淺析莫爾圖克油田MB-14超淺水平井軌跡控制技術

廖 超，丁 浩，黎 劍，倫 波，陳慧基，孫文靜

（西部鉆探定向井技術服務公司，新疆烏魯木齊830026）

淺析莫爾圖克油田MB-14超淺水平井軌跡控制技術

廖 超*，丁 浩，黎 劍，倫 波，陳慧基，孫文靜

（西部鉆探定向井技術服務公司，新疆烏魯木齊830026）

哈薩克斯坦莫爾圖克油田區域構造上位于濱里海盆地東因別克—扎爾卡梅斯緣隆起帶上，受鹽丘控制構造形態為短背斜構造，地質斷裂復雜，具有油藏埋深淺、地層膠結疏松、可鉆性好、水平井造斜點超淺、造斜率高、施工難度大等特點；MB-14是部署在莫爾圖克油田上的一口超淺水平井，根據該井的實際施工過程，從鉆具組合、螺桿選型、地層因素等方面分析了軟地層、大井眼、高造斜率、超淺造斜點水平井跡控制技術和地面定向技術；該井的成功完鉆創該油田塊水平井最淺記錄，填補了該區塊超淺層水平井鉆井空白，為今后在莫爾圖克油田進行超淺層水平井作業提供了可借鑒的經驗。

哈薩克斯坦；莫爾圖克油田；超淺水平井；地面定向；軌跡控制

1 概述

MB-14井是部署在莫爾圖克油田的一口超淺水平井，位于海盆地東部、哈薩克斯坦中部阿克糾賓市以南，區域上與肯基亞克油田、庫姆薩伊油田、扎那諾爾油田相接；開發層位巖性以泥質粉砂巖、淺灰色細砂巖為主要，開發該層位采用的井身結構為“直—增—穩”三段制單增剖面，直井段位于?444.5mm井眼，井深20m，套管下深20m，造斜段位于?311.2mm井眼，設計造斜率為10.474°/30m，造斜點井深僅為25.55m，水平段位于?215.9mm井眼，水平段長200.04m，實際完鉆井深480m，實際垂深189m，實際水垂比達1.9∶1，節約工期8.67d，該井的成功完鉆創莫爾圖克油田水平井垂深最淺紀錄,使該油田超淺層稠油開發取得突破性進展。

2 施工難點

（1）表層套管下深為20m，造斜點井深為25.5m，造斜時無線隨鉆MWD儀器測量探管位于套管內，使無線隨鉆MWD儀器無法正常工作的，需采用地面定向技術，而地面定向技術方位偏差大，增加準確定方位的難度。

（2）莫爾圖克區塊地層發育不連續，地層斷層較多，鄰井之間的地層差異大，同型號同度數單彎螺桿的造斜能力差異大，增加螺桿選擇難度。

（3）施工井造斜點淺，造斜初始階段可提供鉆壓的鉆具數量少，同時兼顧扭方位作業，使螺桿鉆具實際造斜率低于設計造斜率；考慮到造斜段地層埋深淺且膠結疏松、井眼擴大率大等因素，螺桿實際造斜率會進一步偏低，增加造斜段軌跡控制難度。

（4）由于井深淺，鉆具自身重量難以滿足鉆壓的要求，在造斜段和水平段采用全壓（鉆具重量全部傳到鉆頭）方式鉆進，對司鉆人員的技術水平要求高。

（5）水平段軌跡控制精度高，設計靶半高上下1m，靶半寬左右5m；油層埋深淺、底層膠結疏松，鉆時快，復合鉆進時井斜下降幅度大，同時在設計靶窗內兼顧找油層發育好段，使軌跡控制難度增加。

3 地面定向技術

根據井身結構設計數據，表層套管下深為20m，造斜點井深僅為25.5m，無線隨鉆MWD儀器測量探管的滯后距約為15m，在初始造斜段，無線隨鉆MWD儀器處于磁干擾環境中無法正常工作，需要借助多點測量儀器進行地面定向施工；具體做法如下：

