淺層稠油叢式水平井鉆井技術

朱杰　蔣娟　李秀靈　宋啟明

摘要：為了進一步降低淺層稠油區(qū)塊開發(fā)的綜合投資和開采成本，結合淺層稠油水平井鉆井情況，從技術難點、井身軌跡控制、三維繞障技術、著陸控制、水平段控制等進行了詳細的介紹，總結了淺層叢式水平井井身軌跡控制工藝技術，也為今后淺層稠油水平井技術推廣應用積累了經(jīng)驗。

關鍵詞：稠油油藏；水平井；軌跡控制；淺層；三維繞障

為了合理開發(fā)淺層稠油油氣資源，水平井鉆井技術已經(jīng)逐步成為稠油油藏開采方式之一。利用水平井泄油面積大、生產(chǎn)壓差小、產(chǎn)量高、投入產(chǎn)出比低、采收率高，蒸汽驅時范圍大。

1 施工難點

叢式井防碰。兩井之間距離較近時，易發(fā)生管柱之間的磁干擾，造斜點淺，地層松軟，前期要求造斜率高，井眼擴大率大，極易發(fā)生新老井眼相碰。油層垂深淺，造斜點淺，造斜段很短，地層前期造斜率比較低，實際造斜率較設計造斜率偏差大，井段調(diào)整余量小，井眼軌跡控制精度要求高。地層比較淺并且松軟，斜井段、水平段下鉆遇阻易劃出新眼，開泵循環(huán)易形成大肚子。

2 井身軌跡控制技術

2.1軌跡控制影響因素

影響井眼軌跡控制的因素對于淺層水平井可分為下部鉆具（簡稱BHA）結構、己鉆井眼的幾何形狀、鉆井參數(shù)、地層特性等[1-2]，其中地層特性因素為非人為控制客觀因素，其余均為人為主觀因素。施工過程中可以通過采取一定的技術措施進行軌跡控制。

2.1.1 鉆具結構對井身軌跡的影響

鉆具組合性能是影響定向井、水平井井眼軌跡的主要因素之一。為了防止卡鉆事故的發(fā)生，斜井段使用柔性斜坡鉆桿，減少鉆具與井壁的接觸面積，降低鉆柱與井壁的阻力。采用加重鉆桿代替鉆鋌，將加重鉆桿接于井斜小于30°的井段，斜坡鉆桿置于斜井段和水平段。由于造斜點淺，在起鉆換地質導向作業(yè)中，加重鉆桿未能按照要求全部入井，可以采取接單根過程中接加重鉆桿，直至加重鉆桿全部下井。同時使用無磁承壓鉆桿加長無磁環(huán)境，防止地磁場對方位的影響，提高測量數(shù)據(jù)的精準性。

2.1.2 鉆井參數(shù)對井眼軌跡的影響

通過合理的鉆井參數(shù)調(diào)節(jié)，可有效地發(fā)揮和利用鉆具的本身特性，使實際井眼軌跡與設計井眼軌跡更吻合。由于地層比較淺，地層松軟，鉆具自重輕。淺層造斜施工中，適量控制泥漿排量，合理調(diào)節(jié)轉速，根據(jù)軌跡控制的需要，合理確定鉆壓，同時采用連續(xù)加壓、快速間斷加壓等方法。

2.1.3 井眼幾何參數(shù)的影響

井眼幾何參數(shù)主要包括井眼直徑、井眼曲率、井斜角和井斜方位角等[3]。下部鉆具組合的彎曲變形總是受井眼幾何形狀的嚴格約束。曲率效應的影響最終歸結為鉆頭方位側向力和井斜側向力兩方面作用。對于剛性鉆具組合，需要經(jīng)過相當長的井段才能逐漸消除，從而顯示鉆具的自身特征。實踐證明，實際鉆井過程中，可通過對鉆具組合的優(yōu)選，利用和達到這種效應[4]。

2.1.4 地質因素對井眼軌跡的影響

淺層水平井，由于油層埋藏淺，上部地層膠結疏松，可鉆性好，地層應力對鉆具組合能力影響不大。但是，可鉆性好會影響鉆具組合的造斜能力，對于淺層水平井斜控制非常不利。因此，保證造斜率是實現(xiàn)水平井井眼軌跡控制成功的關鍵。具體施工中，膠結疏松的上部造斜井段采用理論造斜率比設計造斜率高的螺桿鉆具造斜，確保工具造斜率不低于設計造斜率，下部井段采用理論造斜率比設計略高的螺桿鉆具造斜，合理調(diào)整鉆井參數(shù)，當實際造斜率比設計高時采用開轉盤復合鉆進，基本上能消除地層因素對鉆具組合造斜性能不利的影響，控制精度較高。根據(jù)實際施工經(jīng)驗，對于同樣的鉆具組合鉆井參數(shù)和不同地層、巖性，造斜率的變化也很大。

