李玉泉，吳文兵，尤彬彬，楊立軍

（1.中國(guó)石油集團(tuán)工程技術(shù)研究院，天津300451；2.海洋工程有限公司鉆井事業(yè)部，天津300451；3.吐哈油田公司工程技術(shù)研究院，新疆鄯善838202）

旋轉(zhuǎn)地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)在曹妃甸11-3/5油田的應(yīng)用

李玉泉*1，吳文兵2，尤彬彬2，楊立軍3

（1.中國(guó)石油集團(tuán)工程技術(shù)研究院，天津300451；2.海洋工程有限公司鉆井事業(yè)部，天津300451；3.吐哈油田公司工程技術(shù)研究院，新疆鄯善838202）

曹妃甸11-3/5油田WHPC平臺(tái)部署大位移水平井開采剩余油，設(shè)計(jì)水平位移2800m以上，水垂比達(dá)到2.6，裸眼段長(zhǎng)2400m以上。深井大斜度長(zhǎng)裸眼段滑動(dòng)鉆井容易發(fā)生托壓，下部井段定向難度大，加之大位移井巖屑攜帶困難，容易形成巖屑床，易引發(fā)井下復(fù)雜。應(yīng)用了AutoTrak G3 RCLS旋轉(zhuǎn)地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)，解決了大斜度深井托壓?jiǎn)栴}，隨鉆測(cè)井獲取的伽馬和電阻率準(zhǔn)確識(shí)別儲(chǔ)層，為重新設(shè)計(jì)靶點(diǎn)及軌跡控制提供了依據(jù)，隨鉆環(huán)空ECD監(jiān)測(cè)反應(yīng)了井眼清潔狀況，根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果采取相應(yīng)措施，將巖屑及時(shí)帶出，確保了井下安全。AutoTrak G3旋轉(zhuǎn)地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)提高了中靶精度與軌跡控制效率，確保了油藏的有效動(dòng)用，也提高了鉆井速度，實(shí)現(xiàn)了大位移井的優(yōu)快鉆井。

曹妃甸；大位移井；旋轉(zhuǎn)地質(zhì)導(dǎo)向

1　設(shè)計(jì)要點(diǎn)

曹妃甸11-3/5油田位于渤海西部海域，在WHPC平臺(tái)部署3口水平井，開采剩余油富集的砂體。該油田明化鎮(zhèn)組和館陶組儲(chǔ)層均相當(dāng)發(fā)育（見表1），橫向變化相對(duì)穩(wěn)定，已鉆遇Ng2儲(chǔ)層厚度在9～17m之間，這幾口井的軌跡設(shè)計(jì)如表2所示。

表1　曹妃甸11-3/5油田地質(zhì)分層數(shù)據(jù)表

WHPC平臺(tái)槽口分布見圖1，C12H井、C13H井分別對(duì)應(yīng)C6、C7槽口，C10H1井利用C1槽口側(cè)鉆。2口新鉆井設(shè)計(jì)為3層井身結(jié)構(gòu)，先鉆導(dǎo)眼，后回填鉆水平井，?244.5mm技術(shù)套管下至目的層頂部，篩管完井。

圖1　平臺(tái)槽口分布圖

2　鉆井難點(diǎn)

（1）裸眼段長(zhǎng)，井斜大，容易托壓。二開裸眼段長(zhǎng)度在2400m以上，使用蘭德馬克軟件進(jìn)行鉆具應(yīng)力分析表明，滑動(dòng)鉆井鉆具將發(fā)生正弦彎曲。

（2）水平位移較大，水垂比高（見表3）。本區(qū)鉆時(shí)快，環(huán)空巖屑較多，巖屑攜帶困難，容易形成巖屑床，引發(fā)井下復(fù)雜。

針對(duì)以上難點(diǎn)，決定下部井段應(yīng)用旋轉(zhuǎn)地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)解決托壓?jiǎn)栴}，同時(shí)改善井眼凈化狀況［1］。

3　軌跡控制技術(shù)

3.1導(dǎo)眼鉆進(jìn)

第一趟鉆螺桿定向，滑動(dòng)鉆井與復(fù)合鉆井相結(jié)合，根據(jù)扭矩和泵壓的變化及時(shí)調(diào)整鉆井參數(shù)（見表4、表5），保持較高的機(jī)械鉆速和軌跡控制精度，確保實(shí)鉆與設(shè)計(jì)軌跡吻合［2］。2200m后出現(xiàn)托壓現(xiàn)象，托壓12～13t，加入3%～4%潤(rùn)滑劑，但托壓仍越來(lái)越嚴(yán)重。

表2　軌跡設(shè)計(jì)表

表3　水垂比與裸眼段長(zhǎng)

表4　第一趟鉆鉆井參數(shù)

表5　第一趟鉆鉆井指標(biāo)

表6　?244.5mmATK鉆具組合

第二趟鉆下入旋轉(zhuǎn)地質(zhì)導(dǎo)向AutoTrak G3 RCLS（見表6和表7），該系統(tǒng)可提供近鉆頭實(shí)時(shí)井斜、方位伽馬、電阻率、實(shí)時(shí)壓力和振動(dòng)測(cè)量，利用非旋轉(zhuǎn)滑套上的3個(gè)肋板與井壁相互作用產(chǎn)生合力進(jìn)行導(dǎo)向［3］。