（1）以井口位置為原點，采用多點探管在距離井架較遠的空曠的磁干擾較小的地方進行地面測量，測出設計要求的方位數據，然后地面砸樁作為標記，井口和標記樁的連線即為目標方位，需多次測量減小誤差。

（2）把準備入井鉆具兩端的接箍用鋼印做好標記，使兩端的標記刻度在一條直線上。當動力鉆具入井時，保持動力鉆具的高邊線與井口和標記樁的連線在一條直線上，從地面接入的每一根鉆桿都要做同樣的鋼印標記并量刻出鉆具下放過程中動力鉆具高邊的偏移量并消除偏移量，使動力鉆具的高邊始終在目標方位上。

（3）通過地面定向技術，實際方位的誤差能控制在20°以內；MB-14井通過多次測量標記樁的位置、精確計算高邊的偏移量并將其消除，完成2根單根的地面定向施工后，通過無線隨鉆MWD儀器測得實際定向方位與設計方位相符，為造斜段全力造斜奠定了良好的基礎。

4 造斜段軌跡控制技術

鉆具組合的優化，主要考慮鉆具與井眼的相容性、減少鉆具彎曲變形產生的應力破壞、提供正常鉆進所需的鉆壓、減少轉換接頭的數量、保證井下安全等因素；MB-14水平井造斜段采用了單彎單穩柔性鉆具組合如下：

?311.2mm牙輪鉆頭+?203mm彎螺桿（2°/2.25°）+631X4A0+MWD短節+?159mm無磁鉆鋌（1根）+4A1X410+?127mm加重鉆桿。

螺桿鉆具造斜能力主要受井眼尺寸、地層自然造斜趨勢、地層可鉆性、螺桿彎角度數、螺桿受力情況、工具面調整、鉆壓提供等因素的影響，根據設計造斜率，可選用?203mm×2°螺桿，?203mm×2°單彎單穩定器螺桿平均造斜率為（10°～11°）/30m，滿足設計造斜率要求，但為實現一趟鉆完成造斜段施工，考慮到造斜段初期鉆壓不夠、地層松軟等因素對螺桿造斜率的影響，需選用單彎角度大于2°的螺桿；

?197mm×2.5°螺桿實際平均造斜率為14°/30m，連續滑動鉆進造斜率可達15°/30m，狗腿度較大，影響后續施工；選擇?197mm×2.5°單彎螺桿需采用“滑動鉆進—復合鉆進—滑動鉆進”方式進行施工，使大角度螺桿復合鉆進出現井下復雜的可能性增大；在大井斜井段，鉆柱緊貼下井壁，復合鉆進時螺桿扶正器往下修正井壁的趨勢增大，使井眼往下擴大率增大。再次定向造斜鉆進時，螺桿造斜支點往下移，由于“井眼慣性”（螺桿鉆具從一種造斜率到另一種造斜率需一定長度的過渡井段）的影響不能立即按調整后（設計和預測鉆具組合的造斜率）造斜率鉆進，導致再次定向滑動鉆進時螺桿實際造斜率變化幅度大，準確預測井眼參數難度大，不利于造斜段的施工。

實際施工過程應優先考慮?203mm×2.25°螺桿，在預測入靶造斜率遠大于設計造斜率時，把?203mm× 2.5°單彎單扶正器螺桿作為補救鉆具，為避免因螺桿造斜率不能達到設計要求使軌跡控制工作處于被動，應禁止選用?203mm×2°螺桿入井。

在MB-14井實際施工過程中，造斜初始階段，采用全壓（鉆具全部重量傳到鉆頭）方式鉆進，造斜鉆進至井深68m，全力造斜鉆進，造斜率均達不到設計要求，最高造斜率僅為7.27°/30m；為滿足后續施工要求，及時起鉆更換?203mm×2.25°的單彎螺桿繼續造斜段施工，實際測量數據表明，2.25°的單彎螺桿平均造斜率達到12.5°/30m，滿足設計要求。

