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1 以轉(zhuǎn)盤(pán)鉆為主的水平井井眼軌跡控制

1.1 以轉(zhuǎn)盤(pán)鉆為主的水平井井眼軌跡控制主要思路

在以轉(zhuǎn)盤(pán)鉆為主的水平井井眼軌跡控制中，采用兩層技術(shù)套管的井身結(jié)構(gòu)，對(duì)于井下的安全有了充分的保障，但是在經(jīng)濟(jì)上卻處到劣勢(shì)。通過(guò)總結(jié)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，逐漸認(rèn)識(shí)到：采用這種井眼軌跡控制模式應(yīng)當(dāng)簡(jiǎn)化井身結(jié)構(gòu)，整個(gè)增斜井段采用單一的Φ311mm井眼尺寸。在此基礎(chǔ)上，將這種模式定型為：

一是充分利用成功的高壓噴射和防斜打直技術(shù)，嚴(yán)格的將造斜點(diǎn)前的直井段井眼軌跡控制在允許范圍之內(nèi)，快速優(yōu)質(zhì)地鉆完該井段。

二是定向造斜段的施工用常規(guī)動(dòng)力鉆具、彎接頭或彎套動(dòng)力鉆具的方式進(jìn)行。應(yīng)選擇合適的彎接頭或彎殼體度數(shù)，使實(shí)際造斜率盡可能地接近設(shè)計(jì)造斜率。井斜角應(yīng)達(dá)到10～15°換轉(zhuǎn)盤(pán)鉆進(jìn)，以利于待鉆井段增斜和方位的穩(wěn)定。

三是根據(jù)設(shè)計(jì)增斜率選擇合適的轉(zhuǎn)盤(pán)增斜鉆具組合增斜鉆進(jìn)，并根據(jù)實(shí)際增斜率及時(shí)調(diào)整鉆井參數(shù)或更換鉆具組合，必要時(shí)用動(dòng)力鉆具進(jìn)行井斜角和方位角的修正，使之滿足軌跡點(diǎn)的位置和矢量方向的綜合控制。

四是在轉(zhuǎn)盤(pán)鉆鉆具組合的鉆進(jìn)過(guò)程中，要經(jīng)常短起下鉆和交叉接力循環(huán)，以鏟除巖屑床和修理井壁，長(zhǎng)半徑水平井更應(yīng)如此。

五是長(zhǎng)半徑水平井的水平段相對(duì)較短，可以轉(zhuǎn)盤(pán)鉆具組合為主要鉆進(jìn)方式，但必須進(jìn)行摩阻計(jì)算，鉆具組合設(shè)計(jì)為倒裝鉆具，并采用大排量來(lái)提高攜巖能力。備用一套DTU 導(dǎo)向鉆具或者1°左右的單彎動(dòng)力鉆具，以彌補(bǔ)轉(zhuǎn)盤(pán)鉆鉆具組合的意外失控。

1.2 以轉(zhuǎn)盤(pán)鉆為主鉆增斜井段的井眼軌跡控制工藝技術(shù)

在進(jìn)行增斜井段的井眼軌跡控制時(shí)，與普高定向井的控制也沒(méi)有什么區(qū)別，但到長(zhǎng)半徑水平井其造斜率的井斜角大于70°的井眼軌跡控制則是普遍定向井無(wú)法完成的，這是一個(gè)新的技術(shù)領(lǐng)域，需要研究以轉(zhuǎn)盤(pán)鉆具組合實(shí)現(xiàn)高造斜率的技術(shù)手段和途徑是鉆增斜井段的技術(shù)關(guān)鍵。

因此，以轉(zhuǎn)盤(pán)鉆為主鉆增斜井段的井眼軌跡控制的主要技術(shù)難點(diǎn)是在大井斜或高造斜率條件下，如何通過(guò)調(diào)整鉆具組合與鉆井參數(shù)，在保證井下安全的情況下實(shí)現(xiàn)井眼軌跡的有效控制。

一是長(zhǎng)半徑水平井使用常規(guī)定向井工具，用轉(zhuǎn)盤(pán)鉆方式進(jìn)行增斜井段的井眼軌跡控制，通過(guò)精心設(shè)計(jì)鉆具組合，合理調(diào)整鉆井參數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)有控制地強(qiáng)增斜、微增斜以及比較穩(wěn)定的增斜率，調(diào)整鉆井參數(shù)的核心是鉆壓。

二是在 Φ444.5mm 井眼中，采用Φ228.6mm 和Φ203.2mm 鉆鋌組成的增斜鉆具組合，能夠獲得 4.5°／30 m 的比較穩(wěn)定的增斜率。但若用柔性更強(qiáng)的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)更高的增斜率，其增斜率很難控制穩(wěn)定，最高增斜率曾達(dá)到 11.3°／30m，而且因轉(zhuǎn)盤(pán)扭矩過(guò)大，極易造成鉆具事故。

三是在Φ311 mm 井眼中，用轉(zhuǎn)盤(pán)鉆具組合能得到 6°／30m 的最高穩(wěn)定增斜率。因此，在Φ311mm 井眼中以轉(zhuǎn)盤(pán)鉆的方式進(jìn)行長(zhǎng)半徑水平井的軌跡控制是經(jīng)濟(jì)可行的，而用這種方式進(jìn)行中半徑水平井的軌跡控制是比較困難的。

