徐聞X3井井眼軌跡控制技術

劉特立 李 勝 張宗林 洪進富 徐春華

（1.江蘇石油工程有限公司安徽分公司，安徽天長 239321；2.中石化石油工程技術研究院，北京 100101）

徐聞X3井井眼軌跡控制技術

劉特立1李 勝2張宗林1洪進富1徐春華1

（1.江蘇石油工程有限公司安徽分公司，安徽天長 239321；2.中石化石油工程技術研究院，北京 100101）

徐聞X3井是一口部署在北部灣盆地邁陳凹陷區塊的多靶點定向井， 也是中石化首口超高溫超深四靶點定向探井，該井二開井段長達2 667 m，為大尺寸長裸眼井眼；三開實鉆裸眼段長1 540 m。該地區地溫梯度高，井深5 974 m電測溫度為211 ℃，高溫影響MWD儀器使用性能，下部井段只能依靠多點投測，井身軌跡控制具有滯后性。為實現徐聞X3井井眼軌跡的有效控制，該井直井段采用塔式鉆具組合，長達2 028 m的直井段最大井斜角僅為1.39°，定向井段采用1.5°的單彎螺桿定向，穩斜井段采用滿眼、微增鉆具組合鉆進。該井4個靶點均順利中靶，實鉆井眼軌跡達到設計要求，完鉆井深6 010 m，完鉆水平位移達2 017.22 m。該井的順利完鉆為同類井的施工提供了經驗。

井眼軌跡控制；定向井；多靶點；超高溫超深井

徐聞X3井鉆探目的是為了解邁陳凹陷徐聞區塊邁10塊潿洲組、流沙港組含油氣情況。在研究各組段地層分布的基礎上，以徐聞X1井及工區其他探井鉆探結果為依據設計該井地層，自上而下為第四系、新近系和古近系。徐聞X3井屬于大井眼長穩斜段、多靶點的高難度定向井，于2009年11月15日開鉆，設計斜深5 664.16 m，垂深5 100 m，井斜34.14 °，水平位移1 893.92 m，三開預估井底溫度為187 ℃。該井鉆至設計井深后繼續鉆進，補充設計斜深6 180 m，垂深5 560 m。于2010年12月1日完鉆，完鉆井深為6 010 m，垂深5 397.43 m，井斜14.61°，水平位移2 017.22 m，井深5 974 m電測溫度為211℃。井眼軌跡控制良好，4個靶點均符合設計要求。

1 工程設計

1.1 井身結構

徐聞X3井采用三級井身結構，?508 mm套管封地表松軟地層，建立井口循環，?339.7 mm套管封新近系不穩定地層，?244.5 mm技術套管封潿洲組不穩定地層為下部順利鉆進創造有利條件，三開采用?215.9 mm鉆頭鉆至完鉆井深。表1為徐聞X3井井身結構設計及套管程序，實鉆井身結構為：?660.4 mm×87.13 m+?508 mm×87.13 m+?444.5 mm×1 803 m+?339.7 mm×1 801.95 m+?311.1 mm×4 470 m+?244.5 mm×4 467.47 m+?215.9 mm×6 010 m+?139.7 mm×5 216.48 m。

表1 徐聞X3井井身結構設計套管程序

1.2 井身剖面設計

針對該區塊地層的特點，三段制施工容易，工藝相對簡單，易于提速，且能滿足地質目標。因此，采用直—增—穩三段制剖面設計，要求軌跡穩斜中靶，中靶以后在鉆進過程中由于自然降斜，也減少了井底位移，徐聞X3井井眼軌道設計參數見表2。

表2 徐聞X3井軌道設計數據

2 井眼軌跡控制難點

（1）地層具有不確定性［1］，徐聞X3為一口預探井，可依據的地質資料少，例如：一開上部就鉆遇致密性好的火成巖；二開大段砂礫巖可鉆性差，研磨性強，鉆時較高；三開井深5 808 m才鉆至流沙港組地層，適合調整軌跡的地層比較難選擇。