表7　?244.5mmATK鉆井參數(shù)

通過(guò)控制泵壓和時(shí)長(zhǎng)發(fā)送指令，控制工具面方向和導(dǎo)向力度，實(shí)現(xiàn)增井斜、扭方位的目的，托壓現(xiàn)象消除。為了解決巖屑攜帶問(wèn)題，采取打完一柱倒劃一柱、提高鉆井液的攜帶能力、定期打入稠塞清潔井底等措施。利用隨鉆環(huán)空ECD判斷井下狀況，采取調(diào)整鉆井參數(shù)、循環(huán)、倒劃眼、控時(shí)鉆進(jìn)、打稠塞等措施，使ECD在正常范圍，避免出現(xiàn)憋扭矩、憋泵、上提遇阻等情況。

3.2水平井鉆進(jìn)

水平段使用了6-3/4″與5-3/16″兩種外徑ATK工具，隨鉆測(cè)井項(xiàng)目為伽馬、電阻率、中子、密度。理論分析表明，水平段鉆具將會(huì)發(fā)生屈曲，鉆壓傳遞受到影響，為此應(yīng)用了倒裝鉆具組合。

充分利用AutoTrak近鉆頭實(shí)時(shí)井斜（距鉆頭1.2m）的優(yōu)勢(shì)，控制井斜不出現(xiàn)大的波動(dòng)，確保了軌跡始終在油層內(nèi)穿行。

注意降低摩阻扭矩，控制井眼軌跡圓滑，使用加重鉆桿替代鉆鋌，保持鉆井液潤(rùn)滑劑加量，必要時(shí)加入塑料小球，控制好鉆井液的含砂量，并用軟件模擬計(jì)算摩阻，結(jié)合實(shí)測(cè)摩阻，進(jìn)行下部井段摩阻預(yù)測(cè)。

表8　水平段鉆井參數(shù)

4　實(shí)施效果

AutoTrak G3在WHPC平臺(tái)上應(yīng)用了3口井（見表9），比設(shè)計(jì)節(jié)約平臺(tái)周期7.8d，隨鉆測(cè)井為水平井靶點(diǎn)調(diào)整提供了可靠依據(jù)，取得較好的開發(fā)效果。

4.1中靶精度高

應(yīng)用AutoTrak G3旋轉(zhuǎn)地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)后，提高了軌跡控制精度，3口井均實(shí)現(xiàn)精確中靶，其中C12H井的靶半徑達(dá)到0.2m。

4.2定向效率高

AutoTrak G3旋轉(zhuǎn)地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)消除了大井斜長(zhǎng)裸眼段托壓現(xiàn)象，且工具面穩(wěn)定，控制系統(tǒng)的連接和指令發(fā)送都很方便，大大提高了定向效率。

表9　定向指標(biāo)統(tǒng)計(jì)

4.3確保井下安全

AutoTrak G3旋轉(zhuǎn)地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)有利于改善井眼凈化狀況，降低摩阻，在定向過(guò)程中均沒有復(fù)雜發(fā)生，保持了較高的機(jī)械鉆速。

5　結(jié)論與認(rèn)識(shí)

（1）旋轉(zhuǎn)地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)和評(píng)價(jià)油氣藏，提高油層鉆遇率，應(yīng)用該技術(shù)可提高水平井的開發(fā)效果。

（2）AutoTrak G3旋轉(zhuǎn)地質(zhì)導(dǎo)向在旋轉(zhuǎn)鉆井過(guò)程中實(shí)現(xiàn)導(dǎo)向，有效解決大井斜長(zhǎng)裸眼段的托壓?jiǎn)栴}，尤其適合在海上大位移井上應(yīng)用。

（3）AutoTrak G3旋轉(zhuǎn)地質(zhì)導(dǎo)向通過(guò)發(fā)指令來(lái)調(diào)整肋板的方向和力度，實(shí)現(xiàn)定向造斜、增斜、穩(wěn)斜和水平段鉆進(jìn)等目的，實(shí)現(xiàn)了井眼軌跡的平滑、連續(xù)，軌跡控制效率高［4］。

（4）AutoTrak G3旋轉(zhuǎn)地質(zhì)導(dǎo)向能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)環(huán)空ECD，具有降低摩阻扭矩、實(shí)現(xiàn)井眼清潔、減少壓差卡鉆、確保井眼質(zhì)量的優(yōu)勢(shì)，降低了鉆井風(fēng)險(xiǎn)。

［1］董星亮，曹式敬，等.海洋鉆井手冊(cè)［M］.石油工業(yè)出版社，2011.

［2］王萬(wàn)慶，諶建祁，石崇東，耿天祥.薄產(chǎn)層水平井GP06-9井鉆井技術(shù)［J］.石油鉆探技術(shù)，2009（2）：92.

［3］楊劍鋒，張紹槐.旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向閉環(huán)鉆井系統(tǒng)［J］.石油鉆采工藝2003（1）：1.

［4］張家希.連續(xù)旋轉(zhuǎn)定向鉆井系統(tǒng)——AutoTrak RCLS［J］.石油鉆采工藝，2001（2）：4.

TE2

B

1004-5716（2016）05-0031-04

2015-03-25

2015-05-03

李玉泉（1973-），男（漢族），黑龍江肇源人，高級(jí)工程師，現(xiàn)從事鉆井工藝技術(shù)研究工作。