2.2優(yōu)選造斜率

為了安全、優(yōu)質、快速鉆井，控制好井身軌跡，避免井下事故的發(fā)生，選擇合適的造斜率和井身軌跡比較關鍵。井眼曲率過小，使造斜井段的鉆進時間太長，穩(wěn)斜段太短，調(diào)整方位的回旋余地太小。井眼曲率過大，鉆具偏磨嚴重，摩擦阻力增加，起下鉆困難；容易磨出鍵槽，造成鍵槽卡鉆，對井下儀器不安全，并且還會對后期其他作業(yè)造成困難。

2.3 三維繞障防碰技術

2.3.1 優(yōu)化設計

對區(qū)塊進行整體開發(fā)設計，確保設計井身軌跡與已鉆井有一定的安全距離。對確實不能錯開的井， 通過調(diào)整造斜點、造斜率以及繞方位的方法來解決。根據(jù)上部直井段多點數(shù)據(jù)，及時修正井身軌跡，確保后期施工的順利進行。

2.3.2 測量儀器選擇

三維繞障作業(yè)通常是在強磁干擾環(huán)境中進行，因此選擇適當?shù)臏y量儀器至關重要。一般來說，如果預計磁干擾不是很強， 并且繞障作業(yè)允許的軌跡范圍較大時，可采用一般的MWD。如果預計磁干擾很強，并且繞障作業(yè)允許的軌跡范圍很有限時，應考慮使用不受磁場影響的陀螺測量儀器。同時增加無磁環(huán)境，減小磁干擾。

2.3.3 防碰掃描

在實際施工過程中嚴格控制井身軌跡，盡量的沿著設計軌跡線，確保施工井與已鉆井有一定的安全距離。同時使用相應的計算機防碰軟件，在防碰問題出現(xiàn)的井段用計算機防碰程序算出有關數(shù)據(jù)， 繪出大比例尺的防碰圖。鉆進中隨時跟蹤井眼軌跡，觀察是否有鉆時突然加快、鉆具放空及蹩跳，隨時注意轉盤扭矩的變化，觀察巖屑中是否含有水泥及鐵屑，若砂樣異常要及時停鉆，做出分析與判斷，及時處理。

2.4 著陸控制

著陸控制是一口水平井成功與否的前提和關鍵，因而在施工前認真分析油藏地質構造，參考鄰井施工過程和相關設計。針對地層特點，結合現(xiàn)場作業(yè)的情況制定了一套周密的施工方案及應變措施。根據(jù)現(xiàn)場情況對井身軌道進行調(diào)整，按照“先低后高再低”的原則，即上部造斜率低，中部造斜率高，下部造斜率低，這樣既有利于著陸控制，又有利于保護后期地質導向儀器的安全。

2.5水平段控制

在靶體內(nèi)鉆水平段這一過程稱為水平控制。進靶鉆進是著陸控制過程的最后一個階段，也是該過程最關鍵、難度最高的一個階段。在水平段鉆進時，由于隨鉆測量儀器零長較長，這就使得井底的井斜角，方位角不能及時的測量，只能靠預測進行軌跡調(diào)整，靶窗較小對造斜率精度要求較高，通過“動態(tài)監(jiān)測，精確預測”。預測并控制下部待鉆井眼軌跡變化趨勢，通過及時調(diào)整鉆進參數(shù)，調(diào)整工具面位置，實現(xiàn)井眼軌跡的連續(xù)控制，在儲層內(nèi)穿行。

3 結論建議

1、加強儀器的更新進步，應積極采用新的鉆井測量儀器和技術。如推廣近鉆頭測量技術，降低軌跡調(diào)整的難度。

2. 淺層稠油層水平段的施工具有較大的難度，為保證水平段施工，前期的井身軌跡需要盡量精確控制，因此要根據(jù)直井段的數(shù)據(jù)修正軌跡剖面，在施工中保證前期井身軌跡盡量圓滑。

3. 在水平井的施工中，鉆井液的性能對后期施工至關重要，因此要加強鉆井液性能的處理，及時清理巖屑，保持井壁穩(wěn)定，保證鉆井液的潤滑性，使井眼保持暢通。

4、提前了解稠油層厚度、走向、傾角、巖性以及蓋層、底層相關情況，確保油層鉆遇率。

參考文獻：

[1]宋朝暉.淺層大位移水平井鉆井工程優(yōu)化設計應用研究[D].西南石油學院碩士畢業(yè)論文.四川南充，1998.

[2]高德利.影響井眼軌跡控制的諸種因素[J].石油鉆采工藝.1992.2：27.34

[3]蘇義腦.大斜度井和水平井井眼軌跡控制的幾個問題[J].石油鉆采工藝.1992.2：22-26