（2）造斜點高，井斜角較小，穩斜段長，穩斜過程中井眼軌跡控制較困難，方位漂移變化大，方位變化規律不確定。徐聞X3井二開裸眼段長達2 667 m，且在直井段下部，為造斜及穩斜井段，井眼軌跡控制難度大，且三開實鉆裸眼長度長達1 540 m，完鉆水平位移達2 017.22 m。

（3）該地區地溫梯度高［2］，預計5 664 m井底溫度達 184 ℃［3］，井深 5 974 m 電測溫度為 211 ℃，高溫影響MWD儀器使用性能，故下部井段只能依靠多點投測的方式測井斜、方位數據，井身軌跡控制具有滯后性。

（4）靶點多，由于徐聞X3為多靶點定向井，共4個靶點，設計中一靶中靶垂深2 330 m，靶半徑40 m；二靶中靶垂深3 080 m，靶半徑60；三靶中靶垂深4 670 m，靶半徑100 m；四靶中靶垂深5 250 m。

3 井眼軌跡控制技術

3.1 直井段施工（0～2 028 m）

直井段主要采用塔式、滿眼鉆具組合，優化鉆井參數，嚴格控制鉆壓［4-6］，輕壓吊打防止井斜，利用電子多點測井斜，在鉆達造斜點2 028 m時，井斜0.55°，井斜角最大僅為1.39°，井深1 659.57 m，直井段井斜角得到了有效控制。該井段所用典型鉆具組合如下：1 122～1 803 m井段所用塔式鉆具組合為?444.5 mmPDC鉆頭+?228 mm鉆鋌×9.14 m+?203 mm無磁鉆鋌×9.21 m+?203 mm鉆 鋌 ×54.77 m+?178 mm 鉆 鋌 ×54.75 m+?139.7 mm加重鉆桿×279.15 m+?139.7 mm鉆桿。二開1 860～2 020 m井段滿眼鉆具組合為?311.1 mmHJ517G牙輪鉆頭+?310 mm雙母扶正器+?203 mm短鉆鋌+?310 mm扶正器+?203mm無磁鉆鋌×9.21 m+?310 mm扶正器+?203 mm鉆鋌×18.2 m+?310 mm扶正器+?203 mm鉆鋌×36.57 m+?178 mm鉆鋌×54.75 m+?139.7 mm加重鉆桿×279.15 m+?139.7 mm 鉆桿。

3.2 定向井段施工（2028～2387.56 m）

徐聞X3井造斜點選擇在潿洲組二段地層，井深2 028 m，保證在現場施工過程中造斜率是關鍵，造斜施工中選用?210 mm（1.5°）單彎螺桿。定向鉆具組合為?311.1 mmHJT537G牙輪鉆頭+?210 mm（1.5°）單彎螺桿+?197 mm 定向接頭+?203 mm無磁鉆鋌×9.21 m+?203 mm鉆鋌×9.03 m+?203 mm扶正器+?203 mm鉆鋌×45.74 m+?178 mm鉆 鋌×54.75 m+?139.7 mm加 重 鉆 桿×279.15 m+?139.7 mm 鉆桿，鉆進井段為 2 028～2 064.95m，鉆壓為 6～10 t，泵壓 15MPa，排量為 41 L/s。由于井底不清潔、有落物，機械鉆速僅為0.59m/h，起鉆鉆頭牙齒和軸承磨損嚴重，磨損級別為3，出井新度為0。下磨鞋+打撈杯清潔井眼，待井眼清潔后，仍用1.5°單彎螺桿定向，井段2 069.23～2 086.23 m所用鉆具組合為：?311.1 mm HAT127牙輪鉆頭+?210 mm（1.5°）單彎螺桿+定向接頭+?203 mm無磁鉆鋌×9.21 m+?203 mm鉆鋌×54.77 m+?178 mm鉆鋌×54.75 m+?139.7mm加重鉆桿×279.15m+?139.7 mm 鉆桿，鉆進參數：鉆壓 4～6 t，泵壓 14 MPa，排量39 L/s，機械鉆速為1.67 m/h；井段2 086.23～2 387.56 m所用鉆具組合為?311.1 mmPDC鉆頭+?210 mm（1.5°）單彎螺桿+?197 mm定向接頭+?203 mm無磁鉆鋌×9.21 m+?203 mm鉆鋌×27.32 m+?178 mm鉆鋌 ×27.3 m+?139.7 mm加重鉆桿×279.15 m+?139.7 mm鉆桿，鉆進參數：鉆壓4～8 t，泵壓15 MPa，排量43 L/s，機械鉆速提高至2.83 m/h。定向井段井眼軌跡數據見表3。

