閆玉良 李昕 牛守民 石昌森 孟祥松

摘要：為了開發(fā)P47區(qū)塊庫(kù)里泡底部的油層，部署了P47-X3大位移定向井。在介紹P47-X3井井身結(jié)構(gòu)與井眼軌跡的基礎(chǔ)上，對(duì)P47-X3大位移定向井施工中的井眼軌跡控制、降摩阻和扭矩技術(shù)，以及井壁穩(wěn)定技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的論述。該井的施工成功為實(shí)現(xiàn)葡47區(qū)塊庫(kù)里泡底部的油層有效動(dòng)用探索了一條新路。

關(guān)鍵詞：大位移;軌跡控制;降摩阻和扭矩;井壁穩(wěn)定，P47-X3井

P47區(qū)塊內(nèi)有庫(kù)里泡大型湖泊，水域面積較大，約占P47區(qū)塊總面積的58%，普通定向井難以開發(fā)到庫(kù)里泡底部的油層，因此在P47區(qū)塊部署了P47-X3大位移定向井。該井完鉆斜深3549.00m，垂深1237.43m，井斜角78.46°，方位角159.66°，水平位移2971.11m，水垂比2.4。

1 設(shè)計(jì)概況

1.1井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

對(duì)井身結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，是保證鉆井施工安全和順利進(jìn)行的重要保證。P47-X3井由于是一口大位移定向井，在鉆井施工中一定存在摩阻與扭矩比較大的情況，甚至?xí)霈F(xiàn)井壁掉塊坍塌的難題，因此在最大限度減少施工摩阻扭矩，兼顧井壁穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，優(yōu)化設(shè)計(jì)了3層套管的井身結(jié)構(gòu)。一開施工井深216.00m，套管下深260.00m封固上部腐殖土與流沙層，同時(shí)保護(hù)地表水;二開施工井深1041.00m，套管下深1040.00m，封固青山口大段不穩(wěn)定泥巖地層，同時(shí)盡可能的減少三開裸眼井段長(zhǎng)度，降低三開施工摩阻扭矩;三開施工井深3549.00m，套管下深3545.00m，封固油層。具體施工井眼尺寸及套管尺寸見表1所示。

1.2井眼軌跡設(shè)計(jì)

對(duì)于大位移定向井井眼軌跡設(shè)計(jì)來說，盡可能減小施工井的摩阻與扭矩是井眼軌跡設(shè)計(jì)需要重點(diǎn)考慮的問題，因此P47-X3井以施工摩阻扭矩最小為目標(biāo)，在優(yōu)選不同造斜點(diǎn)和造斜率基礎(chǔ)上，應(yīng)用蘭德馬克定向井摩阻扭矩計(jì)算軟件對(duì)不同的井眼軌跡模式摩阻扭矩進(jìn)行計(jì)算，最終優(yōu)選出造斜率為280.00m，造斜率為，最大井斜角為78.46°的“直-增-穩(wěn)”三段井眼軌跡，這種軌跡不僅施工摩阻扭矩最小，而且現(xiàn)場(chǎng)易于造斜工具選擇，操作也比較簡(jiǎn)單。井眼軌跡設(shè)計(jì)見表2所示。

2 施工技術(shù)

2.1井眼軌跡控制技術(shù)

要想實(shí)現(xiàn)井眼軌跡的良好控制，就需要對(duì)造斜工具進(jìn)行選擇，目前常用的造斜工具就是單彎螺桿鉆具，根據(jù)P47-X3井設(shè)計(jì)造斜率為4.00°/30m，因此對(duì)單彎1.0°螺桿、1.25°螺桿和1.5°三種型號(hào)的螺桿造斜率進(jìn)行調(diào)研，并結(jié)合P47區(qū)塊以往井施工的實(shí)際情況，最終選定造斜段應(yīng)用1.25°單彎螺桿，穩(wěn)斜段應(yīng)用1.0°單彎螺桿。

2.1.1增斜段軌跡控制

鉆具組合：Φ215.9mm鉆頭PDC+Φ172mm單彎1.25°螺桿鉆具（本體帶210mm扶正器）+Φ178mmMWD無線隨鉆儀器+Φ178mm單向止回閥+Φ127mm加重鉆桿6柱+Φ127mm18°斜坡鉆桿。對(duì)于這么大位移的定向井來說，井眼軌跡在控制過程中一定要保證平滑，避免井眼曲率大起大落，增加施工的摩阻扭矩。在造斜初期連續(xù)定向1個(gè)立柱，通過測(cè)斜數(shù)據(jù)可以知道該套鉆具組合在P47區(qū)塊的實(shí)際造斜率為5.5°/30m，因此為了避免井眼軌跡過高，通過計(jì)算后發(fā)現(xiàn)每個(gè)立柱定向20m就可以達(dá)到設(shè)計(jì)要求的造斜率，其余進(jìn)行復(fù)合鉆進(jìn)，這樣既能夠保證井眼軌跡平滑，降低施工摩阻，還能夠提高機(jī)械鉆速，到井深852.9m的時(shí)候預(yù)測(cè)井底井斜角為78.4°，方位角為160.1°，達(dá)到了設(shè)計(jì)的井斜角與方位角，決定起鉆更換1°螺桿進(jìn)行穩(wěn)斜施工。