造斜段施工過程中，全部采用加重鉆桿，在全壓（鉆具全部重量傳到鉆頭）鉆進過程中不斷增加鉆壓，由于造斜段長度短，鉆柱推進力能達到鉆進要求，在造斜鉆進過程中無需倒裝鉆具組合，亦能滿足施工要求。

5 水平段軌跡控制技術

水平段施工的原則為“四多一少一調整”，即“多復合、多劃眼、多循環、多活動、少定向、調整鉆井參數來控制井眼參數”，優選鉆具組合、優選螺桿角度、合理調整鉆井參數，能有效地把握軌跡控制的主動權，確保水平段在油層內有效穿越；MB-14水平井水平段采用的單彎單穩柔性鉆具組合如下：

鉆具組合：?215.9mm鉆頭+?172mm彎螺桿（1.25°）+MWD短節+?159mm無磁鉆鋌（1根）+ 4A1X410+?127mm斜坡鉆桿(20根)+?127mm加重鉆桿（25根）+?127mm斜坡鉆桿。

MB-14井目的層（油層）地層膠結疏松、可鉆行好，選用1.25°單彎螺桿，采用“定向+復合”鉆進相結合的方式完成水平段施工；在實際施工過程中，由于受通井、下套管等后續施工作業的影響，井底實際井斜會變小，同時垂深下移，下入套管后的著陸點井斜比設計井斜小2°，故水平段施工前2根單根需采用全力增斜方式施工，隨后根據實際測量數據并做好無線隨鉆MWD儀器滯后距井段的預測工作，再及時調整每根單根的復合長度以滿足設計要求。

6 認識和建議

（1）本文總結了MB-14超淺層水平井施工經驗，對軟地層、大尺寸井眼、高造斜率水平井軌跡控的影響因素進行詳細的分析，著重闡述了地面定向技術和超淺層水平井井眼軌跡控制技術。

（2）在造斜段軌跡控制中，由于“井眼慣性”的影響，降低或提高造斜率都需要一段過渡段，為避免在造斜段出現較大狗腿，需對螺桿實際造斜率有較準確的預測；該井造斜段設計造斜率為10.46°/30m，在?311.2mm井眼實際施工過程中，?203mm×2°單彎單穩定器螺桿實際造斜率不滿足設計要求，?203mm× 2.5°螺桿實際平均造斜率遠大于設計造斜率，為實現一趟鉆完成造斜段施工，并保證井下施工安全，?203mm× 2.25°單彎螺桿應為造斜段施工的首選。

（3）MB-14井的地層膠結疏松、地層軟，洗井過程中，出現“大肚子”、劃出臺階或者新井眼的可能性增大，洗井過程要求“定向洗井”，洗井時使螺桿動力鉆具的高邊處于“全力增斜”狀態，即螺桿動力鉆具彎向井眼正上壁，避免鉆頭與下井壁、側井壁的“著力接觸”，可有效地避免因洗井而導致井下復雜情況的出現。

[1]王新，宋朝暉，林晶.新疆油田超淺層稠油水平井鉆井完井技術[C]//第六屆石油鉆井院所長會議論文集，石油工業出版社，2007.

[2]毛建華，王清江，王治平，曾明昌.“井眼慣性”對水平井水平段軌跡控制的影響探討[J].鉆采工藝，2009，31（1）：14-16.

[3]張興龍，徐華東.水平井鉆井技術在克拉瑪依風城油田的應[J].西部探礦，2012，24（3）：107-109.

[4]譚清明，嶣抗逆，胡超，黃根紅.廣安構造定向井快速鉆井技術[J].鉆采工藝，2009，32(5)：98-99.

TE243

B

1004-5716(2015)05-0055-03

2015-03-11

廖超（1985-），男（漢族），四川三臺人，工程師，現從事定向井水平井技術服務工作。