叢式井組防碰繞障技術(shù)中的監(jiān)督管理

劉龍凱，曹崗杰

在叢式井組開發(fā)過程中，由于井口距離較近，在鉆進(jìn)過程中容易發(fā)生軌跡相碰事故，給鉆井生產(chǎn)帶來巨大損失，也影響勘探開發(fā)速度和開發(fā)效果。筆者吸取以往事故中的教訓(xùn)，引進(jìn)新工藝、采取合理的防碰繞障技術(shù)措施，彌補(bǔ)了這方面的不足，提高了井下安全，達(dá)到了安全施工的目的。

1 問題的提出

隨著開發(fā)速度的提升和開發(fā)區(qū)塊的逐步壓縮，為確保產(chǎn)建任務(wù)的順利完成，在開發(fā)過程中需要加密井網(wǎng)，確保提高產(chǎn)量，故調(diào)整井?dāng)?shù)量較多，叢式井組的開發(fā)應(yīng)用已逐步增加，防碰繞障工作迫在眉睫，同時給監(jiān)督管理工作也帶來了更大的挑戰(zhàn)。

在監(jiān)督管理中提出“打鐵還需自身硬”的管理要求，對管理人員進(jìn)行針對性的培訓(xùn)，掌握監(jiān)督管理過程管控中的重點和防控要求，如何給施工人員提出合理的防碰措施建議作為管理要點和跟蹤監(jiān)控重點[1]。時刻給施工人員灌輸兩井相碰事故帶來的危害性和造成的負(fù)面影響，促使施工過程中提高警惕和安全意識，如何采取合理的技術(shù)措施，防止此類事故的發(fā)生，是需要立即解決的問題。

2 現(xiàn)場分析及技術(shù)措施的應(yīng)用

針對這幾年的總結(jié)分析，發(fā)現(xiàn)防碰繞障最關(guān)鍵的是提前作好設(shè)計和預(yù)測。從理論上講，離開障礙物井相當(dāng)容易，但在實際施工中，由于實鉆井眼軸線與設(shè)計井眼軸線總有一定差距，再加上兩井的測斜和計算上的誤差，就有可能出現(xiàn)計算上不相碰而實際上相碰的結(jié)果。所以，繞障井與障礙井之間需要保持一定的安全距離。剖面實際原則是：根據(jù)繞障井與障礙井已知條件可求出總水平位移和方位扭轉(zhuǎn)角，再利用二維剖面設(shè)計方法暫求各井段長度及扭方位作業(yè)的有關(guān)數(shù)據(jù)，最后對上述二維設(shè)計數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，就可得出現(xiàn)場所用數(shù)據(jù)[2]。繞障設(shè)計時大多采用此方法，下面詳細(xì)介紹現(xiàn)場所應(yīng)用的幾種技術(shù)措施。

2.1 選擇繞障造斜點

造斜點的選擇對繞障有至關(guān)重要的作用，選擇過高，雖然繞障容易，但后期施工過程中穩(wěn)斜段較長，井眼軌跡不好控制；選擇過低，則存在防碰風(fēng)險較大，甚至不能順利完成繞障作業(yè)。對繞障造斜點選擇一般用高差法和變方位法。

2.2 盡量減少螺桿的下入次數(shù)

繞障造斜后，在下面井眼中不再使用動力鉆具扭方位，而是通過調(diào)整鉆井參數(shù)，達(dá)到預(yù)期目的。在考慮到這一因素后，高差法和變方位法比較適合應(yīng)用。高差法就是利用垂直距離的差距影響水平位移的大小，從而達(dá)到繞障目的。根據(jù)繞障井與障礙井之間的距離，再綜合繞障井與障礙井的實際軌跡，選擇合理的繞障點，并對繞障之后的井斜與方位進(jìn)行控制和預(yù)算，達(dá)到保證施工的目的。

