塔里木油田金躍104超深定向鉆井實踐與認知

龐茂源 王兵 宋春光 仇常凱 張勁松

摘要：金躍104井是塔里木油田阿克蘇地區沙雅縣境內的一口長裸眼超深定向井，設計井深7334.6m，造斜點為7000m，定向前裸眼段長達5520m，刷新了渤海鉆探定向井公司服務最深造斜點記錄。分析了金躍104長裸眼定向井，定向滑動鉆進摩阻大，軌跡控制較難;阿克蘇輪南地區奧陶系油藏的儲層類型以裂縫孔洞型、洞穴型為主普遍含有H2S且目的層碳酸鹽巖易發生井漏、井噴施工中易出現井下復雜等技術難點。鉆井過程中通過采取優選鉆具組合.調整泥漿性能，優化井眼軌跡控制技術，井下復雜的預防與處理等技術措施，順利完成該井施工，為今后該地區長裸眼超深定向井鉆井提供了實踐經驗。

關鍵詞：超深定向;長裸眼段;高溫 高壓;導向馬達;測量;控制

1?前言

金躍104井是由塔里木石油勘探指揮部第四勘探公司70520鉆井隊承包的一口深定向三段制井，該井由渤海鉆探定向井公司負責定向井施工。設計為：造斜點7000m;穩斜點7212m，井斜26.00°，方位233.33°.狗腿度3.68°/30m，穩斜至井底7334.6，井斜26.00°，方位233.33°.靶點7273.41m，靶半徑為10m;設計井深7334.60m，設計完鉆垂深7315m，位移101.01m。

2?基本情況

金躍104 井位于新疆維吾爾自治區阿克蘇地區沙雅縣境內井區位于塔里木河中游南岸洪泛平原與渭干河沖積平原交匯區，構造位置為塔里木盆地塔北隆起輪南低凸起西斜坡構造。鉆探目的層位是奧陶系一間房組。一間房組一段發育地震特征為“串珠”狀的裂縫孔洞型巖溶儲層。根據金躍井區的已完成直井的實鉆資料。金躍104井鉆遇地層有新生界第四系、新近系、古近系：中生界白堊系、侏羅系、三疊系;古生界志留系、奧陶系。斜井段鉆進在古生界奧陶系，奧陶系巖性為泥巖、灰質泥巖、泥質灰巖、泥灰巖與厚層狀褐灰色、灰色灰巖、泥質灰巖互層夾中厚-厚層狀灰質泥巖

3 技術難點

3.1 工程施工難點

（1）二開直井段的防斜打直，如果直井段位移過大，不僅影響造斜段的施工，增加扭方位井段，并可能造成更多的井下復雜。本井在鉆進時保證實鉆軌跡與設計軌跡吻合。

（2）裸眼井段長，造斜點深，隨著斜井段的增加，摩阻力增大，定向滑動鉆進時“托壓”和阻卡現象加劇，由于井深、摩阻扭矩難以控制，難以確定合理的鉆壓，穩斜角小30°，全面鉆進過程中方位有可能不穩定，產生較大漂移增加定向調整工作，加大了軌跡控制的難度。在滑動鉆進時，隨著井斜的增大，鉆具貼在井眼下井壁上，鉆壓小傳不到鉆頭上，需要增大鉆壓，然而，當鉆壓達到一定值時會突然釋放壓力，動力鉆具停止轉動，造成憋泵，定向滑動施工難度大，活動鉆具頻繁，工具面不穩，定向滑動鉆進困難。

（3）二開定向前裸眼井段長達5 520m，鉆柱受力復雜.鉆進過程中摩阻、扭矩較大，易發生斷鉆具事故和卡鉆等井下復雜情況。

（4）根據地質資料，金躍104 井儲層為縫洞型儲層，由于巖溶縫洞系統非均質性強，連通性無法準確預測，地層環境復雜高溫、高壓以及含硫化氫的施工環境為井下施工安全、儀器設備運行狀態、無線隨鉆儀器信號傳輸能力帶來一定的挑戰對技術服務質量要求很高

據此預測，本井完鉆時井底溫度163℃左右，測井溫度較實際溫度低15℃左右。高溫環境已經超出一般類型的普通MWD無線隨鉆傳輸儀器的承受范圍，有可能導致井斜、方位、工具面信號傳輸滯后增加了施工難度。

