大位移鉆井井眼軌跡控制技術與優化對策

齊志山

摘要：研究表明：大位移井可以根據實際井眼軌跡情況可以即時進行軌跡調整，以實現上提造斜點、降低井斜角、提高定向速度，延長穩斜段、縮短降斜段、減少扭方位次數，防碰、繞障井通過一次或多次定向調整軌跡，再次定向達到中靶目的。針對近年來鉆遇復雜地層的特點和鉆井軌跡控制難點，分析井眼各井段軌跡數據及軌跡控制難點，闡述各段井眼軌跡控制技術措施，優化鉆井參數，合理控制井身軌跡，成功鉆達目的層并順利完成各井的施工，優選井眼軌跡控制技術，為今后的調整井及二期開發施工，提高軌跡控制能力，提高施工工程質量，從而提高整體效益。

關鍵詞：大位移鉆井；軌跡控制能力；底部鉆具組合；工程質量

1 井眼軌跡控制技術

以某井臺為例，其所在油田開發方案共布6口井，其中定向井5口及水平井1口，（1）六口井的造斜點高，地層軟，造斜段在450m井段，在通井或下鉆過程中，在造斜段容易發生遇阻后采取劃眼手段而鉆出新井眼。（2）1000m以上地層成巖性差，注意防塌、防黏附性卡鉆；鉆遇不整合面時，應注意防斜防漏。叢式井組按工程設計井位排序進行施工，防碰繞障難度大。（3）下部地層復雜，可鉆性差，存在著易斜、易漏、易塌。（4）312m井段不僅深度較深而且裸眼段較長（超過2000m），摩阻大、扭矩和泵壓高，井眼清潔和快速鉆進困難。軌跡控制段長、方位漂移變化相對較大等因素造成扭方位頻繁。（5）長穩斜段軌跡控制困難，對于水平井，還需在下部井段進行增斜扭方位施工；在鉆井過程中鉆具和電測儀器可能會發生疲勞刺漏斷落、阻卡等復雜情況。（6）目的層，中靶半徑30 m，中靶質量要求高。因此，要控制好井眼軌跡，必然要進行增、降斜或調整方位作業，而在井比較深的情況下，增加了施工的難度。

2 鉆具組合設計

叢式井鉆井的鉆具組合都為井下動力鉆具，采用MWD 隨鉆測量配合動力鉆具的導向鉆井系統，使用滑動導向復合鉆井技術，一套鉆具組合可以完成上直、定向、增斜、穩斜、降斜等多種工序。根據實際井眼軌跡情況可以即時進行軌跡調整，以實現上提造斜點、降低井斜角、提高定向速度，延長穩斜段、縮短降斜段、減少扭方位次數，防碰、繞障井通過一次或多次定向調整軌跡，再次定向達到中靶目的。

3 井眼軌跡控制技術

3.1直井段。定向井、水平井直井段的井身軌跡控制原則是防斜打直。如果直井段不直，當鉆至造斜點時，造斜點處有一定井斜角而影響定向造斜的順利完成，且因上部井段的井斜造成的位移影響下一步井身軌跡的控制。若造斜點處的位移是負位移，為了達到設計要求，會造成在實際施工中需要比設計更大的造斜率和更大的最大井斜角度；如果是正位移則情況恰好相反。若造斜點處的位移是向設計方向兩側偏離的，就會將一口兩維定向井變成了一口三維定向井，同時也會造成下一步井身軌跡控制的困難。對于叢式井的直井段發生井斜，不僅會造成普通定向井中所存在的危害，還會造成叢式井中兩口定向井的直井段井眼相碰的施工事故，造成新老井眼同時報廢。直井段防斜打直與已鉆井防碰繞障，為了保證該井段中直井段防斜打直快速鉆井，同時鉆至造斜點進行造斜作業，該井段使用井下動力鉆具，MWD隨鉆測斜儀配合動力鉆具的導向鉆井系統。在鉆進過程中，密切注意泵壓及扭矩的變化，循環泵壓與工作泵壓之差不超過 1.0～2MPa，出現蹩泵立即降低排量并將鉆具提離井底，每鉆完一柱劃眼1～2次，正常后接單根，通過MWD測斜數據對所鉆井眼井斜及時跟蹤監測。

