0 引言

阿克纠宾北特鲁瓦和让那诺尔油田位于滨里海盆地东缘，油田纵向上共分为中上石炭统上碳酸盐岩(KT-Ⅰ)和中下石炭统下碳酸盐岩(KT-Ⅱ)两套油藏，中间发育一套巨厚的泥岩隔层MKT。由于早期衰竭式开发，所以地层压力下降快，储层能量低(如北特鲁瓦储层压力保持水平55.3%~59.3%，让那诺尔储层压力保持水平47.3%~85.9%)。其碳酸盐岩储层非均质性强，常规MWD和LWD随钻测量滞后，导致油层钻遇率较低，如北特鲁瓦油田前期投产水平井6口，平均钻遇率仅为38%，难以满足开发要求。为支撑两个油田稀井高产的开发要求，水平段长度需由400 m延长至1 000 m，增加了水平井井眼轨迹控制难度^[1-3]。针对上述难点，本文以技术论述与实钻分析为基础，论证了所形成的长水平段水平井钻完井关键技术在阿克纠宾地区的适用性。

北特鲁瓦油田与让那诺尔油田相距约40 km，油藏埋深和岩性相似，因此原水平井采用了相同的三开井身结构，即ø444.5 mm×ø339.7 mm+ø311.2 mm×ø244.5 mm+ø215.9 mm×ø127.0 mm。鉴于ø127.0 mm生产尾管完井后储层改造施工受限，生产尾管首次由原ø127.0 mm优化为ø139.7 mm。表 1为井身优化前、后数据对比表。优化后水平段可实现连续管拖动喷砂分段酸化压裂，不仅可以减少层间干扰、增加产量，而且为后期修井和找堵水等作业留下足够空间。

江汉KS1952SGRX钻头(见图 1a)通过优化布齿、采用非对称式刀翼结构及防回旋设计等技术，可有效防止钻头在井底回旋造成的钻头早期失效，优化后的长保径设计，使该钻头具有较好的稳斜能力；斯伦贝谢公司研发的锥形齿钻头(见图 1b)采用一种锥形切削元件，可比常规圆柱形PDC复合片对地层施加更高的点载荷，以犁刮和剪切的联合破岩机理更有效地破碎高抗压强度地层^[4-6]。由于吃入地层的作用力通过其轴线，所以该钻头具有更平衡的横向力，钻进时钻头横向振动减小53%，纵向振动减小37%，延长了钻头和BHA寿命，同时减小了地层变化或钻井参数变化时产生的扭矩波动，并减小扭矩达26%，具有更强的工具面控制能力。

图 1 钻头选型 Fig.1 Drill bit selection

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为解决碳酸盐岩储层非均质性强和油层钻遇率低的问题，水平段优选了具有探边功能的旋转地质导向钻具组合：ø215.9 mm PDC钻头+PowerDriveX6旋转导向+柔性短节+PeriScopeHD仪器组合+Telescope仪器组合+ADM-6W仪器组合+ø127.0 mm加重钻杆+ø127.0 mm钻杆+ø127.0 mm加重钻杆+随钻震击器+ø127.0 mm加重钻杆+ø127.0 mm钻杆。通过三组合式随钻测量传感器可准确获得井斜角和方位角，精确度大幅度提高(井斜精确度为0.11°，方位精确度达到1.80°)，实钻井眼轨迹更加平滑，同时采用实时伽马测量和井眼成像组件，快速实时采集地层倾角或储层边界信息，实时掌握井眼轨迹信息，保证水平段准确进入产层。

PowerDriveX6旋转导向工具^[7]通过连续推靠井壁实现钻柱全程旋转及360°全方位导向，减少钻具与井壁接触，井眼净化效果更好，井身轨迹控制精度更高，位移延伸能力更强。PeriScopeHD电磁电阻率边界探测技术^[8-11]通过测量地层电阻率和探测电阻率差异边界，能够进行随钻方位性地层边界测量，探测边界深度4.50~5.04 m，是常规感应电阻率的近4倍。

该技术利用实时采集的参数，超前预测和识别油气层，并根据需要来调整井眼轨迹，引导钻头准确钻达油气富集区域，可准确确定油气层位置，并实时决策进行轨迹调整，最大限度提高油层钻遇率^[12]。Telescope用来测量井斜方位和实时数据的传输。ADN6-随钻中子密度测井工具提供中子孔隙度、井径、密度和密度成像数据，实时评价储层物性和构造倾角。