在CCDC406隊承鉆的桃7-21-21井組中，表1為該井組施工排列順序。在監(jiān)督管理過程中必須掌握施工順序，針對存在的防碰問題及時提醒施工人員，并隨時跟蹤監(jiān)測情況，做到心中有數(shù)。變方位法就是改變繞障井的軌跡方向，從而達(dá)到繞開障礙井。在叢式井施工中發(fā)現(xiàn)，由于直井段鉆井參數(shù)選用不合適，或者糾斜鉆具不能發(fā)揮其作用，就會引起直井段井斜偏大，如果偏斜的方向朝前大門方向或與下口井偏斜方向靠近，就必須采取防碰繞障措施，運用井下動力鉆具可達(dá)到改變其方向的目的。

由圖1可以看出桃7-21-21X井組施工排序。按正常施工，應(yīng)該最后施工T7-21-21X2(設(shè)計方位沿著大門方向80.8°)。由于地質(zhì)勘探需要，必須第二口井打T7-21-21X2，在第三口井T7-21-21X3施工過程中直井段井斜較大，且正好偏向了T7-21-21X2的施工方向，測斜數(shù)據(jù)見表2。

第二口井施工時表層井斜較小，照此趨勢預(yù)算下去有相碰的可能性。根據(jù)這種情況，在監(jiān)督管理過程中必須查閱和掌握定向技術(shù)人員制定的繞障措施，根據(jù)措施的可行性和施工過程中出現(xiàn)的情況及時分析預(yù)測，給予合理的意見措施。若不能安全通過繞障段，必須停鉆分析重新制定措施，不能盲目施工，必須確保現(xiàn)場施工的安全性，要充分發(fā)揮監(jiān)督管理工作中的超前預(yù)見性，積極主動出擊，用堅實的技術(shù)能力發(fā)揮監(jiān)督管理職能，確?，F(xiàn)場施工的安全性。

表3為T7-21-21X2井與T7-21-21X3井在測深231.98 m處測得井斜0.48°、網(wǎng)格方位237.18°、防碰掃描后測得兩井井間距7.15 m，預(yù)測井底井間距6 m，隨后開始進(jìn)行繞障作業(yè)。

234～240m滑動6m全力增方位，并于井深296.99 m處測出網(wǎng)格方位增至276.37°。由于定向效果差，隨后每根單根滑動一次，每次7 m強(qiáng)增方位，于井深521.21 m處將網(wǎng)格方位增至29.93°。530～960 m之間由于方位小漂，間斷定向增方位，將網(wǎng)格方位維持在300°左右。于井深960 m處掃描兩井井間距大于10 m繞障作業(yè)結(jié)束。根據(jù)存在防碰實際情況及時制定防碰措施，采取合理的鉆具組合和鉆井參數(shù)進(jìn)行繞障作業(yè)。

表2 桃7-21-21X3井實鉆數(shù)據(jù)

表3 桃7-21-21X2井與桃7-21-21X3井防碰掃描安全距離

表層鉆具結(jié)構(gòu)：Ф311.2 mmPDC+203 mm螺桿+Ф310 mmStab+203 mmDC×2根+631×410變扣接+168 mmMWD接+168 mmNMDC×1+168 mmDC×5根+127 mmHWDP×15+127 mmDP。

在不安全井段進(jìn)行繞障作業(yè)過程中,監(jiān)督管理尤為重要,從鉆具組合到鉆進(jìn)參數(shù)方面進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)控,必須時刻掌握鉆進(jìn)情況,根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)及時分析預(yù)測,做到監(jiān)督管理不留死角,緊盯每個施工重點環(huán)節(jié)。

監(jiān)督管理過程中必須要求本井在實鉆過程中控制好井眼軌跡，防止本井與鄰井相碰，施工中認(rèn)真執(zhí)行《鉆井井眼防碰技術(shù)要求》,嚴(yán)格執(zhí)行以下防碰技術(shù)措施[3]。

1）參與鉆井現(xiàn)場施工的各單位應(yīng)高度重視井眼防碰工作。鉆井隊是防碰責(zé)任主體，錄井隊配合鉆井隊做好防碰工作；定向井作業(yè)隊伍上井作業(yè)期間，定向施工方為防碰責(zé)任主體，鉆井隊和錄井隊配合定向井作業(yè)公司現(xiàn)場人員做好防碰工作。

