小井眼三維繞障定向井井眼軌跡控制技術與實踐

王偉

（中石化華北石油工程有限公司五普鉆井分公司 河南新鄉(xiāng) 453000）

小井眼三維繞障定向井井眼軌跡控制技術與實踐

王偉

（中石化華北石油工程有限公司五普鉆井分公司 河南新鄉(xiāng) 453000）

同常規(guī)三維繞障定向井相比，小井眼三維繞障定向井井眼軌跡控制精度更高，安全風險更大，操作難度系數(shù)也比較大。中石化華北工程石油公司五普鉆井公司在實際操作過程中對于這方面進行了深入分析，工作人員結合實際情況從測量方法選用、鉆井參數(shù)優(yōu)選、鉆具組合優(yōu)化等方面對小井眼三維繞障定向井經(jīng)驗軌跡控制進行了分析。

三維繞障；小井眼；軌跡控制

當前在石油鉆井過程中小井眼的應用范圍是非常廣泛的，現(xiàn)有井側鉆和加深、小井眼水平井是其中非常典型的應用領域。本文將結合五普鉆井公司小井眼定向井三維繞障定向井井眼軌跡控制情況來進行深入分析。

1 小井眼鉆井難點

小井眼在實際施工過程中存在著不少情況，從當前公司小井眼井施工情況來看，不僅要考慮普通小井眼井的技術難題，同時還需要注重鉆具、井眼軌跡、繞障以及地層等因素。對于這些因素都需要進行認真考察。

從鉆具的角度來看，小尺寸鉆具剛度比較小，對于鉆井參數(shù)也是非常敏感的。當鉆壓過大的時候，方位變化率和井斜都將會變大；相反當鉆壓太小的時候，機械鉆速將會變低，整體效益最終會受到影響。在實際工作中工具面受鉆壓影響是非常大的，當鉆壓不穩(wěn)定的時候往往會導致工具面出現(xiàn)亂竄現(xiàn)象。從井眼軌跡的角度來看，在由于井斜比較大，方位變化比較大，從而使得井眼軌跡變得非常復雜。鉆具也將會出現(xiàn)多處彎曲的現(xiàn)象，最終會導致摩阻及扭矩增加，定向將會變得非常困難，如果控制不好此時還容易出現(xiàn)復雜井況。

當前在實際測試過程中對于地層因素對井眼軌跡的影響規(guī)律還不是非常清楚，這樣在軌跡控制過程中實際上就是增加了不確定性。隨鉆測試儀器外徑也是會受到小井眼影響的，在小井眼影響下利用直徑較小的無磁鉆鋌的內徑限制，狹小的空間都將會對儀器壽命及性能提出更高要求。

2 鉆井技術

對小井眼三維繞障定向井鉆井技術進行科學分析有重要意義。通過對這方面的分析將有助于實現(xiàn)順利鉆井。從公司實際情況來看，在工作中往往是要采用一套鉆具組合完成造斜、穩(wěn)斜、降斜、扭方位等工序，利用一套鉆具組合實際上效果將會是非常明顯的。本文將從以下幾個方面來對鉆井技術進行分析：

2.1 鉆具選擇

鉆具能否實現(xiàn)科學選擇將會直接影響到整個工作質量。因此對此就應該采取專門措施。首先就是要對井下動力鉆具來進行選擇。工作人員主要選擇的是滑動鉆進和轉盤復合鉆進相結合的方式來進行鉆進。在實際鉆進過程中則是要進行連續(xù)控制，為了滿足要求井下動力鉆具使用壽命及耐用強度就應該有更高性能。通常情況下是要按照造斜率的要求選擇1.25～1.5度7LZ165*7.0-SF單彎螺桿，利用這樣一種螺桿實際上將能夠在215.9mm井眼內造斜率能夠達到（4.5～6）度/30m，它的平均使用壽命是150～200h，這樣實際上將能夠滿足連續(xù)控制的需要。

導向鉆具組合優(yōu)選也是非常重要的。在實際選擇過程中要能夠實現(xiàn)造斜段、穩(wěn)斜段、中途調整井眼軌跡等需要。要能夠滿足設計造斜率要求，同時在穩(wěn)斜段復合鉆進過程中還要具有穩(wěn)斜穩(wěn)方位能力，要能夠保證穩(wěn)斜效果雙螺扶要能夠優(yōu)于單螺扶鉆具組合，正因為如此，在實際工作中就需要對螺扶在鉆具中不同位置對鉆具性能的影響進行科學分析，要從中采取專門措施才能夠滿足需要。

在選擇穩(wěn)定器的過程中主要是觀察穩(wěn)定器尺寸，通常情況下在215.9mm井眼內，第一穩(wěn)定器同第二穩(wěn)定器外徑要在206～208mm之間來選擇，這樣才能夠滿足實際施工需要，穩(wěn)定器外徑比較小，這樣鉆具防卡效果也將會變得非常好。對于測量工具主要選擇的是YST-48R無線脈沖隨鉆測斜儀，這種儀器精度和穩(wěn)定性都是能夠滿足防碰繞障井實現(xiàn)連續(xù)控制的需要。

