順北1-6H小井眼短半徑水平井定向技術(shù)

吳國榮 侯亮（中石化江漢石油工程鉆井二公司，湖北 潛江 33124）

順北1-6H小井眼短半徑水平井定向技術(shù)

吳國榮 侯亮（中石化江漢石油工程鉆井二公司，湖北 潛江 33124）

本文介紹了新疆順北區(qū)塊順北1-6H小井眼短半徑水平井的施工工藝設(shè)和定向技術(shù)分析。短半徑水平井技術(shù)在提高鉆井速度、及改善油田整體開發(fā)效果等方面有十分重要的意義。

小井眼；短半徑；水平井；軌跡控制

為了評價(jià)順北三維地震工區(qū)斷裂帶北段弱擠壓部位“串珠”對應(yīng)的縫洞體規(guī)模，評價(jià)產(chǎn)能規(guī)模，落實(shí)可動用儲量。通過順北1-2H井、順北1-3H井、順北1-5H井,順北1-6H井等短半徑水平井鉆井施工過程中不斷的探索和實(shí)踐,逐步完善形成了適應(yīng)于該地區(qū)井深、地溫高、地質(zhì)情況復(fù)雜等特點(diǎn)的深短半徑水平井鉆井技術(shù),在提高鉆井速度、節(jié)約鉆井成本及改善油田整體開發(fā)效果等方面取得了良好的效果。

1 工藝設(shè)計(jì)

1.1 直井段數(shù)據(jù)校準(zhǔn)

由于三開直井段電測環(huán)境為裸眼測斜，考慮到井眼擴(kuò)大等因素，井斜方位數(shù)據(jù)不精確，不能作為四開設(shè)計(jì)的依據(jù)。因此在三開完鉆后必須投測電子多點(diǎn)，以精確校核直井段井斜、方位等數(shù)據(jù)。以此為基礎(chǔ)，再作短半徑井身剖面設(shè)計(jì)。

1.2 井身剖面設(shè)計(jì)

1.2.1 曲率半徑和造斜率的選擇

針對該地區(qū)井深、溫度高、地質(zhì)情況復(fù)雜等特點(diǎn),新疆短半徑水平井曲率半徑選擇在40-50m比較合理,不宜選擇18-22m或更短的曲率半徑。從現(xiàn)場角度講,過短的曲率半徑,施工難度過大,幾乎沒有回旋余地,井眼軌跡略有失控則需填井重鉆,損失重大。

1.2.2 剖面設(shè)計(jì)

井身剖面的選擇,就是造斜率的優(yōu)化。考慮到現(xiàn)場施工中螺桿的不穩(wěn)定性、地層因素的不確定性、施工操作的不規(guī)范性,在該地區(qū)短半徑水平井井身剖面一般設(shè)計(jì)為“低—高—低”三段制。本井第一增斜段造斜率16.5°/30m,第二增斜段(并進(jìn)入靶點(diǎn))造斜率為25.57°/30m,預(yù)測井底井斜87°后復(fù)合鉆進(jìn)穿行水平段。

1.3 動力工具選則

目前托普區(qū)塊短半徑水平井一般選擇單彎螺桿作為主要動力工具。其特點(diǎn)是增斜率高、壽命長、工作可靠、增斜率穩(wěn)定,為了確保施工的成功率、降低施工成本,設(shè)計(jì)一般選擇2.5-3°不同彎度的單彎螺桿進(jìn)行造斜，水平段一般用1.25-1.5°單彎螺桿復(fù)合鉆進(jìn)。為避免下部剛性鉆具組合在高造斜率段通行遇阻,下部鉆具組合采用柔性鉆具組合。

1.4 鉆具組合設(shè)計(jì)

（1）增斜段

φ120.65mm鉆頭+φ95mm（2°-2.25°）單彎螺桿+單流閥+φ 105mm無磁鉆鋌1根+MWD無磁懸掛+無磁承壓鉆桿1根+Ф 88.9mm斜坡非標(biāo)鉆桿+φ101.6mm加重鉆桿×39根+φ101.6mm非標(biāo)鉆桿。

（2）水平段

Ф120.65mm鉆頭+Ф95mm（1.5°）單彎螺桿+單流閥+Ф 105mm無磁鉆鋌1根+MWD無磁懸掛+無磁承壓鉆桿1根+Ф 88.9mm斜坡非標(biāo)鉆桿＋Ф101.6加重鉆桿×39根+Φ101.6mm非標(biāo)鉆桿

