河南油田拥有丰富的浅层稠油资源，稠油主要上产区块在井楼、古城、新庄和杨楼，探明地质储量7,360×104吨，但是由于油层薄，仅采用直井或斜直井进行开采，储量动用低，目前仍有2,000×104吨稠油没有得到有效动用。井楼区块稠油油层厚度变化大，主要以中薄层为主，其中厚度小于5米的油层就占油层总数的80％以上，利用直井或常规定向井开发，一直存在着效益低下的问题。因此，利用水平井技术钻探和开发稠油油藏，对河南油田老区提高和维持产能有非常重要的作用。

浅薄层稠油

水平井的技术难点

　　井楼油田稠油油藏埋深浅，埋深最浅的一般在150～190m左右，限于油藏条件和储层认识以及工艺能力，目前仍以直井和斜直井热采为主要开发方式。采用水平井方式进行开采，能更有效地增大油层裸露面积，扩大蒸汽热驱范围，提高采收率。但是，由于地面距离目的层垂直井段短，对浅层稠油水平井钻井完井应用常规直井钻机存在一些特定的技术难题。

　　用直井钻机钻浅薄层稠油水平井存在的主要技术难点如下：一、油藏埋藏浅，地层比较疏松易坍塌，钻井中存在钻具造斜率难以控制、井段调整余量小、井眼轨迹控制难度大以及管柱摩阻大等难点。二、地层松软，易造成井壁失稳，易垮塌、易涌、易漏、易形成大肚子；钻井液要满足稳定井壁、携带、清洁井眼、降低摩阻。三、井眼曲率大、水平段长，完井套管能否顺利通过这么大的曲率；即使套管能通过也必须考虑套管串结构，防止套管扶正器下入过多导致套管无法下到设计位置。

井身结构设计

与井身剖面设计

　　井身结构设计  综合考虑剖面设计、地表水保护及浅层气预防，井控安全，设计井深以及高造斜率实现难度等因素，确定表层下深：表层套管下至上第三系上寺组底（113m左右），对井控安全有利，但因表层地层松软，大井眼造斜率低，井斜增加缓慢，二开必须设计高造斜率才能满足地质目的，但工具的实际造斜能力是有限的，会达不到设计的造斜率，造成不能实现地质目的，所以表层套管不能下得过深，依据二开钻具的最大造斜率反推表层套管下深最多只能在70m。为降低下步施工风险采用表层定向，在一开20m处开始采用陀螺定向，以保证下步造斜率能够实现。根据井楼水平井的实钻情况，表层下深优化为70m。浅层稠油油藏埋深浅，油藏温度低，在常温下，原油粘度极高，开采困难。为增加原油自然流动的能力，目前稠油普遍采用蒸汽吞吐热采，采用Ф177.8 mm大尺寸套管，套管射孔完井方式，满足后期采油的需要。

　　因此楼平5井的井身结构如图1：一开钻头采用Ф444.5mm，表层套管尺寸优化为Ф339.7mm，固井水泥返至地面。二开钻头采用Ф244.5mm，油层套管尺寸优化为Ф177.8mm，固井水泥返至地面。

　　井身剖面设计  井身剖面设计应首先确保施工安全和实现地质目的，同时还应结合目前水平井钻井技术、设备及工具的能力，选择“直-增-增-稳”4段制井身剖面。该剖面相对简单，工具选择方便，施工易于控制；此外，四段制井眼剖面造斜井段相对较短，利于降低管柱下入摩阻。在为满足地质靶区要求、同时考虑到井眼剖面优化，确保Φ177.8mm油层套管能够安全顺利下入、同时可加快钻井速度、利于降低钻井成本，确定楼平5井造斜段造斜率为42～46°/100m。该井身剖面设计数据如表1。

井眼轨迹控制技术

　　影响井眼轨迹控制的因素有很多, 主要有: 螺杆的结构参数、钻进时工具面的控制精度、钻井参数、地层的可钻性及各相异性, 其中螺杆结构参数占主导地位。造斜段钻进时, 选用弯螺杆作为造斜工具。为了保持造斜率的稳定, 在上部可钻性好的井段采用控时钻井技术, 适当控制机械钻速, 避免由于机械钻速的不稳定造成造斜率波动。随着井深的增加和井斜角的增大, 适当增加钻压, 以消除钻具摩阻对钻头加压的影响。根据随钻测量结果, 使用水平井工程软件对井眼轨迹计算和预测, 始终以靶点为目标对待钻井眼进行分析。若测量结果与设计的待钻井眼轨迹不相符，就要及时改变钻井参数或钻具结构。水平段钻进时采用滑动与旋转相结合的钻井方式, 使用无线随钻测量仪器监测井眼轨迹。考虑到水平段靶窗较小, 提高了测量密度。根据测量的结果采取对应的钻井方式, 成功地将井眼轨迹控制在窄小的靶区内。

　　下面以楼平5井为例，进行井眼轨迹控制：

　　一开直井段（0-20m）：钻具组合——Φ445mm钻头+Φ178mm钻铤+Φ127mm钻杆；钻井参数——钻压1kN，泵压8～9MPa，排量32L/s。

　　一开造斜段（20～71m）：钻具组合——F445mm钻头＋F244mm2.75°单弯螺杆＋定向接头＋Φ203mm无磁钻铤1根＋φ203mm钻铤；钻井参数——钻压10～20kN，泵压8～9MPa，排量32L/s。进行表层定向，由于地面磁干扰严重，使用陀螺定位及单点标记定向，井底井斜5°、方位346.41°。

　　二开造斜段（71～262m）：采用钻具组合——Φ244.5mm钻头＋Φ197mm 1×2.75°双弯＋411×410定向接头＋Φ203mm无磁钻铤1根＋Φ203mm钻铤；钻井参数——钻压10～30kN，泵压8～10MPa，排量32L/s。进行二开定向，由于表层套管磁干扰严重，同样使用陀螺定位及单点标记定向，达到施工设计的要求。

　　水平段（262～485m）：在大斜度井段及水平段，由于造斜率高，井眼曲率大，传统的正装钻柱结构已不再适用，须采用优化的倒装钻具组合。因此，钻柱下部用无磁承压钻杆代替传统的无磁钻铤，用斜坡钻杆和加重钻杆代替钻铤传递轴向载荷，减小钻柱刚度，以降低摩阻和扭矩；钻柱上部在表层套管内使用大直径钻铤，以提供足够的钻压。