水平井鉆井軌跡控制研究與分析

張冬季(長(zhǎng)城鉆探工程有限公司鉆井技術(shù)服務(wù)公司，遼寧 盤錦 124010)

近年來(lái)，為了有效提升油田的開發(fā)效果，進(jìn)一步加大開發(fā)效益，我國(guó)的油田一直在開展各類型的鉆井完井技術(shù)。針對(duì)低壓、低滲、低產(chǎn)的油藏來(lái)說(shuō)，水平井鉆井技術(shù)更為適合，經(jīng)多年研究，目前已經(jīng)形成了獨(dú)具特色的水平井鉆井技術(shù)。

1 水平井鉆井概述

水平井根據(jù)半徑劃分可以分成三種類型，分別是短半徑水平井、中半徑水平井和長(zhǎng)半徑水平井。不同的水平井種類其造斜率各不相同，采用的水平井鉆具也不同。其中，短半徑水平井的造斜率為1/m-10/m，采用的水平井鉆具其水平位移較小，鉆具包括鉸接馬達(dá)和撓性鉆桿，完井以后可以出現(xiàn)多處裸眼；中半徑水平井的造斜率為6/30m-20/30m，采用的水平井鉆具其水平位移較大，鉆具為常規(guī)鉆具，包括彎外殼和導(dǎo)向鉆具，完井可采用常規(guī)技術(shù)，具體方式根據(jù)油田實(shí)際狀況決定；長(zhǎng)半徑水平井的造斜率為2/30m-6/30m，采用的水平井鉆具其水平位移較大，鉆具采用常規(guī)鉆具，包括彎外殼和彎外頭及多個(gè)穩(wěn)定器，完井可采用常規(guī)技術(shù)，具體方式由油田狀況決定。

想要控制水平井鉆井軌跡，首先要明確水平井靶區(qū)的概念，水平井的靶區(qū)通常是一個(gè)柱狀靶，在目的層設(shè)計(jì)好軌道，以水平井眼軌道的軸線當(dāng)作軸。橫截面通常是矩形或圓形。該柱狀靶由無(wú)數(shù)個(gè)法面平面組成，各個(gè)法面平面互相平行，所以這是一個(gè)矢量中靶，想要控制好水平井井眼軌跡，就是按照實(shí)際要求，根據(jù)設(shè)計(jì)全部中靶。

2 水平井鉆井軌跡控制特點(diǎn)

進(jìn)行水平井鉆井過(guò)程中，工程設(shè)計(jì)往往是根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)與理論相結(jié)合，確定合適的鉆具組合。伴隨著經(jīng)驗(yàn)逐漸增多，理論逐漸深化，鉆具組合實(shí)際鉆好的井眼軌跡跟期望軌跡會(huì)越來(lái)越接近，但是考慮到井下條件頗為復(fù)雜而且變化性較大，那么期望軌跡和實(shí)際軌跡的重合性也是有限的。實(shí)際軌跡往往會(huì)出現(xiàn)各類提前、落后、適中、斜角大小超前滯后等問題。

若是實(shí)際鉆井軌跡點(diǎn)出現(xiàn)了超前，那么就會(huì)縮短靶前位移，這個(gè)時(shí)候井斜角會(huì)增大，同時(shí)穩(wěn)斜鉆達(dá)目的層產(chǎn)生的位移便會(huì)超過(guò)目標(biāo)窗口，造成延遲入靶，或是直接在窗口的位置脫靶；若是軌跡點(diǎn)的位置適中，井斜角大小較為適中，那么實(shí)際軌跡和設(shè)計(jì)軌跡重合度是相對(duì)較高的，這是比較理想的狀態(tài)，但是井斜角若是發(fā)生了超前，那么就必須加長(zhǎng)穩(wěn)斜段，進(jìn)而造成入靶延遲，在窗口的位置發(fā)生脫靶；若是實(shí)際軌跡點(diǎn)出現(xiàn)落后，那么靶前位移必然要加長(zhǎng)，這個(gè)時(shí)候井斜角便會(huì)減小，必須盡量提升造斜率，進(jìn)而有效調(diào)整位移增量和井眼垂深之間的關(guān)系，造斜率必須提高。

