榆樹林油田定向井鉆井提速配套技術

石昌森

（大慶鉆探工程公司鉆井二公司，黑龍江大慶163413）

榆樹林油田定向井鉆井提速配套技術

石昌森*

（大慶鉆探工程公司鉆井二公司，黑龍江大慶163413）

在榆樹林油田施工定向井組具有機械鉆速低、鉆頭選型不合理、軌跡控制難度大等難點，為了提高榆樹林油田定向井施工效率，縮短鉆井周期、降低鉆井成本，形成一套完整的定向井鉆井提速配套技術，進行了PDC鉆頭個性化設計和鉆井參數的優選，針對區塊特點優化設計了四段制井眼軌跡剖面類型，同時設計了雙?210mm穩斜防卡鉆具組合，降低了井眼曲率變化幅度，提高了定向一次成功率，建立起了一套較好的定向井鉆井提速技術，取得很好的施工效果。

鉆頭優選；剖面優化；軌跡控制；鉆井提速

榆樹林油田1990年投入開發，開發層位主要為扶余油層和楊大城子油層。截至2012年12月底，其中扶楊二類油層采油速度0.60%，采出程度13.55%，綜合含水41.76%；年注采比1.79，累積注采比1.64。為減少占地和便于后期管理，以鉆定向井為首選，力爭實現少井高產、提高經濟效益。

1 影響鉆井速度原因分析

1.1 鉆頭選型不合理

該區域的青山口組和泉頭組存在灰綠、棕紅色泥質巖夾灰綠色砂質巖，巖石硬塑性大，可鉆性級值高，普通PDC鉆頭機械鉆速低，并且難以實現穿越，嚴重影響施工效率。

1.2 軌跡剖面設計不合理

以往在榆樹林油田施工的定向井多采用直—增—穩三段制軌跡剖面類型，但實際施工中1100m以后降斜率可達到（5°～6°）/100m，不能充分利用地層特點，不得不起用更好鉆具組合二次定向。

1.3 軌跡控制難度大

定向后井眼軌跡控制井段長（1700m左右），以往在該區域進行定向井穩斜井段施工過程中，井斜或增、或降，需要頻繁的更換鉆具組合和調整鉆井參數，這樣才能保證中靶，增加了鉆井成本。

2 鉆井提速配套技術研究

2.1 PDC鉆頭和鉆井參數優選

（1）個性化PDC鉆頭設計。榆樹林區塊屬于中硬地層，可鉆性級值高。本區塊定向井控制段長，要求鉆頭有長的保徑齒。因此我們積極與廠家聯合攻關，設計出R4624個性化PDC鉆頭（如圖1所示），該鉆頭具有如下特點：保徑齒相對較長，鉆井過程中能夠更換的扶正鉆頭，使井斜角和方位角保持不變；在主切屑尺后增加一排副尺，使鉆頭更具有抗沖擊性和研磨性；噴嘴和水槽都設置在鉆頭的中心內錐面內，更有利于保護鉆頭和實現井底的徹底清洗；鉆頭保徑齒占總布齒的20%～25%，更有利于實現快速鉆井。

（2）鉆井參數優選。在定向井鉆井過程中，選擇合理的鉆井參數不僅能夠提高機械鉆速、縮短鉆井周期，而且還能夠使井眼軌跡控制更加精確，保證準確中靶，降低定向井鉆井施工綜合成本。

①直井段。為了更好的提高機械鉆速，降低鉆井施工風險，直井段鉆進排量保持在32L/s以上；鉆壓保證在30～40kN；轉盤轉數在200r/min以上。

②造斜井段。定向井段主要采用螺桿鉆具進行滑動鉆進，因此排量保證在34L/s以上，更利于返砂；鉆壓40kN左右，使鉆井工具面角更加穩定。

③穩斜井段和降斜井段。這個時期施工就是要更加井眼軌跡變化情況適當的調整鉆井參數，鉆進排量保持在34L/s以上；鉆壓保證在20～50kN；轉盤轉數在200～268r/min。

