帳鉤型井聯(lián)X44井鉆井設計與實踐

徐旭東，施智玲，卜志丹，竇正道，王韶華，楊小敏

（1．中國石化江蘇油田分公司石油工程技術研究院，江蘇揚州 225009；2．中國石化江蘇油田分公司石油工程監(jiān)督中心）

聯(lián)X44井是部署在江蘇油田高郵凹陷漢留斷裂帶聯(lián)盟莊構造的一口重點勘探評價井，鉆探目的是為了評價聯(lián)44區(qū)塊E2d地層含油氣情況。該井位于省級濕地保護區(qū)淥洋湖東緣，該區(qū)域林帶遍布，魚塘密集，地面布井條件極度受限。為了實現(xiàn)地質雙靶中標的要求，井眼軌道設計為“帳鉤型”剖面，類型為直—增—穩(wěn)—降—直—增—穩(wěn)。該井眼剖面存在井眼軌跡控制難度大、摩阻與扭矩大、井眼凈化困難等難點。在帳鉤型井眼條件下，通過鉆井設計優(yōu)化，確保了該井安全高效順利施工，也為油田后續(xù)同類井設計與施工提供了借鑒。

1 聯(lián)X44井基本情況

聯(lián)X44井為江蘇油田首口“帳鉤型”探井，由于受水網(wǎng)地帶地面條件限制，井口位置投影恰好位于地質靶點1靶和2靶之間，如果按照以往的叢式井組布井方式，需要打兩口井才能滿足地質勘探的要求。在不移動井口位置的情況下，使用反位移軌道設計方法[1-2]，即第一次反方向造斜，增大定向井的靶前距，再采用常規(guī)造斜率設計井眼軌道，井身剖面設計呈“帳鉤型”，見圖1。

圖1 聯(lián)X44井垂直剖面示意

2 工程設計

2.1 井眼軌道設計

使用反位移軌道設計方法，關鍵在于選取合適的設計參數(shù)。根據(jù)1、2靶點坐標，可以計算出兩靶點連線方位角為 185.8°，靶點連線井斜角為55.49°。

首先使用常規(guī)二維剖面，設計出第二造斜點位置（垂深）及第二造斜點至1靶、2靶的剖面Ⅰ。假設從第二造斜點經(jīng)“單增”軌道設計至1靶，選擇常規(guī)造斜率6°～8°/100 m，可以推算出第二造斜點至1靶的水平位移，第二造斜點的垂深、坐標、第二造斜點至井口的位移等。

根據(jù)第二造斜點的垂深、第二造斜點與井口的位移、方位，在第二造斜點處井斜角為零的條件下，選定合適的反向造斜率、反向降斜率，采用“直–增–穩(wěn)–降”四段制剖面或“直—增—穩(wěn)—降—直”五段制剖面，使用常規(guī)二維剖面，設計出反向造斜點位置及井口至第二造斜點的剖面Ⅱ。組合剖面Ⅰ與剖面Ⅱ即為完整的“帳鉤型”剖面。

通過對比不同設計參數(shù)條件下的摩阻扭矩值（表1），可以看出，隨著反向位移（第二造斜點至井口的位移）的增大，需要高反向造斜率和高反向降斜率才能滿足剖面Ⅱ的設計要求，并且，隨著反向位移的增大，完鉆井深越深，起鉆、下鉆摩阻逐漸增大，轉盤扭矩逐漸增大。

為了減少定向施工難度和后期采油油管偏磨，經(jīng)綜合考慮，確定第二造斜率為8°/100 m，井口與第二造斜點的反向水平位移為500.34 m，反向造斜率為6°/100 m，反向降斜率-4°/100 m，軌道類型為直—增—穩(wěn)—降—直—增—穩(wěn)，具體軌道設計見表2。

表1 不同設計參數(shù)條件下的摩阻扭矩值對比

表2 反位移軌道法的井眼軌道數(shù)據(jù)

2.2 井身結構設計

應用Wellplan軟件進行鉆具受力分析，結果表明，在鉆進、起鉆、下鉆、循環(huán)四種工況下，井深為1 866 m～1 960 m時鉆柱受到的側向力較大，對技術套管磨損較為嚴重?？紤]到該井反位移軌道設計，為有效封隔復雜井段，降低井下摩阻，最大限度降低施工風險，該井設計采用三開井身結構：一開采用Φ425 mm鉆頭鉆至井深100 m，Φ339.7 mm表層套管下深99 m；二開采用Φ311.1 mm鉆頭鉆至1 900 m（第二造斜點以下），Φ244.5 mm技術套管下深1 898 m；三開采用Φ215.9 mm鉆頭鉆至3 512.58 m，下入Φ139.7 mm生產套管。