2）開鉆前應(yīng)充分了解本井組所有鄰井的井眼軌跡，判別出鄰井可能存在的相碰風(fēng)險，并對重點參考井進(jìn)行仔細(xì)分析；定向作業(yè)前相關(guān)技術(shù)負(fù)責(zé)人務(wù)必向全體施工作業(yè)人員作好技術(shù)交底，使施工作業(yè)人員對井眼相碰保持高度警覺；必須認(rèn)真作好工具儀器入井前的檢查校驗，并規(guī)范現(xiàn)場操作。

3）現(xiàn)場在實鉆過程中務(wù)必做好隨鉆軌跡監(jiān)測，上部井段的測量間距30 m,每次井斜測量后都必須與鄰井進(jìn)行防碰計算。兩井井間距≤6 m時必須采取繞障措施，以保證井眼之間的安全距離。

4）若需繞障，定向繞障前必須測得上部井段可靠的井斜方位數(shù)據(jù)，測量間距不大于30 m；在防碰井段要加密測量。

5）測讀數(shù)據(jù)時，應(yīng)認(rèn)真查看各項磁場參數(shù)是否正常，可根據(jù)測斜儀器的磁干擾幅度變化情況輔助判斷與鄰井的距離；磁干擾嚴(yán)重的井段應(yīng)改用陀螺儀重新測斜。

6）本井造斜前的井段是按理想直井段考慮的?，F(xiàn)場施工時應(yīng)根據(jù)實測的井斜數(shù)據(jù)重新制定防碰措施，確保井眼不得相碰。

7）嚴(yán)格執(zhí)行領(lǐng)眼鉆井技術(shù)措施，打直上部井段。

8）規(guī)范防碰監(jiān)控工作。①若需繞障，繞障期間每鉆進(jìn)10 m必須測取井斜及方位，及時按最佳防碰軌跡要求調(diào)整工具面，做到井眼軌跡平滑。②表層鉆進(jìn)時應(yīng)在鉆井液出口及相近處各安放一塊磁鐵，每3～5 min觀察一次，觀察磁鐵表面是否有鐵屑。③繞障階段每1 m取一次砂樣。④注意鉆井參數(shù)的變化（扭矩、鉆時等），若出現(xiàn)不正常蹩跳、鉆時明顯增加、返出巖屑含水泥顆粒等異常情況時，必須及時停鉆，待弄清楚原因再采取下步措施。⑤在繞障作業(yè)時，應(yīng)打開相鄰已完鉆井井口，由鉆井隊定時觀察有無液體返出。

9）加強(qiáng)現(xiàn)場組織領(lǐng)導(dǎo)、及時匯報。崗位落實專人負(fù)責(zé)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)井間距變小、鉆時變慢、水泥及鐵屑返出時應(yīng)及時停鉆分析并匯報。

3 叢式井排序整體上的調(diào)整與優(yōu)化

在現(xiàn)場施工中，經(jīng)常出現(xiàn)老井場已經(jīng)布滿叢式井，現(xiàn)在又要添加叢式井組，這就不得不考慮防碰繞障問題，要充分考慮到老井的井眼軌跡和中靶位置，這樣才能做到安全繞障；另一種情況，由于障礙井的軌跡方向使得下一口正常排序井不能施工，也可以考慮重新布置井序，然后進(jìn)行施工。通常采用雙排序法和改變原排序法進(jìn)行設(shè)計。

雙排序法就是考慮到原老井組的情況，如果按以前的大門方向前拖受場地限制，不能進(jìn)行作業(yè)，在對老井眼軌跡進(jìn)行分析和計算后，根據(jù)繞障原則，設(shè)計成雙排井。

