Y區(qū)塊定向井鉆井提速技術(shù)研究

高軍飛

(大慶鉆探國際事業(yè)部哈法亞項目部，黑龍江大慶163411）

Y區(qū)塊的P油層儲層的巖石類型主要為長石質(zhì)巖屑砂巖和巖屑質(zhì)長石砂巖，少數(shù)為長石砂巖。石英含量一般為15.56%～34.88%；長石含量一般為23.33%～48.42%；巖屑含量為19.57%～61.11%。砂巖結(jié)構(gòu)以細砂巖、粉砂巖為主，部分有中砂巖、中細砂巖、細中砂巖、粉細砂巖、細粉砂巖，主要粒級為0.03～0.30mm，部分可達0.4mm以上。全區(qū)砂巖分選性基本上都為好—中等，顆粒磨圓程度中等，以次棱狀為主，部分為次棱—次圓狀，風化程度為中等，少數(shù)為中—深，接觸關系有點式、點線式及線點式，個別井發(fā)育有線式。據(jù)砂巖粘土礦物X-衍射分析和掃描電鏡資料分析結(jié)果看，本區(qū)常見的粘土礦物有蒙脫石、伊利石/蒙脫石混層、伊利石、高嶺石、綠泥石和少量的綠泥石/蒙脫石混層，葡萄花油層儲層粘土礦物以伊利石為主，一般在22.00%～93.00%，平均50.08%；其次為綠泥石，一般在8.00%～70.00%，平均19.91%；高嶺石一般在0.45%～65.00%，平均14.65%；伊蒙混層一般在0.39%～25.00%，平均8.29%。通過調(diào)研該區(qū)塊以往施工的定向井鉆井施工數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，該區(qū)塊的平均建井周期在13d左右，相比較其它區(qū)塊施工效率低、鉆井成本高、影響該區(qū)塊的經(jīng)濟有效開發(fā)。

1 定向井施工效率低下因素分析

通過調(diào)查以為在該區(qū)塊施工的定向井井史數(shù)據(jù)可以知道，影響該區(qū)塊定向井施工效率低下的原因是比較多的，但是最后的所有影響因素進行總結(jié)歸納我們發(fā)現(xiàn)主要有以下幾個大的方面。

1.1 應用的PDC鉆頭不能滿足提速要求

通過對該區(qū)塊的地質(zhì)巖芯進行三壓力試驗分析發(fā)現(xiàn)，該區(qū)塊屬于軟—中硬地層，而且該區(qū)塊的上部300m左右還存在大段的流砂層，以往鉆井施工選用的鉆頭都難以實現(xiàn)一個鉆頭完鉆，中間往往要起下鉆一次進行更換鉆頭，所以造成該區(qū)塊施工的定向井行程鉆速低，增加了該區(qū)塊施工的定向井的周期。

1.2 軌跡難以控制，需要二次定向

通過對某區(qū)塊以往施工的定向井施工井史資料進行調(diào)研分析發(fā)現(xiàn)，該區(qū)塊施工的定向井井眼軌跡剖面主要為三段制的直—增—穩(wěn)形式，這種剖面雖然設計簡單，有利于現(xiàn)場定向操作，但是在該區(qū)塊的施工過程中穩(wěn)斜井段過長（800m以上），井斜和方位總是與設計的井斜、方位出現(xiàn)偏差，不得已而二次上車進行定向才能中靶，因此造成該區(qū)塊的定向井施工效率低。

2 定向井提速技術(shù)

2.1 鉆頭優(yōu)選技術(shù)

通過影響施工效率的難點分析我們可以發(fā)現(xiàn)，鉆頭是影響該區(qū)塊定向井施工效率的一大因素，因此要針對該區(qū)塊的地質(zhì)巖性特征進行鉆頭優(yōu)選和個性化設計，通過調(diào)研國內(nèi)外各個鉆頭廠家生產(chǎn)的PDC鉆頭的特點，由針對性的對適合該區(qū)塊巖性特征的鉆頭在冠部結(jié)構(gòu)、布齒密度和鉆頭的保徑方面進行個性化設計，生產(chǎn)出了適合該區(qū)塊巖性特點的R4624型號的PDC鉆頭。該鉆頭采用中長拋物線結(jié)構(gòu)，單排布齒，適合軟至中硬地層巖性，優(yōu)化了噴嘴與流道結(jié)構(gòu)，對井底的清洗效果更好，減少了鉆頭對巖屑的重復破碎，提高了機械鉆速，同時在保徑方面采用中長保徑，提高了對鉆頭的扶正作用，更適合定向井施工中井斜角與方位角的穩(wěn)定性，有利于井眼軌跡控制。

