大位移鉆井軌跡控制技術(shù)與參數(shù)優(yōu)化

高連偉

摘 要：針對(duì)近年來(lái)鉆遇復(fù)雜地層的特點(diǎn)和鉆井軌跡控制難點(diǎn)，分析井眼各井段軌跡數(shù)據(jù)及軌跡控制難點(diǎn)，闡述各段井眼軌跡控制技術(shù)措施，優(yōu)化鉆井參數(shù)，合理控制井身軌跡，成功鉆達(dá)目的層并順利完成各井的施工，優(yōu)選井眼軌跡控制技術(shù)，為今后的調(diào)整井及二期開(kāi)發(fā)施工，提高軌跡控制能力，提高施工工程質(zhì)量，從而提高整體效益。

關(guān)鍵詞：大位移鉆井；底部鉆具組合；軌跡控制

1 井眼軌跡控制技術(shù)

以某井臺(tái)為例，其所在油田開(kāi)發(fā)方案共布6口井，其中定向井5口及水平井1口，（1）六口井的造斜點(diǎn)高，地層軟，造斜段在450m井段，在通井或下鉆過(guò)程中，在造斜段容易發(fā)生遇阻后采取劃眼手段而鉆出新井眼。（2）1000m以上地層成巖性差，注意防塌、防黏附性卡鉆；鉆遇不整合面時(shí)，應(yīng)注意防斜防漏。叢式井組按工程設(shè)計(jì)井位排序進(jìn)行施工，防碰繞障難度大。（3）下部地層復(fù)雜，可鉆性差，存在著易斜、易漏、易塌。（4）312m井段不僅深度較深而且裸眼段較長(zhǎng)（超過(guò)2000m），摩阻大、扭矩和泵壓高，井眼清潔和快速鉆進(jìn)困難。軌跡控制段長(zhǎng)、方位漂移變化相對(duì)較大等因素造成扭方位頻繁。（5）長(zhǎng)穩(wěn)斜段軌跡控制困難，對(duì)于水平井，還需在下部井段進(jìn)行增斜扭方位施工；在鉆井過(guò)程中鉆具和電測(cè)儀器可能會(huì)發(fā)生疲勞刺漏斷落、阻卡等復(fù)雜情況。（6）目的層，中靶半徑30 m，中靶質(zhì)量要求高。因此，要控制好井眼軌跡，必然要進(jìn)行增、降斜或調(diào)整方位作業(yè)，而在井比較深的情況下，增加了施工的難度。

2 鉆具組合設(shè)計(jì)

叢式井鉆井的鉆具組合都為井下動(dòng)力鉆具，采用MWD 隨鉆測(cè)量配合動(dòng)力鉆具的導(dǎo)向

鉆井系統(tǒng)，使用滑動(dòng)導(dǎo)向復(fù)合鉆井技術(shù)，一套鉆具組合可以完成上直、定向、增斜、穩(wěn)斜、降斜等多種工序。根據(jù)實(shí)際井眼軌跡情況可以即時(shí)進(jìn)行軌跡調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)上提造斜點(diǎn)、降低井斜角、提高定向速度，延長(zhǎng)穩(wěn)斜段、縮短降斜段、減少扭方位次數(shù)，防碰、繞障井通過(guò)一次或多次定向調(diào)整軌跡，再次定向達(dá)到中靶目的。

3 井眼軌跡控制技術(shù)

