榆樹林油田定向井鉆井提速配套技術(shù)

石昌森

（大慶鉆探工程公司鉆井二公司，黑龍江大慶163413）

榆樹林油田定向井鉆井提速配套技術(shù)

石昌森*

（大慶鉆探工程公司鉆井二公司，黑龍江大慶163413）

在榆樹林油田施工定向井組具有機械鉆速低、鉆頭選型不合理、軌跡控制難度大等難點，為了提高榆樹林油田定向井施工效率，縮短鉆井周期、降低鉆井成本，形成一套完整的定向井鉆井提速配套技術(shù)，進行了PDC鉆頭個性化設(shè)計和鉆井參數(shù)的優(yōu)選，針對區(qū)塊特點優(yōu)化設(shè)計了四段制井眼軌跡剖面類型，同時設(shè)計了雙?210mm穩(wěn)斜防卡鉆具組合，降低了井眼曲率變化幅度，提高了定向一次成功率，建立起了一套較好的定向井鉆井提速技術(shù)，取得很好的施工效果。

鉆頭優(yōu)選；剖面優(yōu)化；軌跡控制；鉆井提速

榆樹林油田1990年投入開發(fā)，開發(fā)層位主要為扶余油層和楊大城子油層。截至2012年12月底，其中扶楊二類油層采油速度0.60%，采出程度13.55%，綜合含水41.76%；年注采比1.79，累積注采比1.64。為減少占地和便于后期管理，以鉆定向井為首選，力爭實現(xiàn)少井高產(chǎn)、提高經(jīng)濟效益。

1 影響鉆井速度原因分析

1.1 鉆頭選型不合理

該區(qū)域的青山口組和泉頭組存在灰綠、棕紅色泥質(zhì)巖夾灰綠色砂質(zhì)巖，巖石硬塑性大，可鉆性級值高，普通PDC鉆頭機械鉆速低，并且難以實現(xiàn)穿越，嚴重影響施工效率。

1.2 軌跡剖面設(shè)計不合理

以往在榆樹林油田施工的定向井多采用直—增—穩(wěn)三段制軌跡剖面類型，但實際施工中1100m以后降斜率可達到（5°～6°）/100m，不能充分利用地層特點，不得不起用更好鉆具組合二次定向。

1.3 軌跡控制難度大

定向后井眼軌跡控制井段長（1700m左右），以往在該區(qū)域進行定向井穩(wěn)斜井段施工過程中，井斜或增、或降，需要頻繁的更換鉆具組合和調(diào)整鉆井參數(shù)，這樣才能保證中靶，增加了鉆井成本。

2 鉆井提速配套技術(shù)研究

2.1 PDC鉆頭和鉆井參數(shù)優(yōu)選

（1）個性化PDC鉆頭設(shè)計。榆樹林區(qū)塊屬于中硬地層，可鉆性級值高。本區(qū)塊定向井控制段長，要求鉆頭有長的保徑齒。因此我們積極與廠家聯(lián)合攻關(guān)，設(shè)計出R4624個性化PDC鉆頭（如圖1所示），該鉆頭具有如下特點：保徑齒相對較長，鉆井過程中能夠更換的扶正鉆頭，使井斜角和方位角保持不變；在主切屑尺后增加一排副尺，使鉆頭更具有抗沖擊性和研磨性；噴嘴和水槽都設(shè)置在鉆頭的中心內(nèi)錐面內(nèi)，更有利于保護鉆頭和實現(xiàn)井底的徹底清洗；鉆頭保徑齒占總布齒的20%～25%，更有利于實現(xiàn)快速鉆井。

（2）鉆井參數(shù)優(yōu)選。在定向井鉆井過程中，選擇合理的鉆井參數(shù)不僅能夠提高機械鉆速、縮短鉆井周期，而且還能夠使井眼軌跡控制更加精確，保證準確中靶，降低定向井鉆井施工綜合成本。

①直井段。為了更好的提高機械鉆速，降低鉆井施工風(fēng)險，直井段鉆進排量保持在32L/s以上；鉆壓保證在30～40kN；轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)數(shù)在200r/min以上。

②造斜井段。定向井段主要采用螺桿鉆具進行滑動鉆進，因此排量保證在34L/s以上，更利于返砂；鉆壓40kN左右，使鉆井工具面角更加穩(wěn)定。

③穩(wěn)斜井段和降斜井段。這個時期施工就是要更加井眼軌跡變化情況適當(dāng)?shù)恼{(diào)整鉆井參數(shù)，鉆進排量保持在34L/s以上；鉆壓保證在20～50kN；轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)數(shù)在200～268r/min。

