堿井HV027-8水平井連通技術

2015-07-02 01:40:38潘廣業李保東劉培鑫付志輝

石油地質與工程 2015年3期

潘廣業，李忠，李保東，劉培鑫，曹鋒，付志輝

(中國石化河南石油工程有限公司鉆井工程公司，河南南陽 473132)

堿井HV027-8水平井連通技術

潘廣業，李忠，李保東，劉培鑫，曹鋒，付志輝

(中國石化河南石油工程有限公司鉆井工程公司，河南南陽 473132)

HV027-8井是河南石油工程公司在堿礦實施的第一口水平連通井，針對HV027-8水平井要連通兩口直井的難點，通過對基礎數據校核、井眼剖面優化設計、使用RMRS連通儀器、加強連通段技術措施及井眼軌跡的精細控制，成功實現HV027-8水平井與兩口直井的連通對接，為堿井后續開采奠定了基礎。

HV027-8堿井；水平井連通；鉆井技術

定向對接連通井技術是采用定向鉆探技術和水平井技術，使地面相距數百米的兩井或多井在地下的目的開采層定向對接連通，實現兩井或多井連通采礦。對接連通水平井鉆井工藝技術涉及井位的確定、剖面的優選、井眼軌跡控制等諸多方面[1]。定向對接連通技術是近幾年來發展起來的一門特殊技術，主要用于可溶性礦物的開采，實現一口井注水，另一口井生產的目的。本文以河南堿礦HV027-8水平井與VT012-8和VT013-8兩口直井成功對接為例，介紹和分析了接連通水平采堿井的鉆井工藝。

1 連通儀器簡介

連通儀器(RMRS)由強磁短節、探管、地表接口箱、筆記本電腦等組成。強磁短節安裝在鉆頭與螺桿之間，在螺桿驅動下，強磁短接跟著旋轉并產生一個人工磁場。探管采用測斜絞車下入目標井內靶點處，采集旋轉強磁短接產生的信號，傳輸至地表接口箱，電腦接收到信號后通過專用的分析軟件分析定向預測的井底數據，計算出強磁短節與靶點之間的距離、方位偏離角等數據，為井斜和方位調整提供支持。

國內目前使用的隨鉆測井儀器(MWD)測斜存在一定的井斜和方位誤差，而且存在一個累計誤差，井越深，累計誤差越大[2]。RMRS儀器克服了累計誤差，能夠引導鉆頭直接鉆穿目標井，中靶精度可達0.25 m。

2 連通難點分析

(1)對井眼數據要求高。HV027-8井水平連通兩直井，兩直井分別為φ118 mm和φ105 mm井眼，屬于精確點對點連通井；直井較深，井眼數據的準確性直接決定著能否一次連通；靶點數據誤差大，將造成連通失敗，需要回撤一定距離去側鉆。

(2)剖面設計難度大。堿井水平井設計剖面不同于普通水平井，不僅要考慮A、B靶入靶方位要一致，而且連通靶點前80 m需要設計成穩斜或微增斜；設計靶點和RMRS儀器測量的目標點不一致時，需要留夠造斜率去調整井眼軌跡。

(3)井眼軌跡控制難度大。連通前要嚴格按照設計軌跡施工；連通時要一直按RMRS系統不斷給出的目標“點”，精細控制井眼軌跡。

3 連通對接的技術措施

(1)開鉆前要做好連通施工方案，根據校核后的各項數據，優化軌跡剖面，確保兩連通點在待鉆軌跡線上。

(2)按照設計要求，水平段鉆進至距離連通點80 m左右起鉆，下入強磁短節，進行連通作業。

(3)當水平井鉆至井底前兩小時左右，在直井中下入連通儀器。

(4)水平井下鉆到底后，提離井底1～2 m 開泵，按照定向井工程師的要求鉆進，定向井工程師和儀器工程師及時根據連通儀器反饋的信號調整軌跡，如果偏差較大，需更換高一級別角度的螺桿。

(5)每鉆進5～10 m測井一次，快速確定軌跡的增降斜、增降方位的趨勢，以連續監測井眼的方向，及時調整井眼軌跡。

(6)當水平井鉆進至距離連通點5 m左右進行鉆井液循環，待直井起出連通儀器后，對接直井；當水平井泵壓下降、直井出水或者直井井口塑料口袋被吹破，表明對接成功。

(7)如果一次連接不上，需對水平井定向劃眼，定向劃眼前必須確定偏差的方向及垂深的誤差；如果再次連通不上，往前再鉆進10～20 m，測出過連通點的實際井斜和方位，上提鉆具至連通點上，找出進行磁導向計算的最近井段，采用定向復錄數據，對兩套數據進行比較分析，判斷出實際偏差的方向，再定向劃眼；如果劃眼還沒連通，退回重新側鉆，再次進行連通作業。