經(jīng)過(guò)實(shí)踐證明，若是實(shí)際的軌跡點(diǎn)位置與設(shè)計(jì)軌道相比稍微落后，只要保證井斜角合適，那么井眼軌跡也是可以控制的。實(shí)際上水平井造斜段的軌跡控制就是控制軌跡點(diǎn)的位置和矢量方向，若是井身剖面沒有設(shè)計(jì)穩(wěn)斜段，就要綜合控制軌跡點(diǎn)。

3 水平井鉆井軌跡控制技術(shù)

3.1 直井段控制技術(shù)

直井段是水平井施工中的基礎(chǔ)部分，該段井眼軌跡控制技術(shù)將直接影響到后續(xù)的施工。直井段最重要的任務(wù)就是做好防斜，保證打直，具體來(lái)說(shuō)就是保證井眼軌跡成為一條鉛垂線，但是，在實(shí)際施工期間，并不能達(dá)成這一目標(biāo)，必然會(huì)出現(xiàn)井斜角，那么我們需要做的就是將其控制在一個(gè)可以接受的范圍之內(nèi)，保證不對(duì)后續(xù)的施工造成影響。針對(duì)這一問題，我們需要根據(jù)鉆具組合防止井斜角過(guò)大，例如，鐘擺鉆具組合就應(yīng)該設(shè)計(jì)合理的參數(shù)，保證足夠的鐘擺力，避免井斜角出現(xiàn)，所以，實(shí)際施工期間往往多采用鐘擺鉆具。若是實(shí)際施工期間采用的是PDC鉆頭，那么鉆井參數(shù)要盡量保證高轉(zhuǎn)速和低鉆壓，鉆具組合不能發(fā)生彎曲，避免打直效果受到影響，為后續(xù)的著陸段打好基礎(chǔ)。

3.2 著陸段控制技術(shù)

著陸段的軌跡控制就是根據(jù)設(shè)計(jì)軌跡的標(biāo)準(zhǔn)要求將井斜角從0調(diào)整到規(guī)定值，達(dá)到目的層，進(jìn)而順利到達(dá)靶點(diǎn)，為了保證這個(gè)過(guò)程的順利進(jìn)行，需要對(duì)下列幾點(diǎn)內(nèi)容做好保證：造斜工具要保證略高忽低，選擇合適的角度，綜合參考地層的實(shí)際巖性、走向、地溫梯度，保證造斜率的穩(wěn)定；造斜施工早期要保證先高后低，實(shí)際的造斜率要比設(shè)計(jì)的造斜率稍高，一方面減低后期造斜率，另一方面又保證后期造斜率的穩(wěn)定；工程師施工期間要保證寸高必爭(zhēng)，時(shí)刻關(guān)注垂深、位移以及井斜三者間的關(guān)系；造斜早期就要擺正方位，避免閉合方位出現(xiàn)偏差；水平井設(shè)計(jì)期間要設(shè)計(jì)一段穩(wěn)斜探頂，選擇合適的井斜角度；完成以上工作后，做好矢量入靶，期間一定要控制好井斜角以及方位角，方便施工順利達(dá)成。

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，水平井鉆井軌跡控制過(guò)程中，現(xiàn)場(chǎng)的施工人員要具備豐富的理論知識(shí)和足夠的現(xiàn)場(chǎng)施工經(jīng)驗(yàn)，這樣才能解決施工現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)突發(fā)狀況時(shí)，也能保證順利中靶，中靶以后才能保證實(shí)際鉆井井眼軌跡能夠在目的層中穿行，進(jìn)而有效提高油層鉆遇率。

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