魏志剛，王 逸，曾 杰，王偉志

（中石化西北油田分公司石油工程監(jiān)督中心，新疆輪臺 841600）

新疆塔河油田奧陶系油藏儲層空間以溶洞、裂縫為主，埋藏深度一般在5000m以上，儲層主要分布在一間房組和鷹山組，隨著塔河油田開發(fā)力度的不斷加大，小井眼應(yīng)用范圍也不斷擴(kuò)展，呈現(xiàn)出取代常規(guī)井眼的趨勢，主要應(yīng)用于小井眼定向井、老眼側(cè)鉆、老眼加深三個領(lǐng)域。小井眼定向井技術(shù)是一項復(fù)雜的系統(tǒng)技術(shù)，涉及領(lǐng)域較多，本文主要研究?149.2mm井眼中短半徑井型的造斜率，通過對造斜率影響因素的分析結(jié)合以往施工井的經(jīng)驗，優(yōu)選合適的造斜鉆具，降低施工難度，以達(dá)到提速提效的目的。

1 造斜的概念和原理

造斜就是從設(shè)計好的造斜點開始，利用井下造斜工具使鉆頭開始偏離井口鉛垂線，按照設(shè)計好的方向傾斜鉆進(jìn)的過程。傾斜的角度和方向我們用井斜角和方位角來表示，單位長度內(nèi)井眼傾斜的快慢程度我們用造斜率來描述，它代表著造斜鉆具的造斜能力。

目前新疆塔河工區(qū)主要采用的是彎外殼螺桿鉆具造斜，造斜的基本原理是由于鉆具的彎曲在井眼內(nèi)產(chǎn)生彈性力矩，迫使鉆頭傾斜產(chǎn)生側(cè)向力，對地層不斷地進(jìn)行不對稱切削，使井眼產(chǎn)生傾斜。其實質(zhì)是鉆具在重力作用下，螺桿彎曲點與下井壁相接觸形成支點，由于單彎螺桿鉆具存在一定度數(shù)的結(jié)構(gòu)彎角，鉆頭將會“翹起”與上井壁接觸，鉆頭與井壁相接觸產(chǎn)生支撐反力即鉆頭側(cè)向力，在鉆頭傾角和鉆頭側(cè)向力的作用下，側(cè)向切削井壁產(chǎn)生造斜趨勢。如圖1所示，在鉆進(jìn)過程中如果鉆頭一側(cè)切削速度快，一側(cè)切削速度慢，則井眼就會向著切削速度慢的一側(cè)彎曲。

2 影響造斜率的因素

影響造斜率的因素很多，比如井眼尺寸、螺桿彎度和鉆頭類型、鉆具結(jié)構(gòu)、地層情況和鉆進(jìn)參數(shù)等，下面將統(tǒng)計描述各種常見因素對造斜率的影響及原因分析和現(xiàn)場應(yīng)注意事項（見表1）。

表1 各種因素對造斜率的影響和現(xiàn)場注意事項

由表1 可以看出，諸多影響造斜率的因素中，螺桿彎度大小往往決定著實鉆井眼軌跡是否能滿足設(shè)計剖面的需求。在塔河工區(qū)?149.2mm井眼短半徑水平井比較常見的是單圓弧增斜剖面，即以不變的造斜率達(dá)到入靶要求，一般設(shè)計造斜率范圍在18°/30m～-30°/30m之間，這種剖面類型看似比較簡單，但是由于不同區(qū)塊、不同彎度螺桿的造斜率是有偏差的，實際控制起來比較困難，整個造斜過程是利用單彎螺桿鉆具進(jìn)行滑動鉆進(jìn)完成造斜段的施工，對螺桿鉆具造斜率掌控能力的高低將直接影響軌跡的質(zhì)量和造斜段鉆進(jìn)的速度，也決定了軌跡控制的難度和水平。

3 造斜率分析的方法

造斜率反映的是造斜鉆具的造斜能力，分析造斜率必須結(jié)合造斜鉆具，其中最重要的是造斜螺桿的彎度和鉆頭類型，下面通過以往施工井的總結(jié)來分析塔河工區(qū)?149.2mm井眼單彎螺桿的造斜率。

3.1 經(jīng)驗分析法

這個方法是基于在本區(qū)塊有過施工井經(jīng)驗，通過若干口井造斜率的總結(jié)和分析，得出不同彎度螺桿造斜率的范圍。

以下是通過TH12446、TH12514CH、TH12569H、TH10146CH、TK233XCH、TK6119X、TK6117X、TK497X、TP192X、TP275H等井的實鉆資料分析得出的總結(jié)（見表2）。

表2 ?149.2mm井眼?120mm彎螺桿馬達(dá)的造斜率范圍

從表2可以得到不同彎度螺桿的造斜率范圍，在實際施工過程中根據(jù)設(shè)計造斜率來分析對比判斷入井螺桿的彎度和鉆頭類型，很顯然統(tǒng)計的施工井越多越能反映出真實的造斜率。