3.1直井段。定向井、水平井直井段的井身軌跡控制原則是防斜打直。如果直井段不直，當(dāng)鉆至造斜點(diǎn)時(shí)，造斜點(diǎn)處有一定井斜角而影響定向造斜的順利完成，且因上部井段的井斜造成的位移影響下一步井身軌跡的控制。若造斜點(diǎn)處的位移是負(fù)位移，為了達(dá)到設(shè)計(jì)要求，會(huì)造成在實(shí)際施工中需要比設(shè)計(jì)更大的造斜率和更大的最大井斜角度；如果是正位移則情況恰好相反。若造斜點(diǎn)處的位移是向設(shè)計(jì)方向兩側(cè)偏離的，就會(huì)將一口兩維定向井變成了一口三維定向井，同時(shí)也會(huì)造成下一步井身軌跡控制的困難。對(duì)于叢式井的直井段發(fā)生井斜，不僅會(huì)造成普通定向井中所存在的危害，還會(huì)造成叢式井中兩口定向井的直井段井眼相碰的施工事故，造成新老井眼同時(shí)報(bào)廢。直井段防斜打直與已鉆井防碰繞障，為了保證該井段中直井段防斜打直快速鉆井，同時(shí)鉆至造斜點(diǎn)進(jìn)行造斜作業(yè)，該井段使用井下動(dòng)力鉆具，MWD 隨鉆測(cè)斜儀配合動(dòng)力鉆具的導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)。在鉆進(jìn)過(guò)程中，密切注意泵壓及扭矩的變化，循環(huán)泵壓與工作泵壓之差不超過(guò) 1.0 ～ 2 MPa，出現(xiàn)蹩泵立即降低排量并將鉆具提離井底，每鉆完一柱劃眼1～2次，正常后接單根，通過(guò) MWD 測(cè)斜數(shù)據(jù)對(duì)所鉆井眼井斜及時(shí)跟蹤監(jiān)測(cè)。

從施工效果來(lái)看，使用螺桿鉆具應(yīng)用復(fù)合鉆井技術(shù)，保證直井段防斜打直。

3.2 造斜段。針對(duì)造斜點(diǎn)高，地層軟，在通井或下鉆過(guò)程中在造斜段容易發(fā)生遇阻后采取劃眼手段而鉆出新井眼。所以，在該井段短起下鉆、通井過(guò)程中遇阻采取劃眼方式通過(guò)時(shí)需防止鉆出新井眼。在造斜過(guò)程中，采用滑動(dòng)鉆進(jìn)與旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)結(jié)合的方式緩慢增斜，按設(shè)計(jì)的造斜率造斜。為保證井眼軌跡平滑，造斜率先低后高，嚴(yán)格控制井眼軌跡，避免出現(xiàn)過(guò)大的狗腿度；盡量避免在造斜段某一點(diǎn)較長(zhǎng)時(shí)間鉆具靜止循環(huán)。下鉆遇阻時(shí)，不可硬壓，應(yīng)及時(shí)采用 MWD 找工具面，找準(zhǔn)工具面后，采用正常排量活動(dòng)鉆具，拉順一單根后，停泵下放鉆具看是否能順利通過(guò)。如果不能通過(guò)，則測(cè)斜檢查井斜和方位是否鉆出新井眼，并在繼續(xù)利用 MWD 找工具面滑動(dòng)鉆具的過(guò)程中，可以結(jié)合小排量、低轉(zhuǎn)速和零鉆壓劃眼。需要注意的是井下有泥漿馬達(dá)，在沒(méi)有找準(zhǔn)工具面時(shí)，在開(kāi)泵下放鉆具的同時(shí)必須轉(zhuǎn)動(dòng)鉆具；通過(guò) MWD 測(cè)斜檢查，如果發(fā)現(xiàn)鉆出新井眼，應(yīng)極力找出老井眼，并上下提拉到暢通，或根據(jù)情況打水泥塞封住新老井眼，重新造斜。