4.施工技術措施

4.1 優化軌跡剖面

在滿足一般定向井設計要求的同時超深定向井井眼軌道優化設計應著重從以下四個方面考慮最大限度地滿足開發要求;針對地層特點合理設計鉆井液性能參數，確保井眼質量和安全;以摩阻、扭矩最小為原則，合理確定靶前位移、造斜率等關鍵設計參數，最大限度地降低施工后期滑動鉆進難度;制定井下安全鉆井配套技術措施

定向井施工小組到達現場后根據上部直井段多點數據（存在正位移）認真分析甲方工程設計了解地質目的及中靶要求后在滿足原設計要求的前提下使用LANDMARK等專業軟件優化井身軌跡后上報甲方獲批準，將原設計中3.68°/30m狗腿度降低至2.96°/30m在符合地質中靶要求的情況下降低狗腿度，減少滑動鉆進進尺，達到了縮短鉆井周期又有利于井下安全的目的。

4.2 優選工具類型及鉆具組合

工欲善其事，必先利其器。針對金躍104井鉆井及地質情況，定向井公司下入了185mm1.5°立林高溫馬達、solar175高溫進口儀器確保井下高溫高壓的環境下儀器鉆具的正常工作，防止馬達脫膠或儀器無信號造成起鉆。

考慮到定向工作前的大段裸眼以及直井段曾經多次發生過卡鉆現象，通過WELLPLAN預測管柱摩阻扭矩，決定井下動力鉆具組合中不下入欠尺寸扶正器，用加重鉆桿替代鉆鋌，初始定向采用牙輪鉆頭，后期鉆頭優選使用六刀翼PDC，保證工具面的穩定連續性，確保初始定向成功第一趟鉆成功打出井斜趨勢做到保證井下安全的情況下滿足軌跡造斜率要求。

4.3 井眼軌跡控制

（1）二開造斜段施工時選擇耐高溫的185mm七頭高效能螺桿保證鉆具造斜能力要比設計造斜率高20%為宜，提高軌跡控制的主動性，滑動鉆進與復合鉆進相結合，控制井眼軌跡盡量接近設計軌跡線，鉆進中執行打一劃二的技術措施，確保井眼清潔軌跡圓滑。三開鉆進中使用高效能的135mm螺桿鉆具+六刀翼PDC鉆頭，提高單趟鉆進尺，施工中及時的對實鉆軌跡進行測量、預測，準確把握鉆具造斜規律，盡可能的采用復合鉆進方式，減少定向滑動鉆進井段，達到了復合增斜三開井段一趟鉆打完進尺，無滑動鉆進滿足精確中靶要求（預測復合增斜中靶半徑<5m）極大的提高了鉆井速度。

（2）在斜井段鉆進過程中，降低摩阻扭矩的措施：①盡量簡化鉆具結構，使用斜坡鉆桿、降低下部鉆具重量，減少鉆具與井壁的接觸面積;②提高泥漿潤滑性，定期加入潤滑劑，該井造斜段施工時調整泥漿性能，向泥漿中加入復合潤滑劑，對降低摩阻、減少“托壓”有重要意義

③ 施工中從工程措施和泥漿性能著手。及時清除巖屑床，保持井眼清潔和井壁穩定

4.4 井下復雜的預防處理

①該井造斜點深，優化井眼剖面，使軌跡圓滑，斜井段采用滑動鉆進和復合鉆進相結合.避免產生過大的狗腿度，確保井眼規則

②滑動鉆進工況中拖壓嚴重及時采取措施加入潤滑劑或者活動鉆具，防止鉆壓噸位過大時托壓釋放損害鉆井設備或者長時間托壓進尺慢產生壓差卡鉆保證井下安全

③防鍵槽卡鉆，減少起下鉆次數，通過狗腿較大的井段，控制上提拉力：

④要求提高泥漿的懸浮能力能及攜巖性能，根據鉆進情況，通過短程起下鉆、分段洗井、定期泵入稠塞，及時清除巖屑床

5、經驗總結

（1）塔里木油田金躍104超深定向井裸眼段長，定向施工過程中存在嚴重“托壓”、工具面難穩定等不利因素.對定向施工造成一定的困難，并影響動力鉆具的造斜率。調整泥漿性能，及時向泥漿中混入原油，對降低摩阻、減少“托壓”具有良好的效果;

（2）優化軌跡設計，盡可能的減少定向滑動調整井段，使井眼軌跡平滑過渡，減小摩阻扭矩，保證施工的順利

（3）杜絕不合格鉆具入井，并定期倒換鉆具;

（4）長裸眼定向井鉆井過程中，采用螺桿+PDC鉆頭復合鉆井技術可以提高鉆井效率，減少井下復雜情況和事故的發生。

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