表3 定向井段井眼軌跡數據

3.3 增斜段施工（2 387.56～2 774.27 m）

定向結束后，采用增斜鉆具組合繼續增斜，所用鉆具組合為：?311.1 mm HJ517G牙輪鉆頭+?310 mm雙母扶正器+?203 mm回壓閥+?203 mm減震 器+?203 mm 短 鉆 鋌+?310 mm 扶 正 器（托盤）+?203 mm無磁鉆鋌×9.21 m+?310 mm扶正器+?203 mm鉆鋌×54.77 m+?178 mm鉆鋌×54.75 m+?159 mm螺旋鉆鋌×54.77+?139.7 mm加重鉆桿×279.15 m+?139.7 mm鉆桿，鉆進參數：鉆壓18～26 t，泵壓 16～17 MPa，排量 43～52 L/s，機械鉆速1.34～1.65 m/h，合理的鉆井參數，有效地實現了井斜增加。增斜井段井眼軌跡數據見表4。

表4 增斜井段井眼軌跡數據

3.4 穩斜井段（2 774.27～5 310.2 m）

穩斜井段主要采用滿眼、微增鉆具組合穩斜，如二開3 687.85～3 773.52 m井段所用滿眼鉆具組合為?311.1 mmPDC鉆頭+?310 mm雙母扶正器+?203 mm短鉆鋌×2.97 m+?310 mm扶正器+?203 mm回壓閥+?203 mm托盤接頭+?203 mm無磁鉆鋌×9.27 m+?310 mm扶正器+?203 mm減震器+?203 mm鉆鋌×45.8 m+?178 mm鉆鋌×27.51 m+?159mm螺旋鉆鋌×27.51m+?178 mm隨鉆震擊器+?139.7 mm加重鉆桿×279.15 m+?139.7 mm鉆桿。二開3 956.55～4 040.01 m為扭方位井段，該井段棕色泥巖與淺棕色含礫細砂交替，含礫細砂巖研磨性強，鉆時變化快，最大機械鉆速為10 m/h，最小機械鉆速為0.43 m/h，導致井斜角降低，方位角增大，需扭方位，所用鉆具組合為?311.1 mmHJT637GLY牙輪鉆頭+?210 mm（1.5°）單彎螺桿+?203 mm回壓閥+?197 mm定向接頭+?203 mm無磁鉆鋌×9.27 m+?203 mm鉆鋌×27.49 m+?178 mm鉆鋌×27.54 m+?139.7 mm加重鉆桿×120.04 m+?178 mm隨鉆震擊器+?139.7 mm加重鉆桿×157.28 m+?139.7 mm鉆桿。扭方位井眼軌跡數據見表5。