鉆具組合的選擇以順利通過狗腿度大的井段、降低鉆具與井壁之間的摩阻為原則。本井采用的鉆具組合為：“鉆頭+螺桿+105mm無磁鉆鋌（安裝隨鉆測量儀器）+斜坡鉆桿（倒裝）+加重鉆桿+鉆桿”，倒裝的斜坡鉆桿長度滿足加重鉆桿不進(jìn)入造斜井段的要求。鉆進(jìn)方式的選擇視不同的井段、不同的鉆具結(jié)構(gòu)、軌跡控制的要求結(jié)合隨鉆測量儀器（MWD）并計(jì)算出的相應(yīng)數(shù)據(jù)，采取不同的鉆進(jìn)方式，保證在安全的前提下達(dá)到鉆進(jìn)的目的，各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)達(dá)到或優(yōu)于設(shè)計(jì)要求。

1.5 鉆井參數(shù)優(yōu)化

鉆壓的大小是影響小井眼鉆井速度的關(guān)鍵因素，它與鉆具組合、鉆頭類型和鉆進(jìn)方式有直接的關(guān)系，實(shí)鉆中首先要對每個(gè)類型的鉆頭可加鉆壓進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過鉆壓、工具面變化情況確定合理的鉆壓值。

實(shí)際施工中，小井眼采用柔性防卡倒裝鉆具組合，加重鉆桿放在造斜段以上（直井段），鉆進(jìn)過程中出現(xiàn)了托壓現(xiàn)象，現(xiàn)場采取短起下鉆作業(yè)破壞巖屑床，鉆井液排量保持在10-11L/ S，同時(shí)提高鉆井液的潤滑性（混原油）、控制鉆進(jìn)速度等方法降低巖屑濃度。

2 定向施工措施

2.1 造斜段施工措施

(1）根據(jù)直井段的多點(diǎn)數(shù)據(jù)，修改、完善井身剖面設(shè)計(jì)；利用MWD監(jiān)控井眼軌跡，及時(shí)測取并處理多點(diǎn)數(shù)據(jù)；根據(jù)軌跡控制需要采取相應(yīng)措施，使實(shí)鉆井眼軌跡按設(shè)計(jì)軌道運(yùn)行；選用度數(shù)合適的螺桿鉆具、優(yōu)選鉆頭、優(yōu)化鉆井參數(shù)，提高鉆井速度。

(2）起下鉆過程中在高造斜率井段禁止開泵循環(huán)，否則極易出新井眼；本井是短半徑水平井，下鉆到造斜段時(shí)由于彎角過大，下入小度數(shù)螺桿必然會出現(xiàn)下鉆不順的情況，此時(shí)只能通過小范圍撥動轉(zhuǎn)盤（禁止開泵），調(diào)整螺桿彎角才能順利下入。

(3)每鉆進(jìn)1根至少測量軌跡數(shù)據(jù)1次，確保實(shí)鉆軌跡不偏離設(shè)計(jì)軌道。

(4）根據(jù)實(shí)鉆測斜數(shù)據(jù)計(jì)算、并預(yù)測鉆頭位置井斜、方位，確認(rèn)工具造斜率是否滿足下部井段造斜率要求。

(5）工具造斜率不能滿足要求，應(yīng)立即起鉆更換合適的螺桿鉆具。

(6）大度數(shù)螺桿禁止復(fù)合鉆進(jìn)。

3 順北1-6H井定向分析

順北1-6H井是新疆順北區(qū)塊一口超深小井眼短半徑水平井，四開采用120.65mm的鉆頭以鉆遇奧陶系灰?guī)r裂縫或溶洞建產(chǎn)。該井設(shè)計(jì)造斜點(diǎn)井深7305m，完鉆井深7789.07m，設(shè)計(jì)方位271.13°，靶前位移34.62m，最大井斜角90.52°。2016年6月9日20:59鉆進(jìn)至7789.07m時(shí)井漏失返轉(zhuǎn)入測試，6月12日11:00本井完鉆，水平段長353.7m。

順北1-6H井剖面調(diào)整設(shè)計(jì)