2.2 鉆井參數(shù)優(yōu)化

對于鉆井參數(shù)進行科學優(yōu)化是重要內容。在實際優(yōu)化過程中應該是綜合考慮井下動力鉆具承受能力、機械鉆速以及使用壽命等因素。通常情況下必須要在滿足螺桿鉆具使用要求前提下再來采用合適鉆井參數(shù)。通過對鉆井參數(shù)優(yōu)化既能夠提升機械鉆速、縮短鉆進周期，同時還能夠進一步延長螺桿使用壽命，進一步降低鉆井綜合成本。正因為如此就需要對此進行科學優(yōu)化。

本文主要是以防碰繞障井段和穩(wěn)斜段為例來進行分析。對于防碰繞障井段通常是要選擇滑動鉆進方式，排量在30～32（L/S），鉆壓則是2～3t；對于穩(wěn)斜段穩(wěn)方位段主要是采用轉盤復合鉆進方式，此時排量是在30～32（L/S，鉆壓則是4～5t，轉盤參數(shù)則是在40～60（r/min）。

2.3 三維繞障定向井鉆井液技術

對于鉆井液技術應該引起重視，鉆井液的選擇直接關系到整個工作質量，在實際工作中對此應該是進行科學分析。三維繞障定向井井眼軌跡變化要求是非常嚴格的，井眼曲率也比較大，在這樣的情況下就非常容易出現(xiàn)卡鉆及不利于鉆屑返出的難題。對此通常是要進行調整和完善。在工作中要根據(jù)不同目的層位來更加合理地調配鉆井液固體和液體潤滑劑使用量，同時還應該進一步增加玻璃微珠使用量。對于潤滑劑的加入也應該進行充分調整，這樣將能夠擴大混合油混入井段范圍，實際上就能夠把原來的加重后混入改成加重后到完鉆前根據(jù)需要來進行混入。通過完善乳液高分子鉆井液體系，適當提升了體系中包被劑分子量，這樣就能夠使得其包被能力能夠變得更強，這樣實際上將能夠有效提升鉆井液攜屑能力及粘土抑制能力。

對于目的層位移應該引起高度重視，當目的層位移大于等于200m，小于300m的定向井，此時在定向前就應該一次性加入玻璃微珠500kg，在加重之后再來加入1000kg，RH3潤滑劑則應該是加入1000kg，對于摩阻系數(shù)應該是小于等于0.12的。目的層位移大于等于300m，小于400m的定向井的時候，在定向之前往往需要一次性加入玻璃微珠500kg，加重之后再加入1000kg，完鉆前混合油6方，電測結束后則是要加入玻璃微珠1000kg，摩阻系數(shù)應該是要小于等于0.12為佳。

3 井眼軌跡控制

對于井眼軌跡的控制是非常重要的。在實際控制過程中主要是從以下幾個方面來采取措施：

3.1 直井段控制

直井段施工過程中采用的是小鉆壓吊打配合光鉆鋌降斜組合，從實際控制效果來看并不理想，這實際上是為下一步定向施工及繞障工作增加了難度。為了能夠滿足需要就應該對設計進行科學調整。

3.2 斜井段造斜

對于斜井段在工作中主要是要利用最小半徑法或者曲率半徑法來進行新的井眼待鉆設計，在工作中要能夠在滿足原地質設計基礎上從而實現(xiàn)井眼軌跡最優(yōu)。在實際設計過程中最重要的就是要能夠實現(xiàn)繞障防碰。障礙物是定向井的時候，先要進行二維常規(guī)設計，之后再來進行防碰掃描，當最近距離在安全范圍內的時候則說明設計成功。在實際防碰過程中還應該重視誤差橢圓系數(shù)，使誤差橢圓系數(shù)始終保持在安全的范圍之內。在工作中為了能夠有效提升測量精度就要求把鉆頭提離井底，從而使儀器能夠處在靜止狀態(tài)，這樣實際上將有助于提升測斜數(shù)據(jù)的準確性，當發(fā)現(xiàn)有靠近臨井的趨勢的時候就應該及時調整井身軌跡。如果不在安全范圍內部就應該對造斜點或者是其他參數(shù)來進行二維設計。最近距離要是始終不在安全范圍內此時就不能夠利用二維軌道來完成設計就需要采用三維繞障設計。

應該看到小井眼鉆具的柔性是比較大的，測量計算得到的井眼位置同真實井眼位置之間也是存在著誤差的，這些誤差也難以實現(xiàn)科學預測。此時防碰安全距離同常規(guī)經(jīng)驗相比就應該是進一步增加的，在實際施工過程中如何保證井眼軌跡圓滑，鉆井巖屑能夠順利帶出則是需要認真考慮的問題。

在實際工作中對于井眼軌跡的控制已經(jīng)成為小井眼三維饒障定向井鉆井的必要環(huán)節(jié)，這一環(huán)節(jié)是否合理直接影響著實際工作效果。正因為如此在今后工作中就應該對此進行科學研究。通過對這方面的研究將能夠使得人們對此認識能夠更深刻。

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TE243

A

1004-7344（2016）05-0207-02

2016-1-28

王偉（1984-），男，助理工程師，本科，主要從事石油工程工作。