4 其他技術(shù)措施的應(yīng)用

隨著近幾年來繞障井的不斷增多，在防碰繞障程序上做了一些改進(jìn)。①在采用原程序優(yōu)點的基礎(chǔ)上，優(yōu)選定向井軟件，現(xiàn)場應(yīng)用情況良好，能較準(zhǔn)確地反映真實情況，特別是在防碰繪制方面，能直觀地進(jìn)行跟蹤和預(yù)測。②同時，還積極利用設(shè)備本身優(yōu)勢，在其所承鉆的桃7-18-11井組中，有6口叢式井，到第六口井桃7-18-11X6井時，由于井場限制，前拖距離太短，不能實施繞障作業(yè)。這時及時調(diào)整思路，將鉆機(jī)側(cè)移到井場一個合適位置，既解決了井場小的問題，又為防碰繞障創(chuàng)造了有利條件，使得其能順利施工。③在叢式井井口拖距問題上，制定了嚴(yán)格的前拖距離最近限度，保障井與井之間的安全距離，使后面繞障施工更容易進(jìn)行。④為解決叢式井直井段的防斜問題，大膽引用水平井防斜打直的塔式鉆具結(jié)構(gòu)和“四合一”鉆具組合交替使用，這些都收到了明顯的效果[4-5]。

5 成果分析及預(yù)測

本年度共監(jiān)督管理防碰繞障井組12個，施工63口，由于措施得當(dāng)，未發(fā)生套管相碰事故。同時大力推廣該項技術(shù)，可以合并井場，減少鉆前征地費用。現(xiàn)就經(jīng)濟(jì)效益評價如下：

1）本年度共鉆防碰繞障井63口，未發(fā)生套管相碰事故，按有相碰事故發(fā)生計算，可節(jié)省成本約90萬元。

2）全年由于防碰繞障井口數(shù)增多，節(jié)省征用井場12個，可節(jié)省成本約200萬元，減少征地費用。

6 認(rèn)識與結(jié)論

繞障點選擇是關(guān)鍵，叢式井的拖距是繞障的前提條件，必須在以后的工作中使其規(guī)范化。

1）繞障前的經(jīng)驗預(yù)測工作很重要，準(zhǔn)確預(yù)測可得出最合理的繞障設(shè)計方案，減少軌跡調(diào)整頻次，尤其是直井段防斜打直至關(guān)重要。建議采用適合該地區(qū)地層特點的鐘擺鉆具組合或四合一鉆具組合。

2）進(jìn)行井身剖面優(yōu)化設(shè)計，合理選擇造斜率和使用倒裝鉆具組合，有利于降低摩阻和扭矩。

3）采用MWD隨鉆監(jiān)測鉆井技術(shù)，應(yīng)加強(qiáng)數(shù)據(jù)庫的管理匯集工作，進(jìn)一步做好測斜數(shù)據(jù)收集工作，能夠提高井眼軌跡控制精度。

4）無固相甲酸鹽聚合醇鉆井液具有良好的防塌能力和潤滑減阻效果,性能穩(wěn)定、維護(hù)簡單、黏度切力較低,剪切稀釋性強(qiáng),有利于減少環(huán)空壓力損耗,提高水力破巖作用,而且不會出現(xiàn)其他鉆井液體系加重劑沉淀問題。

5）對整個叢式井組，應(yīng)加強(qiáng)正常的井組排序，減少施工難度，優(yōu)化鉆具組合，優(yōu)選鉆進(jìn)參數(shù)，提高了機(jī)械鉆速、縮短了建井周期，節(jié)約了大量的鉆井投資，有效避免鉆井風(fēng)險。

[1]彭 利,許少華,蔣建偉.淺談如何做好基層井控管理工作[J].石油工業(yè)技術(shù)監(jiān)督,2015,31(4):40-43.

[2]張云濤,張鐵軍,田曉燕,等.華北油田井筒工程監(jiān)督服務(wù)商的管理經(jīng)驗[J].石油工業(yè)技術(shù)監(jiān)督,2016,32(9):13-14,30.

[3]和鵬飛,呂 廣,程福旺,等.加密叢式調(diào)整井軌跡防碰質(zhì)量控制研究[J].石油工業(yè)技術(shù)監(jiān)督,2016,32(6):20-23.

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[5]夏天果,丁志敏,劉小林,等.總包模式下塔中高危井監(jiān)督管理淺析[J].石油工業(yè)技術(shù)監(jiān)督,2015,31(10):1-3.