叢式井組防碰繞障技術中的監督管理

劉龍凱，曹崗杰

在叢式井組開發過程中，由于井口距離較近，在鉆進過程中容易發生軌跡相碰事故，給鉆井生產帶來巨大損失，也影響勘探開發速度和開發效果。筆者吸取以往事故中的教訓，引進新工藝、采取合理的防碰繞障技術措施，彌補了這方面的不足，提高了井下安全，達到了安全施工的目的。

1 問題的提出

隨著開發速度的提升和開發區塊的逐步壓縮，為確保產建任務的順利完成，在開發過程中需要加密井網，確保提高產量，故調整井數量較多，叢式井組的開發應用已逐步增加，防碰繞障工作迫在眉睫，同時給監督管理工作也帶來了更大的挑戰。

在監督管理中提出“打鐵還需自身硬”的管理要求，對管理人員進行針對性的培訓，掌握監督管理過程管控中的重點和防控要求，如何給施工人員提出合理的防碰措施建議作為管理要點和跟蹤監控重點[1]。時刻給施工人員灌輸兩井相碰事故帶來的危害性和造成的負面影響，促使施工過程中提高警惕和安全意識，如何采取合理的技術措施，防止此類事故的發生，是需要立即解決的問題。

2 現場分析及技術措施的應用

針對這幾年的總結分析，發現防碰繞障最關鍵的是提前作好設計和預測。從理論上講，離開障礙物井相當容易，但在實際施工中，由于實鉆井眼軸線與設計井眼軸線總有一定差距，再加上兩井的測斜和計算上的誤差，就有可能出現計算上不相碰而實際上相碰的結果。所以，繞障井與障礙井之間需要保持一定的安全距離。剖面實際原則是：根據繞障井與障礙井已知條件可求出總水平位移和方位扭轉角，再利用二維剖面設計方法暫求各井段長度及扭方位作業的有關數據，最后對上述二維設計數據進行修正，就可得出現場所用數據[2]。繞障設計時大多采用此方法，下面詳細介紹現場所應用的幾種技術措施。

2.1 選擇繞障造斜點

造斜點的選擇對繞障有至關重要的作用，選擇過高，雖然繞障容易，但后期施工過程中穩斜段較長，井眼軌跡不好控制；選擇過低，則存在防碰風險較大，甚至不能順利完成繞障作業。對繞障造斜點選擇一般用高差法和變方位法。

2.2 盡量減少螺桿的下入次數

繞障造斜后，在下面井眼中不再使用動力鉆具扭方位，而是通過調整鉆井參數，達到預期目的。在考慮到這一因素后，高差法和變方位法比較適合應用。高差法就是利用垂直距離的差距影響水平位移的大小，從而達到繞障目的。根據繞障井與障礙井之間的距離，再綜合繞障井與障礙井的實際軌跡，選擇合理的繞障點，并對繞障之后的井斜與方位進行控制和預算，達到保證施工的目的。

在CCDC406隊承鉆的桃7-21-21井組中，表1為該井組施工排列順序。在監督管理過程中必須掌握施工順序，針對存在的防碰問題及時提醒施工人員，并隨時跟蹤監測情況，做到心中有數。變方位法就是改變繞障井的軌跡方向，從而達到繞開障礙井。在叢式井施工中發現，由于直井段鉆井參數選用不合適，或者糾斜鉆具不能發揮其作用，就會引起直井段井斜偏大，如果偏斜的方向朝前大門方向或與下口井偏斜方向靠近，就必須采取防碰繞障措施，運用井下動力鉆具可達到改變其方向的目的。

由圖1可以看出桃7-21-21X井組施工排序。按正常施工，應該最后施工T7-21-21X2(設計方位沿著大門方向80.8°)。由于地質勘探需要，必須第二口井打T7-21-21X2，在第三口井T7-21-21X3施工過程中直井段井斜較大，且正好偏向了T7-21-21X2的施工方向，測斜數據見表2。

第二口井施工時表層井斜較小，照此趨勢預算下去有相碰的可能性。根據這種情況，在監督管理過程中必須查閱和掌握定向技術人員制定的繞障措施，根據措施的可行性和施工過程中出現的情況及時分析預測，給予合理的意見措施。若不能安全通過繞障段，必須停鉆分析重新制定措施，不能盲目施工，必須確保現場施工的安全性，要充分發揮監督管理工作中的超前預見性，積極主動出擊，用堅實的技術能力發揮監督管理職能，確保現場施工的安全性。

