五段制定向井軌跡控制技術淺析

姜福永

（大慶鉆探工程公司鉆井一公司，黑龍江大慶163411）

X9103井是部署在某盆地X構造上的一口五段制定向井。設計斜深2127.00m，垂深1850.00m，最大井斜角32.5°，最大位移589.00m。該井的P油層儲集層主要為分流河道、河口壩和席狀砂。具有砂巖層數少、單層厚度較薄、層間差異大、層間連續性差及層內非均質性強等特點，P油層單砂層厚度一般為1.0～5.0m，砂層數一般為2～8層，累計砂巖厚度為2.9～29.8m，一般在5～12m之間，砂地比為8.3%～79.4%，一般在15%～45%之間。目的層段砂巖基本成分以長石巖屑砂巖為主，反映了該區P油層砂巖是近源堆積的產物。P油層儲層中石英含量一般在20%～32%之間，平均27.4%；長石平均含量為35.1%，主要為正長石。評價區P油層粘土礦物以伊利石為主，其次為綠泥石。伊利石平均含量為42.1%，綠泥石為18.6%，伊蒙混層為11.7%，高嶺石為14.7%。最大孔喉半徑在0.09～17.78μm之間，平均孔喉半徑在0.04～9.03μm。巖芯分析資料表明，P油層孔隙度一般在8.0%～20.0%之間，平均為15.8%；空氣滲透率一般分布在（0.1～50.0）×10-3μm2之間，平均為17.9×10-3μm2，屬中孔低滲透儲層。

1 井眼軌跡優化設計

井眼軌跡設計是五段制定向井能夠安全施工的保障，在X9103井的井眼軌跡設計過程中，充分地查閱以往施工井的技術資料，以井眼軌跡設計剖面最簡單，施工中的井斜角最小，施工摩阻與扭矩最小為主要的設計原則，同時兼顧施工中的可操作性和施工安全，最終確定該井的井眼軌跡設計為“直—增—穩—降—直”的五段制井眼軌跡，設計基礎數據如表1所示。

2 井眼軌跡控制技術

表1 X9103井軌跡設計基礎數據表

2.1 直井段井眼軌跡控制

對于五段制定向井來說，直井段的井眼軌跡控制與其它的定向井直井段軌跡控制沒有什么區別，主要是以控制井斜角的產生，防斜打直為主。在一開直井段?374.7mm井眼采用的鉆具組合為：?374.7mm鉆頭+?177.8mm鉆鋌×17.0～18.0m+?214.0mm穩定器+?177.8mm鉆鋌×8.5～9.0m+?214.0mm穩定器+?177.8mm鉆鋌×8.5～9.0m+?165.1mm鉆鋌×70.0～72.0m+?127.0mm鉆桿。施工中主要以井眼開直為主要目標，采用低鉆壓、高轉速施工，最大鉆壓控制在2t以內，到一開完鉆井深155.00m的時候進行測斜，井斜角只有0.5°，滿足了鉆井設計對井身質量的要求。

在二開直井段?215.9mm井眼施工中鉆具組合為：?215.9mm鉆頭+?177.8mm鉆鋌×17.0～18.0m+?214.0mm穩定器+?177.8mm鉆鋌×8.5～9.0m+?214.0mm穩定器+?177.8mm 鉆鋌×8.5～9.0m+?165.1mm鉆鋌×70.0～72.0m+?127.0mm鉆桿。鉆井參數：鉆壓2～3t，轉速80～110r/min，施工中根據定點測斜情況詳細計算直井段的井眼軌跡走向，根據井斜角度的大小及時地調整施工的鉆壓和轉速，到造斜點300.00m的時候井斜角只有1.2°，井底水平位移3.7m，完全滿足了鉆井工程的需要，為下一階段定向施工創造了非常好的施工條件。

2.2 增斜段軌跡控制

增斜段軌跡控制是其關鍵的施工井段，該段施工的主要任務就是安全鉆井施工的設計要求把井斜角增大到設計值，同時還要控制好造斜過程中的井眼曲率，保證施工安全。鉆具組合為：?215.9mm鉆頭+?172.0mm單彎螺桿（1.25°，本地帶212扶正器）+?165.1mm無磁鉆鋌+MWD+?165.1mm無磁鉆鋌×8.5～9.0m+?165.1mm鉆鋌×36.0～54.0m+?127.0mm鉆桿。施工中首先要掌握這套鉆具組合在固定的鉆井參數下的實際造斜率，因此在最開始定向鉆井的時候就要連續地定向幾個單根，根據實際測點之間井斜和方位變化率來計算該套組合在該地區的實際造斜率，通過計算可知，這套鉆具組合在該地區的實際造斜率為5.0°/30m，能夠滿足設計造斜率要求的4.0°/30m的施工要求。在以后的施工中，為了保證井眼光滑，降低狗腿度，采取定向6.5m，復合3m的施工措施，就可以滿足鉆井設計要求，同時也能夠降低施工的摩阻和扭矩，保證井下安全，至井深545.00m，造斜施工完成，井斜33°。

2.3 穩斜、降斜軌跡控制

為了提高施工效率，在穩斜井段和降斜井段采用一趟鉆、一套鉆具組合完成。鉆具組合為：?215.9mm鉆頭+?172.0mm單彎螺桿（1.0°，本地帶212扶正器）+?208mm螺扶+?165.1mm無磁鉆鋌+MWD+?165.1mm無磁鉆鋌×9.0m+?165.1mm鉆鋌×54.0～72.0m+?127.0mm鉆桿。為了保證穩斜井段井斜和方位的穩定性，減少調整進尺，在該套鉆具組合中增加了一個?208mm螺扶，穩斜施工中每鉆進30～50m進行一次定點測斜，發現井斜與方位有增大或者減小趨勢的時候加密測斜，必要的情況進行定向調整，在整個穩斜井段的施工中定向進尺只有15m，其余皆為復合鉆進進尺，大大提高了生產效率。

降斜井段相比與增斜井段卻容易得多了，在降斜井段施工中，應用這套鉆具組合每個單根下摳3m就可以滿足設計降斜率3°/30m的要求，施工到井深1995.00m的時候井斜角已經降低到0.3°，降斜施工完成，進入最后的直井段施工。

3 結論

（1）隨著油田的不斷開發，“直—增—穩—降—直”這樣的五段制軌跡設計施工會越來越多，因此合理優化五段制軌跡的設計是現場井眼軌跡設計的基礎。

（2）在直井段施工中采用鐘擺鉆具組合能夠有效控制井斜，增斜段根據實際造斜率應用定向與復合結合方式能很好地控制井眼軌跡，保證軌跡控制符合設計要求。

（3）穩斜井段在鉆具組合中增加?208mm螺扶提高了鉆具組合穩平性，減少了定向進尺，提高了生產效率。

[1] 孟祥波,陳春雷,孫長青.徐深21-平1井軌跡控制技術[J].探礦工程（巖土鉆掘工程）,2014,41(1):30-32.