鉆具組合

順北1-6H井螺桿分析

順北區(qū)塊四開120.65mm小井眼定向施工案例少，螺桿彎度的選擇至關(guān)重要，施工過程中應(yīng)根據(jù)情況及時(shí)更換螺桿，調(diào)整井眼軌跡。

定向施工周期及機(jī)械鉆速情況對比

從上表對比可知，不含硅質(zhì)團(tuán)塊的順北1-5H井造斜段使用2趟鉆為最優(yōu)，順北1-2H井、順北1-4H井、順北1-6H井實(shí)鉆過程中在一間房組地層發(fā)育不均質(zhì)含有硅質(zhì)團(tuán)塊，地層堅(jiān)硬，井下存在振動，工具面不穩(wěn)，導(dǎo)致造斜率偏低PDC鉆頭磨損嚴(yán)重，增加了造斜段趟鉆數(shù)。

水平井增斜段螺桿使用情況對比

從上表分析可以得知，無硅質(zhì)團(tuán)塊的順北1-5H井使用2°螺桿，造斜率達(dá)到25.78°/30m，兩趟鉆完成了造斜段施工，效果較好。從使用情況來看，受地層原因影響，使用2°彎螺桿的順北1-2H井和順北1-6H井造斜能力可能偏低，僅有15-19°/30m左右；使用2.25°及以上彎螺桿造斜率可達(dá)到21°/30m以上，滿足施工需求。

結(jié)合目前小井眼定向鉆井實(shí)鉆情況分析，小井眼定向施工優(yōu)化提速主要從減少造斜段起下鉆趟數(shù)入手，通過優(yōu)選螺桿和PDC鉆頭，進(jìn)一步推動順北超深小井眼定向鉆進(jìn)速度。

（1）優(yōu)選螺桿，總結(jié)定向經(jīng)驗(yàn)，優(yōu)選螺桿度數(shù)，提前預(yù)判一間房地層是否含有硅質(zhì)團(tuán)塊，若鉆遇含硅質(zhì)地層及時(shí)起鉆檢查并更換合適度數(shù)的螺桿，縮短造斜段起下鉆趟數(shù)。

（2）從提高鉆頭使用壽命和抗震方面入手，優(yōu)選PDC鉆頭，提高其抗研磨性能以及減震性能，使之更適應(yīng)含硅質(zhì)地層。（見圖所示）

垂直剖面圖

水平投影圖

4 結(jié)語

（1）四開優(yōu)選螺桿鉆具和PDC鉆頭，優(yōu)化施工方案，確保造斜率，縮短增斜段施工周期，實(shí)現(xiàn)周期節(jié)約。

（2）使用無線隨鉆測斜儀，及時(shí)準(zhǔn)確掌握井身軌跡的變化趨勢，配合使用螺桿鉆具，嚴(yán)格控制井眼軌跡，提高了剖面符合率及中靶精度，實(shí)現(xiàn)了優(yōu)質(zhì)、快速、安全鉆進(jìn)。

（3）小井眼短半徑水平井與常規(guī)水平井區(qū)別較大，它直徑較小，鉆具尺寸小，軌跡控制難度大，在現(xiàn)有工具、工藝技術(shù)及鉆井設(shè)備條件下，增加了井下安全難度系數(shù)，在軌跡控制、泥漿、完井工藝等方面對鉆井施工提出了嚴(yán)格的技術(shù)要求。

（4）施工中，應(yīng)結(jié)合臨井資料，對所鉆井眼各項(xiàng)數(shù)據(jù)情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析對比以便準(zhǔn)確預(yù)測井底井眼數(shù)據(jù)，盡量減少施工作業(yè)中的判斷失誤和重復(fù)作業(yè)，使井底預(yù)測滿足施工要求。

（5）優(yōu)質(zhì)的鉆井液性能是短半徑水平井的前提保障。

[1]燕金友,張克健,董士同 塔河油田超深短半徑水平井鉆井技術(shù)[J]鉆井工程,2004 3（5）.

[2]王虎 塔河油田小井眼水平井鉆井技術(shù)[J]石油鉆探技術(shù),2004 3（3）.

[3]榮海波 新疆南部地區(qū)深側(cè)鉆短半徑水平井鉆井技術(shù)石油天然氣學(xué)報(bào) 2006 6.