王 莉

（中國石化江漢油田分公司地質(zhì)工程設(shè)計(jì)監(jiān)督中心，湖北 潛江433124）

淺層大斜度井軌跡控制技術(shù)

王 莉

（中國石化江漢油田分公司地質(zhì)工程設(shè)計(jì)監(jiān)督中心，湖北 潛江433124）

P136平臺是陜北油田的一個(gè)大斜度長穩(wěn)斜段定向井平臺，平均井深1310m。該平臺井具有造斜點(diǎn)淺、地層軟、水平位移大、防碰系數(shù)高等特點(diǎn)，施工難度極大，為此，采用了井眼軌跡控制技術(shù)。這些技術(shù)及措施的應(yīng)用不僅避免和降低了井下故障的發(fā)生，而且能使施工井滿足井身質(zhì)量要求，為今后該區(qū)域推廣鉆探大斜度定向井提供了借鑒。

陜北油田；軌跡控制；大斜度；定向井

1 概況

P136平臺（見表1）位于陜西省安塞縣境內(nèi)，構(gòu)造位置處于鄂爾多斯盆地東部陜北斜坡中部坪橋鼻褶帶。地層主要分為：地表黃土層、志丹組（洛河層）、安定組、直羅組、延安組、富縣組、延長組。平均垂深1310m，水平位移最大達(dá)1758m，最大位垂比達(dá)1．28，最大井斜67．20°。井身結(jié)構(gòu)見圖1。

表1 P136平臺井基本數(shù)據(jù)

圖1 井身結(jié)構(gòu)示意圖

2 主要技術(shù)難點(diǎn)

（1）防碰問題顯著。由于受平臺面積的限制，相鄰井距小于4m，與鄰井的相碰危險(xiǎn)系數(shù)大。

（2）軌跡控制難度大。該地層油層埋藏淺，造斜點(diǎn)選擇余地小；較軟的地層鉆進(jìn)速度快，工具面不穩(wěn)定，造斜率很難控制。

（3）穩(wěn)斜井段長，鉆柱的摩阻、扭矩問題突出。水平位移長達(dá)1700m～1800m，在導(dǎo)向滑動(dòng)鉆進(jìn)中，鉆具躺在下井壁，鉆具與井壁的接觸面積大，致使鉆井施工過程中摩阻升高、扭矩增大；起鉆負(fù)荷大，下鉆阻力大；滑動(dòng)鉆進(jìn)時(shí)加不上鉆壓，鉆速低。

（4）地層研磨性強(qiáng)，鉆具磨損嚴(yán)重。

（5）井眼穩(wěn)定性差。安定組、富縣組、長1的底層地層松軟、膠結(jié)差，極易垮塌，易形成大肚子，造成下鉆、電測遇阻。

3 主要技術(shù)措施

3．1 優(yōu)化開鉆順序和井眼位置

（1）按井組的各井方位，盡量均勻分布井口，使井眼軸線在水平投影圖上盡量不相交，且呈放射狀分布；

（2）優(yōu)先鉆探造斜點(diǎn)淺、位移大的井；

（3）相鄰井的造斜點(diǎn)上下相差30m～50m；對無法錯(cuò)開的井，通過調(diào)整造斜率及造斜點(diǎn)的高低來解決。

p136平臺打井順序見圖2。

圖2 p136平臺打井順序

3．2 優(yōu)化剖面

優(yōu)先設(shè)計(jì)為直－ 增－ 穩(wěn)三段制軌跡類型。在滿足中靶及防碰要求下，盡量采用低造斜率，以滿足后期采油油管、油桿磨損，延長免修期。

考慮到井眼曲率大，且地層松軟，施工過程中使用略大于設(shè)計(jì)造斜率的工具。同時(shí)采用略大的造斜工具可以多些轉(zhuǎn)盤鉆進(jìn)有利于減小摩阻，同時(shí)設(shè)計(jì)60°以下井段采用不同的倒裝鉆具組合，以增加可施加的鉆壓和降低鉆柱摩阻。

利用摩阻分析軟件，在不同的鉆具組合和井身剖面情況下，進(jìn)行井眼摩阻計(jì)算分析，以此優(yōu)選井身剖面和優(yōu)化井身結(jié)構(gòu)；做好兩個(gè)方面，首先是套管柱在大曲率井眼安全下入的鉆前準(zhǔn)確評價(jià)，其次是確保完井管柱安全下至預(yù)定位置的施工技術(shù)；全井的狗腿角和要盡可能小，全井的狗腿角之和越小，井眼就越平直，軌道就越容易施工，同時(shí)全井狗腿角之和最小有利于減小軌道長度和導(dǎo)向鉆進(jìn)段的長度。

