順北油田超深小井眼定向技術難點及對策

羅 軍，褚清琳，溫 煒

（西北油田分公司石油工程監督中心，新疆輪臺841000）

1 順北油田基本情況概述

順北油田位于順托果勒低隆北緣地區，主力油氣層為奧陶系一間房組。

順北1斷裂帶附近發育各類大小儲集體，為有效溝通順北1主斷裂帶及周圍儲集體，西北石油局繼順北-A1H井后又部署了順北-A2H、順北-A4H、順北-A5H、順北-A6H、順北-A7H及順北-A3側鉆井。

順北油田儲層埋藏深，一般完鉆垂深超過7300m，斜深超過7700m，井身結構以四級結構水平井為主要設計，四開井段直接定向，井眼大小為120.65mm，四開鉆具組合采用4″+3-1/2″結構，地層溫度160℃左右，對定向技術有較高要求。以順北-A2H、順北-A4H井為例，其四級井身結構見表1。

2 定向技術難點分析

表1 順北-A2H、順北-A4H井身結構表

2.1 超深小井眼定向施工風險大

順北油田四開側鉆點井深均在7300m以上，鉆頭尺寸為120.65mm，鉆具采用4″+3-1/2″小鉆具組合，鉆具剛性強度弱，在井深超過7700m進行定向施工，極易發生鉆具疲勞斷裂等故障，同時定向接頭等專用工具也是鉆具組合中的斷裂弱點，而一旦發生鉆具故障，在120.65mm的小井眼中，尚無配套打撈工具，故障后處理手段有限，只能是采取回填側鉆，經濟損失較大。

2.2 地層巖性復雜，造斜困難

順北油田奧陶系含硅質團塊分布，硅質團塊在地層中分布具有非均質性和隨機性,硅質團塊質地較硬，可鉆性較差，在鉆進過程中具體體現就是對鉆頭磨損嚴重，保徑齒與切削齒均較嚴重的磨損，此時鉆時較慢，最終導致造斜段造斜率不足。

順北油田定向井均為短半徑水平井，平均全角變化率達25°～30°/30m，為確保準確進入A點，后期采用大度數螺桿造斜。造成造斜段局部全角變化率偏大，鉆進過程中全角變化率情況見表2。

順北油田順北1斷裂帶附近儲集體發育，水平段鉆進期間鉆遇儲集體或裂縫自然造斜率高影響井眼軌跡。為確保井眼軌跡在設計靶框范圍內只能采取復合+定向鉆進模式進行施工，水平段施工軌跡見圖1。

表2 順北油田造斜段各趟鉆情況

圖1 順北1-4H井水平投影圖

造斜段及定向段頻繁調整井眼軌跡，局部全角變化率偏大，3-1/2″小鉆具在井眼中不能有效傳遞扭矩，導致定向施工擺放工具面困難。

2.3 井底溫度高，對定向工具、MWD性能要求較高

順北油田各井井底靜止溫度一般高達160℃，實鉆循環溫度150°C左右，井下高溫環境加快橡膠老化，易導致螺桿脫膠同時對儀器穩定性是巨大考驗。

3 解決措施

3.1 嚴格鉆具使用管理

對順北油田鉆具使用從嚴要求，目的層4″及以下尺寸小鉆具使用年限需在2年以內，使用全新接頭。加密探傷檢測，對存在隱患的鉆具堅決禁止入井；定向用螺桿使用全新螺桿，禁止使用修復螺桿、舊螺桿，嚴格控制螺桿入井使用時間，在廠家推薦使用時間的基礎上保留余量，加強實鉆過程中參數觀察記錄，從根源上預防鉆具故障。順北油田目的層施工未出現一起鉆具故障。

3.2 多措施加強軌跡控制

順北油田定向井均為短半徑水平井，定向鉆進時利用WMD測斜儀器加密測斜，及時對軌跡進行監控，針對信號衰減快的現象，要求廠家技術人員駐井指導儀器信號接收調試，確保有效信號的采集解編。優選抗高溫、大扭矩、低轉速動力鉆具，選擇2.5°～3°螺桿造斜，造斜段前期造斜率走設計上線，為造斜段留有余量，以應對鉆遇硅質團塊造斜率偏低情況。

