CHATTURAT—2大斜度多目標三維帳鉤型定向井鉆井技術

摘要：CHATTURAT-2井是泰國TPI項目在猜也蓬地區的一口中深預探井，鄰井資料少，地質構造復雜，地層可鉆性差，為大斜度三維帳鉤型高難度定向井。本井結合摩阻扭矩分析進行剖面優化設計、鉆具組合優選，根據地質資料優化鉆頭選型，采取優化井眼軌跡控制、凈化井眼、降摩減阻等一系列技術措施，解決了全井累計位移大、剖面復雜、靶間距長等難題，優質完成了本井的設計與施工任務。

關鍵詞：三維帳鉤；預探井；井眼軌跡；控制；優化設計

一、技術難點

1.中深預探井，可借鑒資料少，從鉆頭選型，鉆具組合優選，造斜率控制，鉆進參數優選，以及地層漂移規律，都是摸著石頭過河，邊打邊摸索。

2由地面井口和地下目標的位置可以看出，該井剖面設計和軌跡控制難度很大。

3.摩阻扭矩大，下部井段軌跡調整難度大，鉆具彎曲變形與井壁接觸面積大、接觸點多，下部井段摩阻、扭矩可能增加至嚴重影響鉆進特別是滑動鉆進的程度。

4.地層可鉆性差，上部地層為砂泥巖，下部地層為白云巖、灰巖。硬度較高。

二、優化設計

1.井身結構設計

2.軌跡剖面設計

根據本井情況，使用Landmark軟件進行了分段設計優化組合，設計造斜率為3.5°/30m，造斜點1800米在地層較穩定、可鉆性較好的泥巖井段進行反向定向，9 5/8″套管封固反向定向段、第一穩斜段；8 1/2″井眼穩斜過渡150米后進行掛直扭方位和二次定向增斜作業，在軌跡控制難度較小的8 1/2″井眼完成軌跡控制的主要工作量，下7″套管封固；6 1/8″穩斜至TD。

3.摩阻扭矩分析

井眼軌跡對鉆進扭矩和摩阻有著重要影響，如果實鉆軌跡偏離了最優設計所要求的目標值，那么直接影響鉆柱與井壁的接觸狀態，并造成摩阻系數的增大，進而導致鉆進扭矩和摩阻的增加。鉆具組合中過多的鉆鋌和剛性小的鉆桿也會加劇這種影響，因此合理的鉆具組合能提高鉆進效率和改善鉆柱受力狀態。

三 軌跡優化控制技術

1.12 1/4″井眼：反向定向，優選鉆具組合，⑴ 定向鉆具組合：為保證大井眼硬地層定向成功，增加鉆具組合剛性保證工具面穩定。選擇1.5度渤海中成單彎+HUGHES公司537高效牙輪。鉆具組合如下：12 1/4\" bit +8'' Mud Motor（1.5°）+8'' Float Sub +8'' MWD Sub+8” NMDC +8” DCX4 jts+ XO+7” DCX3 jts+ 5\" HWDPx21，一趟鉆順利完成定向增斜任務。（2）穩斜段控制使用單彎雙穩，微調控制，鉆具組合如下：12 1/4\" PDC +8'' Mud Motor（1.5°）+11 3/4\"STB+8'' Float Sub +8'' MWD Sub+8” NMDC+8” DCx 3jts+8\" jar + XO + 5\" HWDPx21jts。使用效果較好。在井深2482米后，鉆頭2次連續泥包，且泵壓達到25MPa，使2臺泵負荷過重。頻繁修泵，最多一天達到10次之多。為保證設備正常鉆進，使用常規鉆具組合，鉆具組合如下：12 1/4\" bit +8'' Float Sub+121/4\"STB +8'' MWD Sub+8” NMDC++113/4\"STB+ 8”DCx8jts+XO+7” DCx 3jts+XO+ 61/4”DCx 8jts+61/4\" jar + 61/4”DCx 1jts+ XO + 5\" HWDPx18jts。井斜穩中帶降，至井深2800米，較好的完成了121/4\"井眼的軌跡控制。

2.8 1/2″井眼軌跡控制：我們主要對降斜點選擇、掛直剖面進行優化。表3為設計剖面，可以看到8 1/2″井眼要將井斜降至2度，然后全力扭方位再增斜。考慮到實鉆過程中，井斜越小，方位漂移越大。為便于軌跡控制，在降斜過程中，采用邊降斜邊扭方位，在井斜降至10度左右時，不再降斜，改為全力扭方位。在方位扭到位后，開始全力增斜。即最小井斜為10度，經過計算此剖面為滑動工作量最小。且軌跡最為平緩。

四.優化鉆頭選型和鉆頭使用

對比鄰井資料，根據地層巖性，選擇鉆頭，如12 1/4″井眼使用PDC+單彎，據鄰井chatturat-3井資料，2000-2700米，巖性以泥巖為主，硬度較高，中間夾少量砂巖。我們主要選用江鉆FL1656J型PDC鉆頭，鉆時較快，基本維持在半小時一米。中間由于鉆頭在泥巖中連續泥包2次，改為使用hughes公司MXL-OS30DX

型牙輪鉆頭。2700-3300米，對比鄰井資料，以砂巖為主。PDC鉆頭基本打不動，全部以hughes公司MXL-OS30DX型和smith公司GF300DPS型牙輪為主，且鉆時不快，基本在40分鐘一米左右。3000-4550米主要為灰巖，主要選擇best公司T1375型PDC鉆頭，且鉆時較快，維持在20分鐘一米。在施工中，對轉盤扭矩表的顯示、鉆時、使用時間以及鉆頭轉數進行綜合考慮，準確判斷鉆頭情況。既保證了鉆頭使用到位，又不發生鉆頭事故。

五.復雜情況的處理

1.防鉆具事故

送井鉆具應進行探傷檢查并加強鉆具的出入井檢查，定期倒換鉆具，防止鉆具事故發生。該井采用鹽水泥漿體系，對鉆具造成一定腐蝕，導致鉆具頻繁刺漏。且泥漿中產生了大量氣泡，泵壓經常性下降，對判斷造成了很大的困難。為此，采取了環空憋壓的方法，多次準確的判斷了鉆具是否刺漏。避免了鉆具事故。

2.防卡

該井在12 1/4\"井眼時裸眼段長，同時井眼軌跡為大斜度帳鉤型，上提下放摩阻大，容易造成粘卡事故。通過采取一些措施，鉆井過程中最大摩阻控制在200KN內，全井安全無事故。采取的主要防卡措施包括：

（1）保證排量，及時混油。排量在泵壓許可的情況下，盡可能高，要求不低于42L/S。泥漿含油量達到要求，混油前要通知氣測錄井人員，鉆井液中含油量控制在8-15%。

（2）滑動鉆進井段嚴禁在接立柱前3米和立柱后三米，為頂驅活動鉆具留足空間。對滑動井段需正劃眼、倒劃眼以修整井壁。

（3）測斜前，大幅度活動鉆具。活動幅度大于10m，滑動鉆進存在托壓時，鉆壓漲至200KN時，必須活動鉆具一次。

六.結論

1.選擇合適的鉆頭和動力鉆具能有效的提高機械鉆速；

2.選擇穩斜鉆具組合時，要充分考慮同一鉆具組合，因所鉆地層及鉆頭的類型不同，其造斜特性會有所不同，以有利于選擇合理的穩斜鉆具；

3.定期循環、短起下鉆，并配合大排量洗井，用好固控設備是大斜度井攜砂清潔井眼行之有效的方法；

4.采取措施，保證泥漿體系中含油量，控制摩阻，能最大限度的降低井下事故的發生。