3．3 實(shí)時(shí)監(jiān)測

全井采用無線MWD隨鉆儀器進(jìn)行監(jiān)測，同時(shí)使用防碰監(jiān)測軟件，進(jìn)行鄰近距離掃描，及時(shí)根據(jù)防碰數(shù)據(jù)及地層鉆探情況，調(diào)整鉆井參數(shù)及措施。

3．4 優(yōu)選鉆具組合

3．4．1 一開直井段（0m～250m）

一開直井段重點(diǎn)防斜打直，采用的鉆具組合：Φ311．2mm鉆頭＋Φ178mmDC×3根＋Φ158mmDC×9根＋Φ127mmHWDP＋Φ127mmDP

鉆井參數(shù)：鉆壓（10－30）k N，轉(zhuǎn)數(shù)（67－217）r／min，泵壓（1－2）MPa

開眼吊打，確保井眼垂直。前30m井段采用低鉆壓（10k N）、低轉(zhuǎn)數(shù)（67r／min）、小排量鉆進(jìn)，防止蹩漏地層。30m鉆完鉆壓控制在10k N～20k N，轉(zhuǎn)數(shù)升至217 r／min，小排量鉆進(jìn)。鉆進(jìn)中做到送鉆均勻，地層交界面處時(shí)堅(jiān)持吊打；進(jìn)入洛河層鉆時(shí)升高，再將鉆壓加30k N。進(jìn)尺鉆完投電子多點(diǎn)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析為二開直井段控制及下口井一開鉆進(jìn)提供數(shù)據(jù)參考。

3．4．2 二開直井段及造斜段（250m～700m）

二開造斜段定向施工中井眼曲率較大極易引起摩阻，摩阻增大在定向施工中出現(xiàn)托壓、鉆時(shí)升高、粘附卡鉆，易造成井下復(fù)雜。長穩(wěn)斜段地層傾角大小不一致對井斜控制造成一定難度，方位左右漂移不定沒有規(guī)律可循。

造斜段井眼軌跡控制技術(shù)措施：

（1）定向施工中采用1°單彎螺桿低造斜工具進(jìn)行施工。同時(shí)堅(jiān)持滑動(dòng)鉆進(jìn)與復(fù)合鉆進(jìn)結(jié)合的方式來使井眼軌跡平滑。

（2）簡化定向鉆具組合，使用加重鉆桿，代替一部分鉆鋌鉆，由于與井壁接觸面積小能減少旋轉(zhuǎn)扭矩和上提阻力以及壓差卡鉆的可能性。減少了下部鉆具的剛性，避免了鉆具事故的發(fā)生。定向完井深667m最大井斜62．14°，上提摩阻只有30k N，取得良好效果。

鉆具組合：Φ215．9mm鉆頭＋Φ172mm1°單彎螺桿＋431×4A10＋無磁定向懸掛短節(jié)＋Φ158mmNMDC×1根＋4A11×410＋Φ127HWDPmm×16根＋Φ127mmDP

定向鉆進(jìn)參數(shù)：鉆壓（80～120）k N，轉(zhuǎn)數(shù)67r／min＋螺桿，泵壓5MPa～7MPa。

（3）二開使用無固相鉀基聚合物體系。進(jìn)入安定組前一次性加入LV－CMC0．25T＋Na－ HPAN0．25T，防止泥巖水化膨脹和垮塌，用K－PAM提高鉆井液的抑制性，控制鉆井液密度1．01g／cm3～1．03g／cm3，粘度28s～32s，失水15mi以內(nèi)，保證快速穿過此段，減少浸泡沖刷時(shí)間，從而有效保護(hù)井壁。

進(jìn)入富縣組前100m一次性加入LV－CMC0．25t、KHPAN0．25t調(diào)整性能，鉆井液回收至循環(huán)罐內(nèi)，用好兩篩一除，確保凈化設(shè)備完好，并及時(shí)清放漏斗，鉆進(jìn)中用Na－HPAN、K－PAM復(fù)配成膠液，以細(xì)水長流的方法維護(hù)，保證鉆井液中的聚合物含量，使鉆井液具有足夠的抑制性和攜砂效果。根據(jù)井下情況及時(shí)補(bǔ)充潤滑劑，增加潤滑性，并定期補(bǔ)充LV－CMC、K－HPAN、NaOH，性能控制密度1．04g／cm3～1．06g／cm3，粘度30s～35s，失水8mi，PH值9，使其性能具有足夠的潤滑性和攜砂性以滿足井下要求。

摩阻（12－20）t先調(diào)整鉆井液性能，加乳化劑1t，循環(huán)（2－3）周后混原油（8－10）t，混油后鉆井液中嚴(yán)禁加清水，用好凈化設(shè)備，補(bǔ)充膠液時(shí)嚴(yán)禁過猛，以預(yù)防為主，增強(qiáng)鉆井液的潤滑性減少壓差，降低固相，防卡鉆。