從施工效果來看，使用螺桿鉆具應用復合鉆井技術，保證直井段防斜打直。

3.2 造斜段。針對造斜點高，地層軟，在通井或下鉆過程中在造斜段容易發生遇阻后采取劃眼手段而鉆出新井眼。所以，在該井段短起下鉆、通井過程中遇阻采取劃眼方式通過時需防止鉆出新井眼。在造斜過程中，采用滑動鉆進與旋轉鉆進結合的方式緩慢增斜，按設計的造斜率造斜。為保證井眼軌跡平滑，造斜率先低后高，嚴格控制井眼軌跡，避免出現過大的狗腿度；盡量避免在造斜段某一點較長時間鉆具靜止循環。下鉆遇阻時，不可硬壓，應及時采用MWD找工具面，找準工具面后，采用正常排量活動鉆具，拉順一單根后，停泵下放鉆具看是否能順利通過。如果不能通過，則測斜檢查井斜和方位是否鉆出新井眼，并在繼續利用MWD找工具面滑動鉆具的過程中，可以結合小排量、低轉速和零鉆壓劃眼。需要注意的是井下有泥漿馬達，在沒有找準工具面時，在開泵下放鉆具的同時必須轉動鉆具；通過MWD測斜檢查，如果發現鉆出新井眼，應極力找出老井眼，并上下提拉到暢通，或根據情況打水泥塞封住新老井眼，重新造斜。

3.3穩斜段。（1）該井段鉆遇的巖性主要以大段的泥巖和砂泥巖互層為主，夾有煤層，性脆，易水化垮塌，垂深2000m以后，巖石壓實程度增加，可鉆性逐漸變差。為了能一趟完成該井段鉆井采用PDC鉆頭，選用BEST產型號為M19 RS PDC鉆頭，該類鉆頭具有自銳性聚晶金剛石（即復合片）切削齒、大復合片優化布齒及深刀翼結構，在軟到中硬地層中可獲得較高的機械鉆速。在鉆進過程中，MWD隨時監測井眼軌跡，根據設計的井眼軌跡，為保證軌跡圓滑，及時調整，滑動導向鉆進。（2）旋轉鉆進，在鉆進過程中，MWD隨時監測井眼軌跡，根據設計的井眼軌跡，為保證軌跡圓滑，及時調整。本井段關鍵點：中靶、井眼清潔、防卡及防塌、保護氣層、防止套管磨損、下尾管時保護尾管。總之，在穩斜段井眼軌跡控制中加強各方對鉆井實時參數的監控和分析。嚴格控制調整好泥漿性能，特別是低轉速黏切性能；若出現處理問題或處理不好，則應排放掉一部分老漿，替入新漿進行調整。原則上，起鉆困難時，不應過提太多，應盡量開泵正倒劃眼暢通（每次應起出一個立柱多半個單根，沒問題后再下放作坐卡瓦卸立柱），倒劃眼時扭矩變化大，應視嚴重程度嚴格控制上提速度；下鉆困難時，不應下壓太多，采取開泵轉動的辦法通過（但應與定向井人員配合，避免劃出新眼）。若返出不正常致使井壁有較多巖屑堆積或鉆井時摩阻及扭矩不正常時，應視情況每400～600m短起下一次（循環前視情況泵入適量稠泥漿）以求井眼通暢，或采取鉆具靜止使用相對鉆進轉速較高的轉速旋轉15分鐘左右以破壞巖屑床，再活動循環清砂。盡量控制井眼軌跡的全角變化率（狗腿）不應超過4度。對狗腿度較大處采取多拉多劃的機械手段，保持井眼軌跡平滑。

3.4增斜段。開始增斜后進入水平段，先下ST307BD PDC 鉆頭。滑動導向交替旋轉鉆進，按設計要求調整井斜和方位。

3.5降斜段。在本井降斜井段主要在該井 311.1mm 井段，所以該井段使用旋轉導向鉆具與 PDC鉆頭，泵壓17～18MPa，轉速 100～150 r/min，扭矩 7～19 klb-ft。

3.6扭方位段。為不使扭方位鉆進增加摩阻和扭矩，力爭使軌跡平穩過渡，滑動與旋轉鉆進進尺比為1：8.5。

4 結論與建議

（1）對于叢式井組，井槽位置已確定，應當將位移大的井放在外圍，造斜點相對高；位移小的井放在內部，造斜點相對低。相鄰兩口井的造斜點應該上下錯開50 ～100 m。（2）定向井一般都采用井下動力鉆具，滑動導向復合鉆井技術一套鉆具組合可以完成上直、定向、增斜、穩斜、降斜等多種工序。可以上提造斜點、降低井斜角、提高定向速度，延長穩斜段、縮短降斜段、減少扭方位次數。方位飄移即時進行軌跡調整。防碰、繞障井通過一次或多次定向調整軌跡，再次定向達到中靶目的。

參考文獻：

[1] 王恒.灘海大位移樁斜147井軌跡控制技術[J]. 西部探礦工程，2017（12）：90-92.