2.3 鉆井液設計

聯(lián)X44井設計井深為3 436.45 m，最大井斜角為59.76°，井斜角超過45°的井段長度達到936 m，易形成巖屑床，井眼凈化難度高，要求鉆井液具有很強的巖屑攜帶能力。同時，在帳鉤型井眼條件下，鉆具與井壁接觸點多、接觸面積大，容易形成鍵槽卡鉆，摩阻、扭矩可能增加，影響鉆進，而滑動鉆進的程度要求鉆井液必須具有良好的潤滑防黏能力[3-4]。

為解決鉆井液技術難點，該井三開作業(yè)選用了復合有機鹽鉆井液體系，該體系抑制能力強，流變性好，切力低，摩阻小，泥餅薄而致密，可以滿足安全鉆井的需要。

3 實鉆效果

聯(lián)X44井完鉆井深為3 135 m，完鉆鉆井液密度為1.23 g/cm3，造斜點為230 m，最大井斜為56.3°，最大水平位移為713.81 m，平均機械鉆速為7.52 m/h，鉆井周期為32.6 d。

該井設計的第一造斜點為260 m，井深523 m時井斜要達到15.78°，設計造斜率為6°/100 m，而現(xiàn)場使用的 1.25°單彎螺桿和 1.5°單彎螺桿均未能達到設計造斜率，后使用“直螺桿+彎接頭”方才達到設計要求。施工過程中，使用防磨器和除屑螺旋加重鉆桿，做好套管防磨和防巖屑床工作。在井深1 926 m～2 559.22 m造斜率較高井段，每間隔200 m左右下入除屑螺旋加重鉆桿，及時破壞巖屑床[5-6]。

三開1 882.5 m～3 135 m井段時，使用了復合有機鹽鉆井液體系，全井采用以 KD-51潤滑劑為主，輔以PGCS-1、JYRH、RH102等潤滑劑，保證了鉆井液良好的潤滑性，鉆完井施工過程正常，電測一次成功，無粘卡事故，下放最大摩阻為18 t，上提最大摩阻為30 t，鉆井液潤滑性能良好。

4 經(jīng)濟效益分析

聯(lián)X44井如果采用叢式井組布井方式，需要打兩口井，共需進尺約5 324.66 m；而采用“帳鉤型”井眼軌道設計，設計井深為3 436.45 m，可節(jié)約進尺1 888.21 m，按聯(lián)X44井結算費用￥2 892.73 /m計算，加上節(jié)省的叢式井第二口井費用￥40×104，總計可節(jié)約鉆井投資￥506.21×104。

5 結論與建議

（1）為滿足地質多目標靶點的要求，在地面布井條件極度受限的情況下，可以考慮使用反位移軌道設計方法，與選用叢式井組布井方案相比，有效降低了投資費用。

（2）帳鉤型剖面存在井眼軌跡控制難度大、摩阻與扭矩大、井眼清潔困難等難點，井眼軌道設計過程中要對摩阻扭矩、鉆具受力、井眼清潔情況等進行預測分析。

（3）復合有機鹽鉆井液良好的潤滑性降低了井下摩阻，有效地克服了帳鉤型井眼軌跡造成的摩阻、扭矩控制難題，很好地預防了大斜度穩(wěn)斜段的粘卡問題。

[1] 馬開良，陳小元，王建，等．小靶前距水平井反位移軌道設計方法題名[J]．復雜油氣藏，2014，12（4）：62–64.

[2] 劉修善，張海．欠位移水平井的設汁方法[J]．天然氣工業(yè)，2008，28（10）：61–63．

[3] 黃國昌，王維，李平，等．河南油田泌416井鉆井技術[J]．石油地質與工程，2015，29（6）：108–110.

[4] 張迪．水平井地質導向技術在四川威遠204井區(qū)頁巖氣開發(fā)中的應用[J]．石油地質與工程，2015，29（6）：111–113.

[5] 劉炳，忽建澤，張紅軍，等．套管側鉆技術在本布圖油田焉2區(qū)塊的應用[J]．石油地質與工程，2015，29（4）：114–116.

[6] 張迪．水平井地質導向技術在四川威遠204井區(qū)頁巖氣開發(fā)中的應用[J]．石油地質與工程，2015，29（6）：111–113.