表3為T7-21-21X2井與T7-21-21X3井在測深231.98 m處測得井斜0.48°、網格方位237.18°、防碰掃描后測得兩井井間距7.15 m，預測井底井間距6 m，隨后開始進行繞障作業。

234～240m滑動6m全力增方位，并于井深296.99 m處測出網格方位增至276.37°。由于定向效果差，隨后每根單根滑動一次，每次7 m強增方位，于井深521.21 m處將網格方位增至29.93°。530～960 m之間由于方位小漂，間斷定向增方位，將網格方位維持在300°左右。于井深960 m處掃描兩井井間距大于10 m繞障作業結束。根據存在防碰實際情況及時制定防碰措施，采取合理的鉆具組合和鉆井參數進行繞障作業。

表2 桃7-21-21X3井實鉆數據

表3 桃7-21-21X2井與桃7-21-21X3井防碰掃描安全距離

表層鉆具結構：Ф311.2 mmPDC+203 mm螺桿+Ф310 mmStab+203 mmDC×2根+631×410變扣接+168 mmMWD接+168 mmNMDC×1+168 mmDC×5根+127 mmHWDP×15+127 mmDP。

在不安全井段進行繞障作業過程中,監督管理尤為重要,從鉆具組合到鉆進參數方面進行嚴密監控,必須時刻掌握鉆進情況,根據監測數據及時分析預測,做到監督管理不留死角,緊盯每個施工重點環節。

監督管理過程中必須要求本井在實鉆過程中控制好井眼軌跡，防止本井與鄰井相碰，施工中認真執行《鉆井井眼防碰技術要求》,嚴格執行以下防碰技術措施[3]。

1）參與鉆井現場施工的各單位應高度重視井眼防碰工作。鉆井隊是防碰責任主體，錄井隊配合鉆井隊做好防碰工作；定向井作業隊伍上井作業期間，定向施工方為防碰責任主體，鉆井隊和錄井隊配合定向井作業公司現場人員做好防碰工作。

2）開鉆前應充分了解本井組所有鄰井的井眼軌跡，判別出鄰井可能存在的相碰風險，并對重點參考井進行仔細分析；定向作業前相關技術負責人務必向全體施工作業人員作好技術交底，使施工作業人員對井眼相碰保持高度警覺；必須認真作好工具儀器入井前的檢查校驗，并規范現場操作。

3）現場在實鉆過程中務必做好隨鉆軌跡監測，上部井段的測量間距30 m,每次井斜測量后都必須與鄰井進行防碰計算。兩井井間距≤6 m時必須采取繞障措施，以保證井眼之間的安全距離。

4）若需繞障，定向繞障前必須測得上部井段可靠的井斜方位數據，測量間距不大于30 m；在防碰井段要加密測量。

5）測讀數據時，應認真查看各項磁場參數是否正常，可根據測斜儀器的磁干擾幅度變化情況輔助判斷與鄰井的距離；磁干擾嚴重的井段應改用陀螺儀重新測斜。

6）本井造斜前的井段是按理想直井段考慮的。現場施工時應根據實測的井斜數據重新制定防碰措施，確保井眼不得相碰。

7）嚴格執行領眼鉆井技術措施，打直上部井段。

8）規范防碰監控工作。①若需繞障，繞障期間每鉆進10 m必須測取井斜及方位，及時按最佳防碰軌跡要求調整工具面，做到井眼軌跡平滑。②表層鉆進時應在鉆井液出口及相近處各安放一塊磁鐵，每3～5 min觀察一次，觀察磁鐵表面是否有鐵屑。③繞障階段每1 m取一次砂樣。④注意鉆井參數的變化（扭矩、鉆時等），若出現不正常蹩跳、鉆時明顯增加、返出巖屑含水泥顆粒等異常情況時，必須及時停鉆，待弄清楚原因再采取下步措施。⑤在繞障作業時，應打開相鄰已完鉆井井口，由鉆井隊定時觀察有無液體返出。