表5 扭方位井眼軌跡數據

3.5 降斜井段（5 310.2～6 010 m）

為加快垂深鉆進速度，提前鉆遇目的層，采用調整扶正器位置和扶正器尺寸來降低井斜角［7-10］，主要采用滿眼鉆具組合，如5 672.88～5 768.18 m井段：?215.9 mmHJT537GK牙 輪 鉆 頭+?214 mm雙母扶正器+?159 mm回壓閥+?165 mm短鉆鋌+?214 mm扶正器+?165 mm托盤接頭+?165 mm無磁鉆鋌×9.43 m+?214 mm扶正器+?159 mm螺旋鉆鋌×140.92 m+?127 mm加重鉆桿×111.41 m+?178 mm隨鉆震擊器+?127 mm加重鉆桿×111.45 m+?127 mm鉆桿，在5 768.18～6 006 m采用微增鉆具組合，?215.9 mmHJT537GK 牙輪 鉆頭+?214mm雙母扶正器+?159 mm回壓閥+?165 mm托盤接頭+?165 mm無磁鉆鋌×9.43 m+?214 mm扶正器+?159 mm螺旋鉆鋌×9.4 m+?214 mm扶正器+?159 mm螺旋鉆鋌×131.52 m+?127 mm加重鉆桿×111.41 m+?178 mm隨鉆震擊器+?127 mm加重鉆桿×111.45 m+?127 mm鉆桿，鉆進參數：鉆壓20～22 t，泵壓 13.5 MPa，排量 30 L/s。5 310.2～6 010 m井段井眼軌跡數據見表6。

表6 5310.2～6 010 m井段井眼軌跡數據

4 認識及結論

（1）徐聞X3井長達2 028 m的直井段，采用塔式鉆具組合很好地控制了井眼軌跡，為后續長裸眼定向穩斜井段奠定了基礎。

（2）井眼軌跡控制技術確保了超高溫超深多靶點定向井—徐聞X3井四靶均中靶，達到井深設計要求的井眼軌跡。

（3）使用無線隨鉆測斜儀MWD能及時掌握井眼軌跡的變化情況，預測井底的變化趨勢，提高剖面符合率及中靶精度。

（4）在國產MWD能夠承受的溫度范圍內，選擇易于施工的巖性，及時進行扭方位作業，對軌跡進行調整，保證了三靶和四靶的順利中靶。

（5）利用扶正器的尺寸變化對鉆具的剛性進行調整，實現對井身軌跡的控制。

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（修改稿收到日期 2013-08-11）

Trajectory control technology for Well Xuwen X3

LIU Teli1, LI Sheng2, ZHANG Zonglin1, HONG Jinfu1, XU Chunhua1
（1. Sinopec Jiangsu Petroleum Engineering Co.,Ltd,Anhui Drilling Branch Company,Tianchang239321,China;2. Sinopec Research Institute of Petroleum Engineering,Beijing100101,China）

Well Xuwen X3 is a multi-target directional well, deployed in Maichen depressed block in Beibuwan Basin. The section of the second spud has large wellbore diameter and long open-hole section with the length of 2 667 m. The open-hole length of the third spud is 1 540 m. The geothermal gradient is high, and the electrically measured temperature is 211℃ in the depth of 5 974 m. The high geothermal gradient in the area affects the performance of MWD instrument, so multi–point measurement is necessary for lower formations, leading to wellbore trajectory control posterity. To achieve effect Well Xuwen X3 wellbore trajectory control, tapered hole assembly is used for the vertical interval, with length of 2 028 m，and the biggest hole angle is only 1.39 degree. For directional interval,the screw drill with 1.5 degree is used to orientate. In angle holding interval, the packed hole assembly and slightly building assembly are used. The four target points meet the drilling design and hole trajectory conforms to the demand of design, with the drilling depth of 6010m and the horizontal displacement of 2 017.22 m. It provides experience for similar well drilling operation.

hole trajectory control; directional well; multi-target; ultra high temperature and ultra deep well

劉特立，李勝，張宗林，等. 徐聞X3井井眼軌跡控制技術［J］. 石油鉆采工藝，2013，35（5）：16-19.

TE243

：A

1000–7393（2013） 05–0016–04

劉特立，1977年生。2001年畢業于中國石油大學石油工程專業，現從事鉆井技術研究及現場技術服務工作。電話：0550-7025296。

〔編輯 薛改珍〕