淺層大斜度井軌跡控制技術

王 莉

（中國石化江漢油田分公司地質工程設計監督中心，湖北 潛江433124）

淺層大斜度井軌跡控制技術

王 莉

（中國石化江漢油田分公司地質工程設計監督中心，湖北 潛江433124）

P136平臺是陜北油田的一個大斜度長穩斜段定向井平臺，平均井深1310m。該平臺井具有造斜點淺、地層軟、水平位移大、防碰系數高等特點，施工難度極大，為此，采用了井眼軌跡控制技術。這些技術及措施的應用不僅避免和降低了井下故障的發生，而且能使施工井滿足井身質量要求，為今后該區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，構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1758m，最大位垂比達1．28，最大井斜67．20°。井身結構見圖1。

表1 P136平臺井基本數據

圖1 井身結構示意圖

2 主要技術難點

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

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

（3）穩斜井段長，鉆柱的摩阻、扭矩問題突出。水平位移長達1700m～1800m，在導向滑動鉆進中，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；起鉆負荷大，下鉆阻力大；滑動鉆進時加不上鉆壓，鉆速低。

（4）地層研磨性強，鉆具磨損嚴重。

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

3 主要技術措施

3．1 優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）優先鉆探造斜點淺、位移大的井；

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

p136平臺打井順序見圖2。

圖2 p136平臺打井順序

3．2 優化剖面

優先設計為直－ 增－ 穩三段制軌跡類型。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計造斜率的工具。同時采用略大的造斜工具可以多些轉盤鉆進有利于減小摩阻，同時設計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，進行井眼摩阻計算分析，以此優選井身剖面和優化井身結構；做好兩個方面，首先是套管柱在大曲率井眼安全下入的鉆前準確評價，其次是確保完井管柱安全下至預定位置的施工技術；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，同時全井狗腿角之和最小有利于減小軌道長度和導向鉆進段的長度。

3．3 實時監測

全井采用無線MWD隨鉆儀器進行監測，同時使用防碰監測軟件，進行鄰近距離掃描，及時根據防碰數據及地層鉆探情況，調整鉆井參數及措施。

3．4 優選鉆具組合

3．4．1 一開直井段（0m～250m）

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

鉆井參數：鉆壓（10－30）k N，轉數（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）、低轉數（67r／min）、小排量鉆進，防止蹩漏地層。30m鉆完鉆壓控制在10k N～20k N，轉數升至217 r／min，小排量鉆進。鉆進中做到送鉆均勻，地層交界面處時堅持吊打；進入洛河層鉆時升高，再將鉆壓加30k N。進尺鉆完投電子多點，對數據進行分析為二開直井段控制及下口井一開鉆進提供數據參考。

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托壓、鉆時升高、粘附卡鉆，易造成井下復雜。長穩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律可循。

造斜段井眼軌跡控制技術措施：

（1）定向施工中采用1°單彎螺桿低造斜工具進行施工。同時堅持滑動鉆進與復合鉆進結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＋Φ158mmNMDC×1根＋4A11×410＋Φ127HWDPmm×16根＋Φ127mmDP

定向鉆進參數：鉆壓（80～120）k N，轉數67r／min＋螺桿，泵壓5MPa～7MPa。

（3）二開使用無固相鉀基聚合物體系。進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，保證快速穿過此段，減少浸泡沖刷時間，從而有效保護井壁。

進入富縣組前100m一次性加入LV－CMC0．25t、KHPAN0．25t調整性能，鉆井液回收至循環罐內，用好兩篩一除，確保凈化設備完好，并及時清放漏斗，鉆進中用Na－HPAN、K－PAM復配成膠液，以細水長流的方法維護，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。根據井下情況及時補充潤滑劑，增加潤滑性，并定期補充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先調整鉆井液性能，加乳化劑1t，循環（2－3）周后混原油（8－10）t，混油后鉆井液中嚴禁加清水，用好凈化設備，補充膠液時嚴禁過猛，以預防為主，增強鉆井液的潤滑性減少壓差，降低固相，防卡鉆。

3．4．3 二開穩斜段（700m～2410m）

（1）穩斜井段667m～2370m，穩斜段長達1703m。施工中采用無線隨鉆定向儀器，每鉆進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到增斜目的，同時減少劃眼次數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中減少了與井壁的摩擦，逆轉了井眼發生偏轉的趨勢，增強了方位的穩定性。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＋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

鉆進參數：鉆壓30k N～70k N，轉數67r／min＋螺桿，泵壓8MPa～12MPa

4 現場應用效果

通過優化鉆具組合與鉆井參數，保證了井眼軌跡平滑；利用摩阻扭矩計算軟件實時進行了摩阻和扭矩分析，采用短起下鉆和分段循環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，根據地層特點合理調整鉆井液性能，保障了全井井壁穩定，降低了摩阻。已施工的6口大位移定向井，井身質量均合格，未出現1起與老井相碰事故。

5 結論與建議

（1）優化井口排布是平臺軌跡設計的第一步。

（2）利用計算機防碰軟件，對已鉆井的實鉆數據及待鉆井的設計剖面數據進行防碰掃描，繪制出防碰圖，可以為實鉆防碰繞障提供可靠依據。

（3）利用摩阻扭矩計算軟件實時分析摩阻和扭矩，采用1°單彎螺桿完成定向穩斜段，利用交替定向、復合控制造斜率，使軌跡平滑，優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年畢業于石油大學（華東），現在江漢油田分公司地質工程設計監督中心從事鉆井工程設計工作。

［責任編輯 郭華玉］