2.2 井眼軌跡剖面優(yōu)化設(shè)計

在進行定向井井眼軌跡剖面優(yōu)化設(shè)計時，主要遵循下面幾個原則：一是在保證定向井施工安全的前提下，近可能的提高鉆井速度；二是盡可能利用地層的造斜規(guī)律，減小施工難度；三是有利于采油工程。在該區(qū)域以往施工的定向井基本上都是應(yīng)用三段制的“直—增—穩(wěn)”剖面，雖然這種軌跡剖面類型操作方便，但是通過對這一區(qū)域定向井施工資料進行分析發(fā)現(xiàn)三段制剖面穩(wěn)斜段因地層因素往往有降斜趨勢，為了實現(xiàn)中靶要求往往需要二次上車定向。因此在原有三段制軌跡剖面基礎(chǔ)上結(jié)合該區(qū)域地層特點設(shè)計了“直—增—穩(wěn)—降”四段軌跡剖面類型。四段制軌跡剖面類型的典型特點是重復(fù)利用了地層的增、降斜規(guī)律。這樣，由于有了降斜井段，定向施工后的穩(wěn)斜井段變短了，在設(shè)計降斜井段時充分利用地層的降斜規(guī)律，能夠更好地控制井眼軌跡，實現(xiàn)一次定向成功。

圖1 個性化PDC鉆頭示意圖

2.3 井眼軌跡控制技術(shù)研究

在榆樹林施工的定向井，定向后井眼軌跡控制井段長（1700m左右），在以前該區(qū)塊井眼軌跡控制中,多采用戰(zhàn)區(qū)內(nèi)定向井施工的穩(wěn)斜井段鉆具組合，主要有下面2種：

（1）1#穩(wěn)斜組合：?215mmPDC鉆頭+?198mm螺扶+?159mm無磁鉆鋌+?198mm螺扶+?159mm鉆鋌+?198mm螺扶+?159mm鉆鋌+?127mm鉆桿。

（2）2#穩(wěn)斜組合：?215mmPDC鉆頭+?198mm螺扶+?159mm無磁鉆鋌+?159mm鉆鋌+?198mm螺扶+?159mm鉆鋌+?198mm螺扶+?159mm鉆鋌+ ?127mm鉆桿。

在榆樹林油田定向井施工中，應(yīng)用上述2種鉆具組合雖然能夠保證中靶，但是需要頻繁的起下鉆調(diào)整鉆具組合和鉆井參數(shù)，同時也容易引起狗腿度局部過大，影響完井施工作業(yè)，增加井下風(fēng)險。

為了改變井眼軌跡控制的被動，提高鉆井效率，通過對該區(qū)塊第一批鉆井施工的摸索，決定在定向施工完成后才有小角度螺桿+無線隨鉆測斜儀鉆進至嫩一段，再起鉆更換鉆具組合；同時根據(jù)下步地層傾角情況，我們設(shè)計應(yīng)用了2號雙?210mm穩(wěn)斜防卡鉆具組合。穩(wěn)斜鉆具組合：?215mmPDC+?210mm螺扶+ ?159mm無磁鉆鋌+?159mm鉆鋌+?210mm螺扶+ ?159mm鉆鋌+?198mm螺扶+?159mm鉆鋌+ ?127mm鉆桿。

通過應(yīng)用2號雙?210mm穩(wěn)斜防卡鉆具組合，降低了井眼曲率變化幅度，提高了定向一次成功率，大幅度縮短了建井周期。

3 現(xiàn)場施工效果

2012年，我公司在榆樹林油田共施工定向井24口，平均井深2354m，平均機械鉆速31.56m/h，平均鉆進周期11.35d，相比2011年以前施工的定向井機械鉆速提高24.25%，鉆進周期縮短21.72%，軌跡控制均達到一次定向成功，達到了鉆井提速的目的，數(shù)據(jù)對比如表1所示。

表1 數(shù)據(jù)對比表

4 結(jié)論（1）設(shè)計出了適合榆樹林油田定向井施工的R4624型PDC鉆頭，提高了施工效率。

（2）根據(jù)地質(zhì)特點優(yōu)化設(shè)計出四段制軌跡剖面類型，更好地指導(dǎo)了具體施工。

（3）通過雙?210mm穩(wěn)斜防卡鉆具組合的應(yīng)用，實現(xiàn)了復(fù)合鉆井后一趟鉆完鉆。

（4）形成了一套榆樹林油田定向井鉆井提速配套技術(shù)。

[1]韓志勇.定向井設(shè)計與計算[M].北京:石油工業(yè)出版社,1989.

[2]韓志勇.三維定向井軌道設(shè)計和軌跡控制的新技術(shù)[J].石油鉆探技術(shù),2003,31(5):1-37.

[3]佟長海，江宇.定向井的中靶分析[J].石油鉆探技術(shù),1993,21 (1):60-61.

[4]劉修善,王珊,賈仲宣,等.井眼軌道設(shè)計理論與描述方法[M].哈爾濱:黑龍江科學(xué)技術(shù)出版社,1993.

[5]于文波.提高中深定向井鉆井速度的研究[J].內(nèi)蒙古石油化工,2012（13）.

TE243

B

1004-5716(2015)05-0031-03

2014-10-24

石昌森（1980-），男（漢族），黑龍江雙城人，工程師，現(xiàn)從事定向井軌跡控制工作。