3．4．3 二開穩(wěn)斜段（700m～2410m）

（1）穩(wěn)斜井段667m～2370m，穩(wěn)斜段長達(dá)1703m。施工中采用無線隨鉆定向儀器，每鉆進(jìn)30m測斜一次，密切跟蹤井眼軌跡變化。對地層傾角大易增斜井段采用低鉆壓，增加劃眼次數(shù)及控制劃眼速度的方式來控制井斜增大。對地層傾角小降斜井段采用加大鉆壓，迫使下部鉆具彎曲達(dá)到增斜目的，同時(shí)減少劃眼次數(shù)的方法來控制井斜降小。使用該方法減少了定向工作量，從而使井眼軌跡平滑。

（2）優(yōu)化鉆具組合，使用無磁承壓鉆桿、加重鉆桿及欠尺寸扶正器，加重鉆桿完全代替鉆鋌在鉆進(jìn)中減少了與井壁的摩擦，逆轉(zhuǎn)了井眼發(fā)生偏轉(zhuǎn)的趨勢，增強(qiáng)了方位的穩(wěn)定性。定向施工中可有效防止因摩阻而引起的托壓。

鉆倒裝鉆具組合：Φ215．9mm鉆頭＋Φ172mm1°單彎螺桿＋431×4A10＋Φ209mmSTB＋無磁定向懸掛短節(jié)＋4A11×410（無磁）＋Φ127mm無磁承壓鉆桿×1根＋Φ127mm HWDP×1 根 ＋ Φ127mmDP×35 根 ＋Φ127mm HWDP×15根＋Φ127mmDP

鉆進(jìn)參數(shù)：鉆壓30k N～70k N，轉(zhuǎn)數(shù)67r／min＋螺桿，泵壓8MPa～12MPa

4 現(xiàn)場應(yīng)用效果

通過優(yōu)化鉆具組合與鉆井參數(shù)，保證了井眼軌跡平滑；利用摩阻扭矩計(jì)算軟件實(shí)時(shí)進(jìn)行了摩阻和扭矩分析，采用短起下鉆和分段循環(huán)等手段避免了巖屑床的形成，保障了井眼暢通和井下安全；采用乳化潤滑防塌鉆井液體系，根據(jù)地層特點(diǎn)合理調(diào)整鉆井液性能，保障了全井井壁穩(wěn)定，降低了摩阻。已施工的6口大位移定向井，井身質(zhì)量均合格，未出現(xiàn)1起與老井相碰事故。

5 結(jié)論與建議

（1）優(yōu)化井口排布是平臺軌跡設(shè)計(jì)的第一步。

（2）利用計(jì)算機(jī)防碰軟件，對已鉆井的實(shí)鉆數(shù)據(jù)及待鉆井的設(shè)計(jì)剖面數(shù)據(jù)進(jìn)行防碰掃描，繪制出防碰圖，可以為實(shí)鉆防碰繞障提供可靠依據(jù)。

（3）利用摩阻扭矩計(jì)算軟件實(shí)時(shí)分析摩阻和扭矩，采用1°單彎螺桿完成定向穩(wěn)斜段，利用交替定向、復(fù)合控制造斜率，使軌跡平滑，優(yōu)選聚合物乳化混油防塌鉆井液體系滿足防塌、防漏、防涌、攜帶、降低摩阻的需要。降低了起下鉆的摩阻，解決了由于摩阻大導(dǎo)致的鉆壓傳遞困難的問題。

On the Trajectory Control of Shallow and Steep Wells

WANG Li

（Supervision Center for Geological Engineering Design of Jianghan Oilfield，SINOPEC，Qianjiang Hubei 433124，China）

P136 platform，a directional well platform in Shanbei Oil Field of steep but long slopes with an average well depth of 1310m，is difficult to operate on due to its shallow kick－off point，soft stratum，large horizontal displacement and high collision－proof coefficient，therefore this paper suggests resorting to well trajectory control techniques．By adopting this technique，it＇s possible to reduce and avoid underground malfunctions and also meet the quality requirement of drilling wells，serving as an example for promoting the exploration of steep directional wells in this area．

Shanbei Oil Field；Trajectory Control；Steep；Directional Well

TE24

A

1009—301X（2012）01—0022—03

2011－03－30

王莉（1978－），女，工程師，2001年畢業(yè)于石油大學(xué)（華東），現(xiàn)在江漢油田分公司地質(zhì)工程設(shè)計(jì)監(jiān)督中心從事鉆井工程設(shè)計(jì)工作。

［責(zé)任編輯 郭華玉］