水平井鉆井方式的選擇是進(jìn)行有效的井眼控制的關(guān)鍵，只有合理的鉆井方式才能達(dá)到經(jīng)濟(jì)安全的目的，同時(shí)也是水平井井眼軌跡控制技術(shù)的關(guān)鍵。

2 以動(dòng)力鉆具為主的水平井井眼軌跡控制

以動(dòng)力鉆具組合鉆進(jìn)為主，以轉(zhuǎn)盤(pán)鉆具組合進(jìn)行通井、調(diào)整造斜率為輔，既可以克服動(dòng)力鉆具循環(huán)排量小的不足，通過(guò)通井和大排量循環(huán)鏟除巖屑床，調(diào)整動(dòng)力鉆具造斜率的偏差和調(diào)整井眼垂深，又可以加大鉆壓鉆掉可鉆性差的地層，是水平井安全鉆井的有效措施。

這一鉆井模式的主要內(nèi)容有：

一是直井段與轉(zhuǎn)盤(pán)鉆模式相同，充分利用成功的高壓噴射和防斜打直技術(shù)，嚴(yán)格將造斜點(diǎn)前的直井段井眼軌跡控制在允許范圍之內(nèi)，快速優(yōu)質(zhì)地鉆完該井段；

二是對(duì)入靶前地層較穩(wěn)定的水平井，造斜段的施工以彎殼體動(dòng)力鉆具為主要鉆進(jìn)方式，以轉(zhuǎn)盤(pán)鉆具組合通井鏟除巖屑床和修整井眼，并完成穩(wěn)斜段或造斜率較低的調(diào)整段，以二至三套鉆具組合在二至三趟鉆內(nèi)鉆完0～90°造斜段；對(duì)人靶前地層穩(wěn)定性較差的水平井，造斜段的施工以彎套動(dòng)力鉆具與轉(zhuǎn)盤(pán)鉆具組合相結(jié)合的鉆進(jìn)方式，用動(dòng)力鉆具在易造斜井段按設(shè)計(jì)先打出高造斜率，再用轉(zhuǎn)盤(pán)鉆具組合鉆掉可鉆性差的井段（即后打出低造斜率）。

三是對(duì)地質(zhì)設(shè)計(jì)靶區(qū)垂深誤差要求在5～10m、而平面誤差大于5m 的水平探井和水平開(kāi)發(fā)井，以轉(zhuǎn)盤(pán)鉆鉆具組合為主要鉆進(jìn)方式，可采用大排量來(lái)提高攜巖能力，以兩套轉(zhuǎn)盤(pán)鉆鉆具組合用二至三趟鉆鉆完500m左右的水平井段。

四是對(duì)地質(zhì)設(shè)計(jì)靶區(qū)垂深誤差要求在5m 之內(nèi)、而平面誤差也小于5m 的水平井，采用1°左右的單彎動(dòng)力鉆具或DTU 導(dǎo)向鉆具與轉(zhuǎn)盤(pán)鉆鉆具組合相結(jié)合的方式鉆水平段。

2.1 以動(dòng)力鉆具為主鉆增斜井段的井眼軌跡控制工藝技術(shù)

采用動(dòng)力鉆具為主鉆增斜井段能獲得高造斜率，并采用有線隨鉆測(cè)斜儀或MWD無(wú)線隨鉆測(cè)斜儀嚴(yán)格監(jiān)控井眼軌跡，通過(guò)調(diào)整和控制動(dòng)力鉆具的工具面，可以獲得較穩(wěn)定的井眼全角變化率，幾乎不存在出現(xiàn)方位漂移的問(wèn)題。因此，造斜井段井眼軌跡控制工藝技術(shù)研究的重點(diǎn)是在不同的井眼條件下，如何選擇不同角度的彎動(dòng)力鉆具來(lái)獲得需要的造斜率，并研究與之相關(guān)因素的影響規(guī)律。

2.2 以動(dòng)力鉆具為主鉆水平井段的井眼軌跡控制工藝技術(shù)

以動(dòng)力鉆具為主鉆水平井段的技術(shù)在國(guó)外應(yīng)用較為廣泛，比較典型的是采用小角度彎動(dòng)力鉆具組合或DTU 異向雙彎動(dòng)力鉆具組合組成的導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)。

結(jié)語(yǔ)

水平井鉆井技術(shù)是一種利用特殊的造斜工具和測(cè)斜儀器，在油層中鉆開(kāi)一定長(zhǎng)度水平延伸井眼的特殊鉆井工藝，按造斜率的大小可分為長(zhǎng)、中、短三種曲率半徑水平井。油田復(fù)雜的地質(zhì)特點(diǎn)，要求在利用水平井開(kāi)發(fā)油藏時(shí)具有較高的軌跡控制能力。在幾千米的地下，要把井眼軌跡打成復(fù)雜的形狀，確保獲得較高單井產(chǎn)量的同時(shí)，盡可能降低成本以保證開(kāi)發(fā)效益，這就要求水平井在跟蹤環(huán)節(jié)中必須做到中靶點(diǎn)精確、著陸后軌跡控制穩(wěn)定、隨鉆監(jiān)測(cè)信息反饋及時(shí)、軌跡調(diào)整到位、鉆井過(guò)程中，地質(zhì)與工程技術(shù)人員密切配合，充分利用氣測(cè)、巖屑錄井、LWD 等綜合手段，保證水平段在油層的最大穿越。

[1]劉暉.水平井井眼軌跡控制技術(shù)[J].石油鉆采工藝，2005(4).

[2]蘇義腦.水平井井眼軌道控制[M].北京：石油工業(yè)出版社，2000.