9）加強現場組織領導、及時匯報。崗位落實專人負責，當發現井間距變小、鉆時變慢、水泥及鐵屑返出時應及時停鉆分析并匯報。

3 叢式井排序整體上的調整與優化

在現場施工中，經常出現老井場已經布滿叢式井，現在又要添加叢式井組，這就不得不考慮防碰繞障問題，要充分考慮到老井的井眼軌跡和中靶位置，這樣才能做到安全繞障；另一種情況，由于障礙井的軌跡方向使得下一口正常排序井不能施工，也可以考慮重新布置井序，然后進行施工。通常采用雙排序法和改變原排序法進行設計。

雙排序法就是考慮到原老井組的情況，如果按以前的大門方向前拖受場地限制，不能進行作業，在對老井眼軌跡進行分析和計算后，根據繞障原則，設計成雙排井。

4 其他技術措施的應用

隨著近幾年來繞障井的不斷增多，在防碰繞障程序上做了一些改進。①在采用原程序優點的基礎上，優選定向井軟件，現場應用情況良好，能較準確地反映真實情況，特別是在防碰繪制方面，能直觀地進行跟蹤和預測。②同時，還積極利用設備本身優勢，在其所承鉆的桃7-18-11井組中，有6口叢式井，到第六口井桃7-18-11X6井時，由于井場限制，前拖距離太短，不能實施繞障作業。這時及時調整思路，將鉆機側移到井場一個合適位置，既解決了井場小的問題，又為防碰繞障創造了有利條件，使得其能順利施工。③在叢式井井口拖距問題上，制定了嚴格的前拖距離最近限度，保障井與井之間的安全距離，使后面繞障施工更容易進行。④為解決叢式井直井段的防斜問題，大膽引用水平井防斜打直的塔式鉆具結構和“四合一”鉆具組合交替使用，這些都收到了明顯的效果[4-5]。

5 成果分析及預測

本年度共監督管理防碰繞障井組12個，施工63口，由于措施得當，未發生套管相碰事故。同時大力推廣該項技術，可以合并井場，減少鉆前征地費用。現就經濟效益評價如下：

1）本年度共鉆防碰繞障井63口，未發生套管相碰事故，按有相碰事故發生計算，可節省成本約90萬元。

2）全年由于防碰繞障井口數增多，節省征用井場12個，可節省成本約200萬元，減少征地費用。

6 認識與結論

繞障點選擇是關鍵，叢式井的拖距是繞障的前提條件，必須在以后的工作中使其規范化。

1）繞障前的經驗預測工作很重要，準確預測可得出最合理的繞障設計方案，減少軌跡調整頻次，尤其是直井段防斜打直至關重要。建議采用適合該地區地層特點的鐘擺鉆具組合或四合一鉆具組合。

2）進行井身剖面優化設計，合理選擇造斜率和使用倒裝鉆具組合，有利于降低摩阻和扭矩。

3）采用MWD隨鉆監測鉆井技術，應加強數據庫的管理匯集工作，進一步做好測斜數據收集工作，能夠提高井眼軌跡控制精度。

4）無固相甲酸鹽聚合醇鉆井液具有良好的防塌能力和潤滑減阻效果,性能穩定、維護簡單、黏度切力較低,剪切稀釋性強,有利于減少環空壓力損耗,提高水力破巖作用,而且不會出現其他鉆井液體系加重劑沉淀問題。

5）對整個叢式井組，應加強正常的井組排序，減少施工難度，優化鉆具組合，優選鉆進參數，提高了機械鉆速、縮短了建井周期，節約了大量的鉆井投資，有效避免鉆井風險。

[1]彭 利,許少華,蔣建偉.淺談如何做好基層井控管理工作[J].石油工業技術監督,2015,31(4):40-43.

[2]張云濤,張鐵軍,田曉燕,等.華北油田井筒工程監督服務商的管理經驗[J].石油工業技術監督,2016,32(9):13-14,30.

[3]和鵬飛,呂 廣,程福旺,等.加密叢式調整井軌跡防碰質量控制研究[J].石油工業技術監督,2016,32(6):20-23.

[4]裴潤有,周生來,毛升好,等.油氣田建設工程質量監督管理的實踐與思考[J].石油工業技術監督,2015,31(8):1-3.

[5]夏天果,丁志敏,劉小林,等.總包模式下塔中高危井監督管理淺析[J].石油工業技術監督,2015,31(10):1-3.