永川-威遠深層頁巖氣水平段軌跡控制技術

摘要：永川、威遠深層頁巖氣橫向起伏變化大、儲層標志層不清晰，優質儲層厚度1.4～3.7m，常規導向工具難以滿足井眼軌跡控制要求，鉆進時易出靶框，優質儲層鉆遇率低。為確保在目的層最好的頁巖中穿行，從軌跡控制關鍵思路出發，對旋轉導向工具使用情況進行研究分析，優選水平段鉆具組合，以解決優質儲層鉆遇率低的問題。

關鍵詞：深層頁巖氣、水平段鉆進、優質儲層

0引言

永川-威遠地區陸相地層可鉆性較差，地層石英含量高，自流井中下部后地層穩定性差，多井次出現掉塊，處理時間長，海相石牛欄組較鄰區增加厚度300-400m，儲層埋深約4000m，相同鉆井液密度條件下鉆速相差50%以上，特別是上部-中部地層傾角最高達20°，鉆速提高后易井斜，防碰壓力大，且儲層龍馬溪組相同井場，標志點相差大，優質儲層垂深變化不一，地層傾角無變化規律。為解決能在優質儲層中鉆進，優化井眼軌跡優化設計，以提高優質儲層鉆遇率。

1井眼軌跡控制關鍵思路

水平段井眼軌跡控制是著陸進靶后在給定的靶體內鉆出的整個水平段的過程，除了經濟方面的要求外，水平段控制在技術方面的要求就是實鉆軌跡不得穿出地質導向提供的靶體之外。水平段控制的關鍵思想就是要“留有余地”。水平段控制的實鉆井眼軌道在豎直平面中是一條上、下起伏的波浪線，鉆頭位置距靶體上下邊界的距離是控制的關鍵。特別需要注意的是，當判定鉆頭到達邊界較近的某一位置，直至達到一個轉折點，然后才會按預想的要求發生變化。這種情況無論是對增斜還是降斜都存在。如果不考慮這種滯后現象，很有可能造成在進行調整的井段中出靶。因此對水平段的控制強調留有余地，就是分析計算這種滯后現象帶來的增量，保證在轉折點（極限位置）也不出靶，以留出足夠的進尺來確定調整時機，實施調控。

2水平段鉆具組合優選

“彎螺桿鉆具+MWD”彎螺桿鉆具組合在水平段滑動鉆進時摩阻問題突出，機械鉆速低于復合鉆進方式。因水平段滑動鉆進時常以調整井斜角為主要目的，為提高水平段鉆井速度并降低鉆井風險，最大限度發揮旋轉鉆進技術，需盡可能增加旋轉鉆進井段比例，減少滑動鉆進井段比例。而解決該問題的關鍵在于優化彎螺桿鉆具組合、優選鉆進參數，提高旋轉鉆進的穩斜能力。

2.1 彎螺桿+穩定器的選用

單彎螺桿鉆具常用的穩定器有螺旋穩定器和直筋穩定器。螺旋型穩定器可形成規范的計算直徑和可靠的支點，從而得到穩定的工具面和造斜率;但定向時鉆進阻力大，因此在井斜較大時不宜選擇螺旋穩定器。一般水平井用螺桿均選擇直筋型穩定器，以減少鉆進中的阻力，特別是連續造斜和全角變率較大時尤其如此。

1～1.25°單彎配上穩定器外徑210mm，具有較好的穩斜效果。1.25°以上單彎造斜率在2～5°/100m，穩斜效果較差。不加上穩定器時，造斜率較大4～8°/100m，不利于穩斜。因此，針對入靶后續施工情況可采用不同的螺桿彎度配合不同外徑的穩定器，以此實現降斜、增斜及穩斜的目的。

2.2水平段鉆具組合推薦

微降斜（-3-0）：Ф215.9mmPDC鉆頭+Ф172mm單彎螺桿（彎角1～1.25°，穩定器外徑209mm）+Ф210mm螺桿穩定器+浮閥+Ф127mm無磁承壓鉆桿+MWD短接+Ф127mm加重鉆桿×1柱+Ф127mm鉆桿

微增斜（0-3/3-7）：Ф215.9mmPDC鉆頭+Ф172mm單彎螺桿（彎角1.25～1.5°/1～1.5°，螺旋穩定器，外徑212mm）+（Ф208～Ф210mm螺桿穩定器（0-3））+浮閥+Ф127mm無磁承壓鉆桿+MWD短接+Ф127mm加重鉆桿×1柱+Ф127mm鉆桿

穩斜（-3-3）：Ф215.9mmPDC鉆頭+Ф172mm單彎螺桿（彎角1～1.25°器，螺旋穩定器，外徑210mm）+Ф206～Ф210mm螺桿穩定器+浮閥+Ф127mm無磁承壓鉆桿+MWD短接+Ф127mm加重鉆桿×1柱+Ф127mm鉆桿（可通過鉆井參數實現微增斜、微降斜）

3、旋轉導向鉆井技術

井眼軌跡優化設計綜合考慮了旋轉導向工具高造斜率能力、安全下套管、防碰繞障礙等要求，確定了造斜點下移至龍馬溪頂部，設計最大造斜率控制在8°/30m左右等關鍵參數，采用“三維變雙二維”的井眼軌跡設計思路，優化設計了井眼軌跡，高造斜率井段減少了400m，計算摩阻同比降低30%。

綜合應用地震和測井數據，精細建立鉆前地質導向模型，預設多個地質標志點，細化井眼軌跡控制方案。同時針對五峰組地層疏松、易垮塌、井眼擴大率高，旋轉導向系統造斜能力降低30%的特點，形成了“走產層中線”的軌跡控制方式，進一步提高旋轉導向儲層追蹤效果和鉆井速度，現場應用10口井，平均儲層鉆遇率超過90%。

4、總結

（1）根據水平段軌跡要求，調節增斜、降斜點，實現動態監管，減少軌跡調整次數，保證井眼軌跡平滑，提高平均機械鉆速。

（2）通過優化彎螺桿鉆具組合設計，優選鉆進參數，進一步提高水平段旋轉鉆進方式的穩斜能力。

（3）結合旋轉導向鉆井技術優勢，采用“三維變二維”井眼軌跡設計思路，優化井眼軌跡設計，形成“走產層中線”的軌跡控制方式，提高優質儲層鉆遇率。

參考文獻

[1]BurnamanMD，SmithS，XiaWW. Shale Gas Well Completions and Maximizing Gas Reservoirs[J].ChinaPetroleumExploration，2009，31（3）：65-86.

[2]白璟，劉偉，黃崇君，四川頁巖氣旋轉導向鉆井技術應用[ J ].鉆采工藝，2016，39（2）：9-12.

[3]朱化蜀，肖國益、徐曉玲、李果、郭治良等，深層頁巖氣三維水平井雙二維軌跡剖面力學仿真分析和應用[A]，2017年全國天然氣學術年會論文集.

作者簡介：付袁琴，1987年生，工程師，學士;主要從事鉆井工程工作。地址：（400042）重慶市渝中區大坪長江二路177-3號。E-mail：576399587@qq.com