具托压等现象，使其造斜效果不好预测。随着井深的增加、井斜的增大、水平段的延长而变的更加严重。考虑到钻井施工的安全，轨道设计造斜率在14°/100m以内，实钻造斜率控制在17°/100m以内，水平段内造斜率不超过8°/100m。
2.2 钻遇地层复杂，对轨道控制和入窗带来很大困难
2.2.1 目的层埋藏深，不易判断钻进轨迹
因为目的层埋藏较深，通过钻时快慢的变化来判断是否在油层钻进比较困难。本井设计A靶点垂深在3926m，油层埋藏比较深，钻时比较慢。在水平段钻进时与盖层钻时对比不明显，不能确定钻头是否已经入窗在油层内钻进。本井地层下倾，油层起伏会导致目的层的钻遇率降低。
2.2.2水平段较长，滑动调整比较困难
本井水平段长、摩阻扭矩大，钻具井下受力复杂，在这种状况下如果使用滑动钻进调整轨道存在着钻具托压等困难。
2.2.3 地层复杂，轨迹控制难度大
复杂地层井段在满足井身轨迹和井下安全的前提下，必须快速钻过，才能保证后续钻井工作的顺利进行，控制轨迹难度加大。
3 快速钻井的关键技术
3.1 井眼轨道优化设计
水平井因地層和油层埋藏的不确定性，可能目的层垂深和设计有偏差，可能导致靶前位移减小，靶前位移的减小会影响到整口井的造斜率的变化。若减小过多，会导致水平井造斜率过大。水平井造斜率一旦过大，对整个井下摩阻、扭矩的增加以及泥浆的携砂处理都带来一定的困难。
3.1.1 优化实钻轨道的靶前位移和造斜率
通过控制直井段的轨迹，有意识的制造出较为合适的靶前位移，为下部斜井段、水平段的整体造斜率的降低奠定基础。
3.1.2 优化水平井剖面设计
设计井深3573m-3850m之间有一段高压油页岩，地层比较复杂，井壁不稳定，容易垮塌。应快速通钻进，避免在这一井段大段滑动钻进。通过合适的轨迹优化，减少滑动钻进，快速安全钻穿该层位，保证井下安全。因为本井水平段长、摩阻扭矩大，钻具井下受力复杂，使用滑动钻进调整轨道存在诸多困难。通过合理优化，将水平段设计为“直线”型稳斜钻进。
3.2 分段控制快速通过复杂地层
技术人员设计对3573 -3850m复杂井段的轨道进行了优化，降低该段的造斜率，使该复杂段块以复合钻进为主。但是如果轨迹需要，必须通过滑动钻进来调整轨迹时，通过地质捞砂做到准确的地质分层，保证不在油泥岩、油页岩井段井段滑动钻进，轨道满足了设计要求。
3.3 优化钻具组合控制水平段钻进
3.3.1 水平井圆弧段及时调整加重钻杆位置
及时调整加重钻杆的位置，保证加重钻杆不下入超过30°井斜的井段。同时为保证钻压能有效的传递到钻头上，在井斜超过30°以后，每次调整加重钻杆位置时，都在无磁钻铤上加两柱加重钻杆，在保证钻压有效传递的同时，也减小了钻铤和钻杆连接处普通127钻杆的轴向载荷，使整体钻杆的载荷有了一个平稳的过度，保证了钻具安全。
3.3.2 单弯螺杆双稳定器组合控制水平段轨迹
由于在导眼井试验的单稳定器组合钻进效果不理想，考虑到在水平段需要随时滑动调整轨迹，选择下入单弯螺杆双稳定器组合，既可以滑动调整，旋转钻进稳斜效果比较理想的情况下可以实现快速钻进。
4 现场施工
4.1 二开直井段轨道控制
该井二开使用311mmPDC钻头配197mm的钟摆动力钻具钻进，有效控制二开的轨道走向。为了考虑技术套管的顺利下到位，二开197mm动力钻具调整轨迹的造斜率控制在6°/100m以内，二开完钻井深2452m，井斜2.60°，方位155°位移为设计方向的反方向41.56m左右。
4.2 三开直井段及侧钻轨道控制
三开直井段采用PDC配172mm螺杆钻进；侧钻采用牙轮钻头配直螺杆带2°弯接头。侧钻成功后，起钻换PDC钻头配18m单扶钟摆组合钻进，井深从3131m-钻进至造斜点3350m，井斜2.81°，方位156.4°。
4.3 斜井段及水平段轨道控制
4.3.1 斜井段、水平段钻具组合及效果
钻具组合： 216mmPDC+172mmDN+配合接头+回压凡儿+无磁定向接头+165mmNMDC（带LWD）+127NMDP+127HWDP+127DP +127HWDP+127DP