根据储层的岩性特点以及压力情况，三开从防止地层坍塌和保护油气层角度出发，基于D₉₀理论，优化粒径组合，优选出由3种不同粒径颗粒组成的屏蔽暂堵剂，形成了钾盐聚磺屏蔽暂堵体系(1~2)%膨润土:(0.2~0.3)%NaOH+0.2%Na₂CO₃+(0.3~0.5)%FA367+(3~5)%SMP-2+(2~4)%SPNH+(2~4)%FT-1+(1~2)%RH-3+(0.5~1.0)%Zn₂(OH)₂CO₃ + NaCl+石灰石粉+屏蔽暂堵剂。储层保护性能评价结果表明：该体系岩心渗透率恢复值达到92.1%，具有较好的储层保护效果。钻井液性能参数如表 2所示。

北特鲁瓦和让那诺尔油田二开地层为下二叠统下部石膏夹层、含铝土矿的泥板岩，各向异性强，且夹层较多，可钻性较差，易发生井斜，在钻头选型时需综合考虑钻头牙齿的齿形、布局，以提高钻头牙齿的切屑效率；三开石炭系主要为含白云岩、含SiO₂ 的石灰岩，研磨性强，极大地影响了三开的综合提速，在钻头选型时应综合考虑抗研磨性、抗冲击能力和耐高温性能^[13-15]。根据以上地质特征及钻井要求，分别在二开直井段和三开段应用斯伦贝谢螺杆+江汉KS1952SGRX钻头和斯伦贝谢锥形齿PDC钻头。

通过实钻数据对比，二开直井段应用斯伦贝谢螺杆+江汉KS1952SGRX钻头，其平均机械钻速达到7.94 m/h，而邻井在二开直井段平均机械钻速为5.47 m/h，即机械钻速提高45%，效果明显；三开水平段应用Z516/Z616复合锥型齿PDC钻头，除了H814井第一次使用该钻头，由于经验不足导致机械钻速提速不明显，其余井均获得了较高机械钻速，单井基本实现了1~2个钻头钻完水平段进尺，从而验证了这一钻头的适用性。锥形齿应用效果分别见图 2和图 3。

图 2 KS1952SGRX钻头应用效果(二开直井段) Fig.2 KS1952SGRX bit application performance (vertical section of the second spud)

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图 3 锥形齿PDC钻头应用效果(三开水平段) Fig.3 Conical PDC bit application performance (lateral section of the third spud)

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为提高北特鲁瓦和让那诺尔油田水平井储层钻遇率，推广应用了旋转地质导向工具，除在H814井首次试验中出现过间断性憋转盘现象，导致前两只PDC钻头磨损严重外，其余7口井表现良好。经统计，8口井的平均钻遇率达到79.95%，其中H814、H923及H2711井更是超过95%，储层钻遇率提高了约1.5倍，保证了井眼轨迹沿油藏最佳方向钻进，取得了理想的效果，如表 3所示。

在北特鲁瓦和让那诺尔油田现场试验中，三开ø215.9 mm井眼钾盐聚磺屏蔽暂堵体系加强了钻井液体系性能的维护，既能充分满足保护储层、防塌、携岩以及润滑性能要求，进而发挥钻头功效，缩短纯钻时间，提高机械钻速，又能有效保证管柱的顺利下入，较好地满足了钻井施工需要。储层钻井液性能钻井指标如表 4所示，除第一口H814井由于转盘出现过间断性憋转盘现象所导致的施工时间延长外，其他井均显示了优质的钻井液性能和良好的钻井指标。

(1) 基于阿克纠宾北特鲁瓦和让那诺尔油田地质及钻井难点分析，优化了井身结构，首次采用ø139.7 mm套管固井完井，优化后井身结构水平段可实现连续油管拖动分段压裂施工。

(2) 通过优选钻头及钻井液体系，采用旋转地质导向技术，提高了全井机械钻速和储层钻遇率，降低了深井长水平段钻井施工的潜在风险。

(3) 形成了以井身结构优化、个性化钻头、导向工具及钻井液体系优选为主体的长水平段水平井钻完井关键技术，现场实践证明了其在阿克纠宾超地区的适用性。2017年应用8口井，平均完钻井深4 143.0 m，平均水平段长度978.69 m，平均机械钻速7.3 m/h。