2.1.2穩(wěn)斜段軌跡控制

穩(wěn)斜段施工的要點(diǎn)就是保證井斜角與方位角按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行鉆進(jìn)，鉆具組合為：Φ215.9mm鉆頭PDC+Φ172mm單彎1.0°螺桿鉆具（本體帶210mm扶正器）+Φ210mm螺旋扶正器+Φ178mmMWD無線隨鉆儀器+Φ178mm單向止回閥+Φ127mm加重鉆桿4柱+Φ127mm18°斜坡鉆桿。施工中為了提高施工效率，每鉆進(jìn)1個(gè)立柱進(jìn)行測(cè)斜一次，然后輸入到蘭德馬克定向井施工計(jì)算軟件當(dāng)中進(jìn)行計(jì)算，并以此計(jì)算結(jié)果為依據(jù)對(duì)待鉆井眼軌跡進(jìn)行重新計(jì)算，以此來指導(dǎo)下部施工是定向調(diào)整井斜角、方位角，還是繼續(xù)復(fù)合鉆進(jìn)，這樣既保證了井眼軌跡精確控制，同時(shí)也避免了大幅度調(diào)整井斜角和方位角，保證了井眼軌跡平滑，降低了施工的摩阻與扭矩，直至施工到完鉆井深3549.00m，實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)確中靶。

2.2降摩阻扭矩技術(shù)

在大位移定向井施工中，摩阻與扭矩是影響大位移定向井施工安全與成敗的關(guān)鍵因素之一，因此在大位移定向井施工中對(duì)于摩阻與扭矩要盡可能地降低。在P47-X3井施工只能夠主要采取了以下幾個(gè)方面的措施來降低施工的摩阻與扭矩。

（1）降低設(shè)計(jì)與施工的造斜率，保證井眼軌跡平滑。在設(shè)計(jì)中應(yīng)用4.0°/30m較小的井眼曲率，使鉆柱與井壁之間的接觸面積減少，進(jìn)而降低了摩阻與扭矩，同時(shí)在施工中保證井眼軌跡平滑，避免高造斜率的出現(xiàn)，也在很大程度上降低了施工摩阻與扭矩。

（2）利用蘭德馬克軟件強(qiáng)大的計(jì)算功能對(duì)施工中的摩阻與扭矩進(jìn)行計(jì)算預(yù)測(cè)，然后優(yōu)化待鉆井眼軌跡和施工所用的鉆具組合，為降低施工摩阻扭矩提供理論基礎(chǔ)。

（3）在鉆井液中加入足量的潤(rùn)滑劑，提高鉆井液的潤(rùn)滑性，降低鉆井液摩阻系數(shù)。在開始造斜的時(shí)候就向鉆井液中加入潤(rùn)滑性及環(huán)保油，使其含量不低于2%，隨著鉆井施工的繼續(xù)和位移的不大增大，不斷地補(bǔ)充潤(rùn)滑劑，使其含量不低于4%，并加入油性石墨，保證其潤(rùn)滑性，使鉆井液的摩阻系數(shù)始終控制在0.05以下。

（4）采用不低于34L/S的大施工排量攜帶巖屑，并應(yīng)用四級(jí)固控系統(tǒng)來清除鉆井液中的巖屑和有害固相，降低施工的摩阻與扭矩。

（5）根據(jù)井斜施工情況及時(shí)進(jìn)行短起下鉆和長(zhǎng)起鉆，對(duì)于有巖屑床形成的井段進(jìn)行重點(diǎn)劃眼，下鉆采取分段循環(huán)的方式保證巖屑返出和井眼光滑，降低摩阻扭矩。

2.3井壁穩(wěn)定技術(shù)

造成大位移定向井井壁不穩(wěn)定因素歸納起來主要有力學(xué)因素和化學(xué)因素兩個(gè)方面，因此就要從這兩個(gè)方面入手制定相應(yīng)的技術(shù)措施，來保證井壁穩(wěn)定。

（1）根據(jù)P47區(qū)塊施工完成井測(cè)得的地層壓力情況，結(jié)合大位移定向井施工的實(shí)際，采用近平衡鉆井施工方式，鉆井液的施工密度使用控制在1.3g/cm3，用以平衡井筒上覆巖層壓力和地層壓力，從力學(xué)上保證井壁穩(wěn)定。

（2）根據(jù)P47區(qū)塊巖性特征及地層特點(diǎn)，在室內(nèi)評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，在鉆井液中加入足量的抑制劑，防止泥巖水化膨脹剝落，加入足量的降失水劑，最大限度地減少鉆井液濾液進(jìn)入到地層中，讓鉆井液在井筒壁上形成致密、光滑的泥餅，從化學(xué)上保證井壁穩(wěn)定。

（3）除了從力學(xué)上和化學(xué)上保證井壁穩(wěn)定以外，我們還在操作上進(jìn)行細(xì)化。主要是在起鉆和下鉆嚴(yán)格控制速度，每次下鉆到底以后都緩慢開泵，使鉆井液正常返出后在逐漸提高泵排量，避免因壓力激動(dòng)和抽吸引起井壁失去穩(wěn)定。

3 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

（1）P47-X3井三層套管的井身結(jié)構(gòu)和三段制井眼軌跡設(shè)計(jì)是保證該大位移定向井施工成功的必要條件。

（2）在增斜段選用1.25°螺桿，穩(wěn)斜段采用1.0°螺桿，并配以合適的技術(shù)措施，保證了井眼軌跡光滑和準(zhǔn)確中靶。

（3）施工中采用合理的降摩阻扭矩技術(shù)和井壁穩(wěn)定技術(shù)，是該井施工安全、高效的關(guān)鍵。

參考文獻(xiàn)：

[1]祖峰.D2-19大位移定向井鉆井應(yīng)用技術(shù)[J].西部探礦工程，2002年第1期.

[2]宋學(xué)義，張洪林，朱業(yè)耘，等.遼河灘海海南15-3大位移定向井設(shè)計(jì)與施工[J].特種油氣藏，2003年8期.