斜井段定向采用五刀双排PDC钻头，配1.5°单弯螺杆带LWD仪器。控制单根造斜率在17°/100m以内。入窗段控制稳斜探油顶，复合入窗。进入水平段后，采取低钻压，高转速，快速钻进的措施。钻进自3350至井深4268m，井斜由2.81°增至81.56，方位290.7，平均造斜率在14-16°/100m，轨道整体平滑。经过对比，LWD采集到的曲线和地层十分吻合，保证了轨迹在油层中穿行。
4.3.2 水平段稳斜段组合及效果
钻具组合： 216mmPDC+172mmDN+扶正器+无磁定向接头+165mmNMDC（带LWD）+127NMDP+127HWDP+127DP+ 127HWDP+127DP
进入水平段稳斜段，采用单弯螺杆双稳定器组合钻进，自4268至井深4605m，低钻压，高转速，增斜率0.35-0.7°/100m。因钻井后期钻遇大段泥岩层，钻至井深4605m地质要求提前完钻。
4.4 铝胺钻井液体系
现场应用表明，铝胺钻井液体系流变性能稳定，动塑比保持在0.5Pa/mPa？s左右，API滤失量在3mL以内，HTHP滤失量在8mL以内，泥饼粘附系数在0.1以内，成功解决了非常规井面临的钻井液技术难题。
5 结论
（1）优化剖面设计，制定合理的钻井参数，保证井眼轨迹变化平缓是打好非常规水平井的关键。
（2）钻具组合的优化、钻井参数的优选、合理的短程起下钻提高了钻井速度。
（3）LWD地质导向钻井技术有利于对目的层正确判断和准确定位，提高了水平段钻井速度。
（4）良好的铝胺钻井液体系，满足了井壁稳定和快速钻井的需要。
参考文献
[1] 韩来聚等.胜利油田长水平段水平井钻井关键技术[J].石油钻探技术，2012，3
[2] 卢明辉，管志川.大位移井轨道设计中关键参数的确定[J].石油钻探技术，2003，31（5）
[3] 冯光通等.高平1井井眼轨道与井身结构设计[J].石油钻探技术，2010 ，38（6）
[关键词]非常规水平井 长水平段 LWD 快速钻井
中图分类号：TE2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）03-0376-01
1 设计慨况
夏945HF井是1口深层致密砂岩非常规水平井，位于江家店鼻状构造夏941断块内，该区地层发育齐全，自下而上发育了沙四段、沙三段、沙二段、沙一段、东营组、馆陶组、明化镇组及平原组。地层以泥岩、砂质泥岩不等厚互层为主，其中沙一和沙三段夹大段灰褐色油页岩及油泥岩。该井设计为三开井，先钻导眼，再钻水平井。
2 钻井难点分析
2.1 水平段长，摩阻、扭矩大
本井设计水平位移和水平段比较长，水平段滑动和旋转钻进时，钻具和井眼轨道的摩阻会导致滑动钻进时的工具面不稳定、产生钻具托压等现象，使其造斜效果不好预测。随着井深的增加、井斜的增大、水平段的延长而变的更加严重。考虑到钻井施工的安全，轨道设计造斜率在14°/100m以内，实钻造斜率控制在17°/100m以内，水平段内造斜率不超过8°/100m。
2.2 钻遇地层复杂，对轨道控制和入窗带来很大困难
2.2.1 目的层埋藏深，不易判断钻进轨迹
因为目的层埋藏较深，通过钻时快慢的变化来判断是否在油层钻进比较困难。本井设计A靶点垂深在3926m，油层埋藏比较深，钻时比较慢。在水平段钻进时与盖层钻时对比不明显，不能确定钻头是否已经入窗在油层内钻进。本井地层下倾，油层起伏会导致目的层的钻遇率降低。
2.2.2水平段较长，滑动调整比较困难
本井水平段长、摩阻扭矩大，钻具井下受力复杂，在这种状况下如果使用滑动钻进调整轨道存在着钻具托压等困难。
2.2.3 地层复杂，轨迹控制难度大
复杂地层井段在满足井身轨迹和井下安全的前提下，必须快速钻过，才能保证后续钻井工作的顺利进行，控制轨迹难度加大。
3 快速钻井的关键技术
3.1 井眼轨道优化设计
水平井因地層和油层埋藏的不确定性，可能目的层垂深和设计有偏差，可能导致靶前位移减小，靶前位移的减小会影响到整口井的造斜率的变化。若减小过多，会导致水平井造斜率过大。水平井造斜率一旦过大，对整个井下摩阻、扭矩的增加以及泥浆的携砂处理都带来一定的困难。
3.1.1 优化实钻轨道的靶前位移和造斜率
通过控制直井段的轨迹，有意识的制造出较为合适的靶前位移，为下部斜井段、水平段的整体造斜率的降低奠定基础。
3.1.2 优化水平井剖面设计