2.2 井眼軌跡剖面優化設計

在進行定向井井眼軌跡剖面優化設計時，主要遵循下面幾個原則：一是在保證定向井施工安全的前提下，近可能的提高鉆井速度；二是盡可能利用地層的造斜規律，減小施工難度；三是有利于采油工程。在該區域以往施工的定向井基本上都是應用三段制的“直—增—穩”剖面，雖然這種軌跡剖面類型操作方便，但是通過對這一區域定向井施工資料進行分析發現三段制剖面穩斜段因地層因素往往有降斜趨勢，為了實現中靶要求往往需要二次上車定向。因此在原有三段制軌跡剖面基礎上結合該區域地層特點設計了“直—增—穩—降”四段軌跡剖面類型。四段制軌跡剖面類型的典型特點是重復利用了地層的增、降斜規律。這樣，由于有了降斜井段，定向施工后的穩斜井段變短了，在設計降斜井段時充分利用地層的降斜規律，能夠更好地控制井眼軌跡，實現一次定向成功。

圖1 個性化PDC鉆頭示意圖

2.3 井眼軌跡控制技術研究

在榆樹林施工的定向井，定向后井眼軌跡控制井段長（1700m左右），在以前該區塊井眼軌跡控制中,多采用戰區內定向井施工的穩斜井段鉆具組合，主要有下面2種：

（1）1#穩斜組合：?215mmPDC鉆頭+?198mm螺扶+?159mm無磁鉆鋌+?198mm螺扶+?159mm鉆鋌+?198mm螺扶+?159mm鉆鋌+?127mm鉆桿。

（2）2#穩斜組合：?215mmPDC鉆頭+?198mm螺扶+?159mm無磁鉆鋌+?159mm鉆鋌+?198mm螺扶+?159mm鉆鋌+?198mm螺扶+?159mm鉆鋌+ ?127mm鉆桿。

在榆樹林油田定向井施工中，應用上述2種鉆具組合雖然能夠保證中靶，但是需要頻繁的起下鉆調整鉆具組合和鉆井參數，同時也容易引起狗腿度局部過大，影響完井施工作業，增加井下風險。

為了改變井眼軌跡控制的被動，提高鉆井效率，通過對該區塊第一批鉆井施工的摸索，決定在定向施工完成后才有小角度螺桿+無線隨鉆測斜儀鉆進至嫩一段，再起鉆更換鉆具組合；同時根據下步地層傾角情況，我們設計應用了2號雙?210mm穩斜防卡鉆具組合。穩斜鉆具組合：?215mmPDC+?210mm螺扶+ ?159mm無磁鉆鋌+?159mm鉆鋌+?210mm螺扶+ ?159mm鉆鋌+?198mm螺扶+?159mm鉆鋌+ ?127mm鉆桿。

通過應用2號雙?210mm穩斜防卡鉆具組合，降低了井眼曲率變化幅度，提高了定向一次成功率，大幅度縮短了建井周期。

3 現場施工效果

2012年，我公司在榆樹林油田共施工定向井24口，平均井深2354m，平均機械鉆速31.56m/h，平均鉆進周期11.35d，相比2011年以前施工的定向井機械鉆速提高24.25%，鉆進周期縮短21.72%，軌跡控制均達到一次定向成功，達到了鉆井提速的目的，數據對比如表1所示。

表1 數據對比表

4 結論（1）設計出了適合榆樹林油田定向井施工的R4624型PDC鉆頭，提高了施工效率。

（2）根據地質特點優化設計出四段制軌跡剖面類型，更好地指導了具體施工。

（3）通過雙?210mm穩斜防卡鉆具組合的應用，實現了復合鉆井后一趟鉆完鉆。

（4）形成了一套榆樹林油田定向井鉆井提速配套技術。

[1]韓志勇.定向井設計與計算[M].北京:石油工業出版社,1989.

[2]韓志勇.三維定向井軌道設計和軌跡控制的新技術[J].石油鉆探技術,2003,31(5):1-37.

[3]佟長海，江宇.定向井的中靶分析[J].石油鉆探技術,1993,21 (1):60-61.

[4]劉修善,王珊,賈仲宣,等.井眼軌道設計理論與描述方法[M].哈爾濱:黑龍江科學技術出版社,1993.

[5]于文波.提高中深定向井鉆井速度的研究[J].內蒙古石油化工,2012（13）.

TE243

B

1004-5716(2015)05-0031-03

2014-10-24

石昌森（1980-），男（漢族），黑龍江雙城人，工程師，現從事定向井軌跡控制工作。