3.3 嚴格入井MWD及螺桿選擇

MWD的抗高溫性能是決定順北油田定向施工的關鍵因素，該油田在施工中選擇國外進口MWD，抗高溫性能175℃，同時優選使用年限短、新度較高的儀器，并對內部耐溫易耗元器件進行更換，確保儀器工作正常；同時選取180℃抗高溫螺桿，避免螺桿因耐溫不足導致脫膠的現象發生。

3.4 優選鉆具組合及施工參數

四開定向井段鉆具組合采用?120.65mmPDC+?95mm螺桿+單流閥+接頭+88.9mm無磁鉆鋌+懸掛短節+接頭+211×HT310+?88.9mm非標鉆桿×16根+HT311×310+?88.9mm加重鉆桿+?101.6mm鉆桿，鉆壓控制在 20～40kN，排量 8～11L/s，泵壓 17.5～21MPa，優選使用PDC鉆頭直接定向造斜，通過控制鉆井參數達到定向造斜率要求。在鉆遇硅質團塊夾層時鉆具組合中調整螺桿度數，螺桿一般選擇較設計造斜率高2～3個級別，改用小鉆壓滑動鉆進，鉆壓調整為10～20kN，排量及泵壓保持小范圍變化，減小鉆具組合橫向震動對MWD帶來的損害，在通過硅質團塊夾層時再恢復鉆壓鉆進。

4 應用實例

順北-A2H井井身結構為四開制水平井，四開井段直接定向，各開次井深及鉆頭尺寸見表1。該井側鉆井深為7484m，側鉆段鉆具組合采用?120.65mmP?DC+?95mm螺桿2°+浮閥+坐鍵接頭+無磁加重鉆桿+懸掛短節+?88.9mm鉆桿+?101.6mm鉆桿，側鉆一次成功。

該井施工共計6趟鉆，使用抗180℃高溫?95mm小螺桿6根，最高工作時間40h，未出現螺桿故障；選用進口耐溫175℃的MWD儀器，累計入井6趟，未出現儀器異常現象。在鉆遇硅質團塊地層鉆時慢，造斜率偏低，來回更換大度數螺桿，直至通過硅質團塊夾層，才恢復正常鉆進，各趟鉆施工概況見表3。

表3 順北-A2H井全井施工情況

本井通過嚴格鉆具入井管理，根據鉆遇地層實際情況合理優化鉆井參數，通過加密測斜確保軌跡滿足施工設計，同時優選抗高溫螺桿、MWD，成功完成了四開定向開次施工，整開次施工安全零故障。

5 認識與建議

（1）超深井小井眼定向施工，嚴把入井鉆具關，嚴格控制鉆井參數，及時根據參數變化判斷井下情況，防止井下事故發生。

（2）短半徑定向井施工，前期造斜率按照設計上限，為后期造斜率偏低時留足調整余量，在鉆進過程中及時監控井身軌跡，根據實鉆情況合理調整軌跡，每鉆進50m進行一次短程起下鉆工作，確保井眼暢通。

（3）合理選擇定向工具，根據該油田地溫梯度及壓力梯度選擇抗高溫高壓儀器及螺桿。目前國內現有的MWD抗高溫儀器最高耐溫175℃，在該油田使用溫度上線余量略顯不足，研發耐溫200℃及以上MWD市場前景廣闊。

（4）順北油田超深小井眼定向施工經驗的總結積累，對國內其他油田在小井眼中定向技術難點分析及對策的制定上具有借鑒意義。

[1] 馬發明，陳舉芳，等.四川地區須家河組小井眼鉆井技術研究[J].鉆采工藝，2006，29（4）：4-8.

[2] 白彬珍，臧艷彬，等.深井小井眼定向隨鉆擴孔技術研究與應用[J].石油鉆探技術，2013，41（4）：73-77.

[3] 張東海，趙國喜.小井眼定向側鉆技術[J].新疆石油科技，2000，10（4）：1-5.

[4] 馬飛.小井眼水平井應用技術分析[J].中國石油和化工標準與質量，2012（7）：74-75.