设计井深3573m-3850m之间有一段高压油页岩，地层比较复杂，井壁不稳定，容易垮塌。应快速通钻进，避免在这一井段大段滑动钻进。通过合适的轨迹优化，减少滑动钻进，快速安全钻穿该层位，保证井下安全。因为本井水平段长、摩阻扭矩大，钻具井下受力复杂，使用滑动钻进调整轨道存在诸多困难。通过合理优化，将水平段设计为“直线”型稳斜钻进。
3.2 分段控制快速通过复杂地层
技术人员设计对3573 -3850m复杂井段的轨道进行了优化，降低该段的造斜率，使该复杂段块以复合钻进为主。但是如果轨迹需要，必须通过滑动钻进来调整轨迹时，通过地质捞砂做到准确的地质分层，保证不在油泥岩、油页岩井段井段滑动钻进，轨道满足了设计要求。
3.3 优化钻具组合控制水平段钻进
3.3.1 水平井圆弧段及时调整加重钻杆位置
及时调整加重钻杆的位置，保证加重钻杆不下入超过30°井斜的井段。同时为保证钻压能有效的传递到钻头上，在井斜超过30°以后，每次调整加重钻杆位置时，都在无磁钻铤上加两柱加重钻杆，在保证钻压有效传递的同时，也减小了钻铤和钻杆连接处普通127钻杆的轴向载荷，使整体钻杆的载荷有了一个平稳的过度，保证了钻具安全。
3.3.2 单弯螺杆双稳定器组合控制水平段轨迹
由于在导眼井试验的单稳定器组合钻进效果不理想，考虑到在水平段需要随时滑动调整轨迹，选择下入单弯螺杆双稳定器组合，既可以滑动调整，旋转钻进稳斜效果比较理想的情况下可以实现快速钻进。
4 现场施工
4.1 二开直井段轨道控制
该井二开使用311mmPDC钻头配197mm的钟摆动力钻具钻进，有效控制二开的轨道走向。为了考虑技术套管的顺利下到位，二开197mm动力钻具调整轨迹的造斜率控制在6°/100m以内，二开完钻井深2452m，井斜2.60°，方位155°位移为设计方向的反方向41.56m左右。
4.2 三开直井段及侧钻轨道控制
三开直井段采用PDC配172mm螺杆钻进；侧钻采用牙轮钻头配直螺杆带2°弯接头。侧钻成功后，起钻换PDC钻头配18m单扶钟摆组合钻进，井深从3131m-钻进至造斜点3350m，井斜2.81°，方位156.4°。
4.3 斜井段及水平段轨道控制
4.3.1 斜井段、水平段钻具组合及效果
钻具组合： 216mmPDC+172mmDN+配合接头+回压凡儿+无磁定向接头+165mmNMDC（带LWD）+127NMDP+127HWDP+127DP +127HWDP+127DP
斜井段定向采用五刀双排PDC钻头，配1.5°单弯螺杆带LWD仪器。控制单根造斜率在17°/100m以内。入窗段控制稳斜探油顶，复合入窗。进入水平段后，采取低钻压，高转速，快速钻进的措施。钻进自3350至井深4268m，井斜由2.81°增至81.56，方位290.7，平均造斜率在14-16°/100m，轨道整体平滑。经过对比，LWD采集到的曲线和地层十分吻合，保证了轨迹在油层中穿行。
4.3.2 水平段稳斜段组合及效果
钻具组合： 216mmPDC+172mmDN+扶正器+无磁定向接头+165mmNMDC（带LWD）+127NMDP+127HWDP+127DP+ 127HWDP+127DP
进入水平段稳斜段，采用单弯螺杆双稳定器组合钻进，自4268至井深4605m，低钻压，高转速，增斜率0.35-0.7°/100m。因钻井后期钻遇大段泥岩层，钻至井深4605m地质要求提前完钻。
4.4 铝胺钻井液体系
现场应用表明，铝胺钻井液体系流变性能稳定，动塑比保持在0.5Pa/mPa？s左右，API滤失量在3mL以内，HTHP滤失量在8mL以内，泥饼粘附系数在0.1以内，成功解决了非常规井面临的钻井液技术难题。
5 结论
（1）优化剖面设计，制定合理的钻井参数，保证井眼轨迹变化平缓是打好非常规水平井的关键。
（2）钻具组合的优化、钻井参数的优选、合理的短程起下钻提高了钻井速度。
（3）LWD地质导向钻井技术有利于对目的层正确判断和准确定位，提高了水平段钻井速度。
（4）良好的铝胺钻井液体系，满足了井壁稳定和快速钻井的需要。
参考文献
[1] 韩来聚等.胜利油田长水平段水平井钻井关键技术[J].石油钻探技术，2012，3
[2] 卢明辉，管志川.大位移井轨道设计中关键参数的确定[J].石油钻探技术，2003，31（5）
[3] 冯光通等.高平1井井眼轨道与井身结构设计[J].石油钻探技术，2010 ，38（6）