4 現場施工分析

4.1 校核誤差

HV027-8井是安棚鼻狀構造南翼一口垂直水平復合采堿生產井，水平連通兩直井VT012-8和VT013-8。連通之后水泥封固造斜段，再側鉆打垂直分支井。水平連通井設計井深3 508 m，實際井深3 513 m。對接直井基礎數據見表1。由于直井井眼小且需要精確點對點連通，數據的準確尤為重要。復測三口井井口坐標和兩直井的陀螺數據，通過兩直井的數據算出靶點坐標，如表2。通過直井陀螺數據、8#層垂深、地面海拔及補心高，推算出靶點垂深，見表3和表4。

表1 對接直井基礎數據

表2 依據兩直井數據計算出的水平井靶點坐標

表3 8#層頂海拔數據

表4 HV027-8井靶點垂深(8#層)數據

4.2 剖面優化

數據準確是連通的前提，剖面優化設計才是連通的重點，優化剖面可大大減小施工難度，表5為優化后剖面數據。

表5 優化后剖面數據

除了考慮井眼軌跡和造斜率，還得考慮工程方面的要求，比如2 700 m以上有出水層。考慮螺桿、鉆頭類型及地層對造斜率的影響，選擇造斜率(23°/100 m)。

RMRS儀器在靶點前80 m可以測到信號，由于測斜的累積誤差，設計靶點和RMRS測量靶點不重合，需要調整方位去中RMRS靶點。因此要留夠造斜率去調整軌跡，此段剖面應設計為不增斜或微增斜，本井靶前位移長，要留足120 m靶前位移。

4.3 軌跡控制

4.3.1 直井段控制(0～2 700 m)

HV027-8水平雙連通井是三開次井,一開199m,二開1300m,三開3513m。其中三開在2 700 m處造斜。一開、二開采用塔式鉆具組合，穩斜效果好；三開直井段采用雙扶螺桿鉆進，隨時調整井斜方位。2 700 m前井斜不超4°，閉合距11.15 m。鉆具組合：φ216 mm鉆頭+φ172 mm雙扶螺桿(1°)+回壓閥爾+φ127 mm承壓無磁鉆桿+LWD無磁懸掛接頭+φ127 mm承壓無磁鉆桿+φ127 mm加重鉆桿+φ127 mm斜坡鉆桿。

4.3.2 造斜段控制(2 700～3 100 m)

單扶1.25°螺桿保證了造斜率；采取復合半根滑動半根的鉆井方式，保證井眼軌跡平滑，嚴格按照設計剖面鉆進。井斜、方位都與設計保持一致，有利于下一步連通施工。鉆具組合：φ216 mm鉆頭+φ172 mm單扶螺桿(1.25°)+回壓閥爾+φ127 mm承壓無磁鉆桿+LWD無磁懸掛接頭+φ127 mm承壓無磁鉆桿+φ127 mm加重鉆桿+φ127 mm斜坡鉆桿。

4.3.3 連通時井眼軌跡的精細控制(3 100～3 513 m)

連通對接要求對井底井斜、方位預計要精確，采用牙輪鉆頭加雙扶螺桿的鉆具組合：φ216 mm鉆頭+強磁短節+φ172 mm雙扶螺桿(1.25°)+回壓閥爾+φ127 mm承壓無磁鉆桿+LWD無磁懸掛接頭+φ127 mm承壓無磁鉆桿+φ127 mm加重鉆桿+φ127 mm斜坡鉆桿。

鉆進至3 150 m時，第一次連通測量。RMRS測量要求：上提5 m，開泵勻速下放，并提供預計的井底井斜、方位、垂深、相對北坐標、相對東坐標。通過軟件計算出靶點離鉆頭相距89.27 m，偏離角-0.71°，說明目前方位偏大，調整工具面為270°，調整方位后繼續鉆進，每鉆進5～10 m，連通測量一次，根據反饋數據來調整軌跡，如此反復。距離靶點9.25 m，方位偏離角0.22°，基本正對靶心；起出RMRS儀器，復合鉆進至3 239.5 m，對接井VT012-8井連通出水。

第二口直井VT013-8井在3512.6 m順利完成連通并出水。最后連通測得的兩直井靶點與設計靶點誤差較小(見表6)。