3.3穩(wěn)斜段。（1）該井段鉆遇的巖性主要以大段的泥巖和砂泥巖互層為主，夾有煤層，性脆，易水化垮塌，垂深2000 m 以后，巖石壓實(shí)程度增加，可鉆性逐漸變差。為了能一趟完成該井段鉆井采用 PDC 鉆頭，選用BEST產(chǎn)型號(hào)為M19 RS PDC 鉆頭，該類鉆頭具有自銳性聚晶金剛石（即復(fù)合片）切削齒、大復(fù)合片優(yōu)化布齒及深刀翼結(jié)構(gòu)，在軟到中硬地層中可獲得較高的機(jī)械鉆速。在鉆進(jìn)過(guò)程中，MWD 隨時(shí)監(jiān)測(cè)井眼軌跡，根據(jù)設(shè)計(jì)的井眼軌跡，為保證軌跡圓滑，及時(shí)調(diào)整，滑動(dòng)導(dǎo)向鉆進(jìn)。（2）旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，在鉆進(jìn)過(guò)程中，MWD 隨時(shí)監(jiān)測(cè)井眼軌跡，根據(jù)設(shè)計(jì)的井眼軌跡，為保證軌跡圓滑，及時(shí)調(diào)整。本井段關(guān)鍵點(diǎn)：中靶、井眼清潔、防卡及防塌、保護(hù)氣層、防止套管磨損、下尾管時(shí)保護(hù)尾管?？傊诜€(wěn)斜段井眼軌跡控制中加強(qiáng)各方對(duì)鉆井實(shí)時(shí)參數(shù)的監(jiān)控和分析。嚴(yán)格控制調(diào)整好泥漿性能，特別是低轉(zhuǎn)速黏切性能；若出現(xiàn)處理問(wèn)題或處理不好，則應(yīng)排放掉一部分老漿，替入新漿進(jìn)行調(diào)整。原則上，起鉆困難時(shí)，不應(yīng)過(guò)提太多，應(yīng)盡量開(kāi)泵正倒劃眼暢通（每次應(yīng)起出一個(gè)立柱多半個(gè)單根，沒(méi)問(wèn)題后再下放作坐卡瓦卸立柱），倒劃眼時(shí)扭矩變化大，應(yīng)視嚴(yán)重程度嚴(yán)格控制上提速度；下鉆困難時(shí)，不應(yīng)下壓太多，采取開(kāi)泵轉(zhuǎn)動(dòng)的辦法通過(guò)（但應(yīng)與定向井人員配合，避免劃出新眼）。若返出不正常致使井壁有較多巖屑堆積或鉆井時(shí)摩阻及扭矩不正常時(shí)，應(yīng)視情況每 400 ～600m短起下一次（循環(huán)前視情況泵入適量稠泥漿）以求井眼通暢，或采取鉆具靜止使用相對(duì)鉆進(jìn)轉(zhuǎn)速較高的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)15分鐘左右以破壞巖屑床，再活動(dòng)循環(huán)清砂。盡量控制井眼軌跡的全角變化率（狗腿）不應(yīng)超過(guò)4度。對(duì)狗腿度較大處采取多拉多劃的機(jī)械手段，保持井眼軌跡平滑。

3.4增斜段。開(kāi)始增斜后進(jìn)入水平段，先下ST307BD PDC 鉆頭。滑動(dòng)導(dǎo)向交替旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，按設(shè)計(jì)要求調(diào)整井斜和方位。

3.5降斜段。在本井降斜井段主要在該井 311.1mm 井段，所以該井段使用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆具與 PDC鉆頭，泵壓17～18MPa，轉(zhuǎn)速 100～150 r/min，扭矩 7～19 klb-ft。

3.6扭方位段。為不使扭方位鉆進(jìn)增加摩阻和扭矩，力爭(zhēng)使軌跡平穩(wěn)過(guò)渡，滑動(dòng)與旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)進(jìn)尺比為1：8.5。

4 結(jié)論與建議

（1）對(duì)于叢式井組，井槽位置已確定，應(yīng)當(dāng)將位移大的井放在外圍，造斜點(diǎn)相對(duì)高；位移小的井放在內(nèi)部，造斜點(diǎn)相對(duì)低。相鄰兩口井的造斜點(diǎn)應(yīng)該上下錯(cuò)開(kāi)50 ～100 m。（2）定向井一般都采用井下動(dòng)力鉆具，滑動(dòng)導(dǎo)向復(fù)合鉆井技術(shù)一套鉆具組合可以完成上直、定向、增斜、穩(wěn)斜、降斜等多種工序。可以上提造斜點(diǎn)、降低井斜角、提高定向速度，延長(zhǎng)穩(wěn)斜段、縮短降斜段、減少扭方位次數(shù)。方位飄移即時(shí)進(jìn)行軌跡調(diào)整。防碰、繞障井通過(guò)一次或多次定向調(diào)整軌跡，再次定向達(dá)到中靶目的。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王恒.灘海大位移樁斜147井軌跡控制技術(shù)[J]. 西部探礦工程，2007（12）：90-92.