2.2 軌跡設計優(yōu)化技術(shù)

通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)三段制井眼軌跡既然不適合該區(qū)塊定向井施工，造成二次定向施工的現(xiàn)象比較普遍，因此需要對該區(qū)塊施工的定向井井眼軌跡進行重新優(yōu)化設計。在對定向井井眼軌跡剖面進行重新優(yōu)化設計的原則首先是要保證定向井施工過程中的井下安全、實現(xiàn)高效、快速施工；其次是要滿足現(xiàn)有鉆機的提升能力，盡力地減小施工過程中的摩阻與扭矩；第三是要實現(xiàn)地質(zhì)目的，滿足后期采油工程的需求。基于以上3個方面的原則對定向井進行重新設計。從力學方面的分析我們可以知道，隨著定向井井斜角的產(chǎn)生，鉆具與井壁之間的張力在不斷地增加，這也就是增加了鉆具與井壁之間的摩擦阻力，所以要盡力地減少造斜井段的長度，而且該區(qū)塊的上部還存在大段地流砂層，所以造斜點的選取可以適當?shù)厣钜稽c，三段制定向井既然不適合該區(qū)塊施工，根據(jù)該區(qū)塊的地層傾角特點設計了四段制定向井軌跡剖面，即直—增—穩(wěn)—降形式，這種剖面的好處是減少了穩(wěn)斜井段的長度，利用了地層的造斜規(guī)律，提高了一次定向準確中靶的成功率。入到定向井井眼軌跡設計與施工軟件中進行計算，發(fā)現(xiàn)井斜與方位有偏離設計的時候及時進行調(diào)整，保證井眼光滑。當井底位移達到設計位移后把井斜降到1°左右，起鉆更好常規(guī)鉆具組合進行施工，以此提高機械鉆速，縮短鉆井周期。

3 施工效果

以上技術(shù)措施在Y區(qū)塊53口定向井施工中進行了應用，平均機械鉆速由原來的20.5m/h提高到26.7m/h，平均建井周期由原來的13d縮短到9d，定向一次成功率達到100%，大大提高了施工效率，同時由于井眼軌跡控制過程中比較平滑，使完井中沒有發(fā)生測井遇阻與下套管遇阻的現(xiàn)象，取得了非常好的鉆井提速、提效與提質(zhì)的效果。

4 結(jié)論

（1）通過鉆頭個性化設計與優(yōu)選，確定了某區(qū)塊的施工鉆頭型號為R4624的PDC鉆頭，實現(xiàn)了一只鉆頭完鉆，提高了施工效率。

（2）充分利用地層特點，優(yōu)化設計了“直—增—穩(wěn)—降”的四段制井眼軌跡剖面形式，保證了定向井的中靶率。

（3）在井眼軌跡控制過程中應用螺桿+MWD無線儀器進行跟蹤控制，保證了一次定向成功率，同時也使井眼軌跡更加光滑，為后期的完井施工奠定了基礎。

2.3 軌跡控制技術(shù)

在井眼軌跡控制過程中，為了增加一次定向成功率，減少因起下鉆倒換鉆具組合而影響行程鉆速，增加鉆井周期，所以在該區(qū)塊施工中首選應用螺桿鉆具+MWD無線隨鉆儀器進行跟蹤控制，在增斜過程中，嚴格按照設計的井眼曲率剖面進行施工，避免井眼軌跡大起大落，減小施工的狗腿度，保證井眼光滑。穩(wěn)斜井段采用勤調(diào)整、少調(diào)整的施工原則，勤進行測量，并輸

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