3.2 鄰井對比法

經(jīng)驗分析出來的造斜率比較籠統(tǒng)，在實際施工過程中不能僅僅通過經(jīng)驗來判斷螺桿造斜率，鄰井的造斜率最直接也最能反映出真實的造斜率，相對來說要精確，所以參考鄰井資料是一項重要的準(zhǔn)備工作，下面通過TH123119H井的現(xiàn)場施工來舉例。

TH123119H 井是中石化西北油田分公司部署位于庫車縣境內(nèi)，塔河油田奧陶系油藏12 區(qū)的一口三開制開發(fā)水平井，地質(zhì)構(gòu)造屬于阿克庫勒西部斜坡部位。以下是通過TH12384H井和TH12376H井兩口鄰井和TH123119H井的實鉆資料分析得出表3和表4的總結(jié)。

表3 ?149.2mm井眼?120mm彎螺桿馬達(dá)的實鉆造斜率對比

通過表3 和表4 可以看出兩口鄰井和施工井鉆具組合沒有本質(zhì)差別，但是在不同方位上的造斜率差距較大，在井斜50°～65°區(qū)間內(nèi)TH12376H井2°螺桿的造斜率小于TH12384H 井1.75°螺桿的造斜率，而TH123119H井設(shè)計方位接近于TH12384H井的方位，在設(shè)計造斜率19.42°/30m的情況下通過兩口鄰井的對比分析選擇了2°的單彎螺桿入井，實鉆平均造斜率18.53°/30m，與設(shè)計造斜率比較接近，達(dá)到我們得預(yù)期效果。所以分析鄰井造斜率必須要結(jié)合實鉆方位、定向過程中有無定向托壓、地層突變等情況。

表4 ?149.2mm井眼造斜鉆具組合對比

3.3 實鉆預(yù)測法

實鉆預(yù)測法指的是經(jīng)過上面兩種方法的分析，將確定好的造斜鉆具入井，通過實測得到第一個點的造斜率后，預(yù)測造斜段實際造斜率的大小，它可以驗證我們下入的鉆具造斜率是否滿足設(shè)計剖面的要求。

通過表2可以知道造斜率與井斜的關(guān)系，隨著井斜角的增大造斜率也會相應(yīng)的增大。剛開始造斜時井斜角很小，造斜趨勢沒有形成，鉆壓加大會造成憋泵現(xiàn)象，定向工具面也會不穩(wěn)定，尤其是使用PDC鉆頭，這種現(xiàn)象更明顯。這樣不僅會降低實際造斜率更會影響我們對后期造斜率的判斷，造成沒必要的起鉆影響鉆進(jìn)速度。所以實鉆預(yù)測法是建立在實際造斜過程中工具面相對穩(wěn)定、憋泵和上提鉆具次數(shù)較少的基礎(chǔ)上，這樣可以得到一個相對真實的造斜率，在這個造斜率基礎(chǔ)上進(jìn)行預(yù)測。

預(yù)測的方法是統(tǒng)計出以往施工井造斜段第一根造斜率、平均造斜率和最高造斜率進(jìn)行比較，我們根據(jù)實際造斜情況篩選出有代表性的施工井，以下是通過這幾口井的實鉆資料分析得出的總結(jié)（見表5）。

從表5可以看出在造斜初期工具面相對穩(wěn)定、上提鉆具次數(shù)較少的情況下，前10m 造斜率與平均造斜率的比值范圍在59.81%～86.66%之間，比值的平均值是76.43%，前10m 造斜率與最大造斜率的比值范圍在53.07%～80.05%之間，比值的平均值是70.4%。雖然造斜初期影響造斜率的因素很多，但是我們通過這幾口有代表性的井，可以得到初期造斜率與平均造斜率和最大造斜率的比值范圍，這樣就可以進(jìn)一步量化對造斜率預(yù)測的結(jié)果，更準(zhǔn)確地掌握實鉆造斜率為下一步施工打好基礎(chǔ)。

表5 井斜變化和造斜率統(tǒng)計

4 總結(jié)

通過對造斜概念和原理的闡述，總結(jié)以往的施工經(jīng)驗，利用以上三種分析方法，我們對塔河油田?149.2mm井眼造斜率有了進(jìn)一步認(rèn)識。在施工中結(jié)合實際情況選擇合適的造斜鉆具是造斜鉆進(jìn)提速的前提，也是控制好井眼軌跡的先決條件。在這需要強(qiáng)調(diào)的是造斜是一個整體的過程，隨著井斜的不斷增大也呈現(xiàn)出不同的軌跡特點，每一個階段都環(huán)環(huán)相扣有直接的因果關(guān)系，不能將以往的經(jīng)驗直接照搬應(yīng)用，要結(jié)合施工情況具體分析影響造斜率的每個因素，制定相應(yīng)的施工措施，解決遇到的實際問題，保證井眼軌跡提高鉆井質(zhì)量。