井眼軌跡連續(xù)控制鉆井技術(shù)研究與應(yīng)用

宋增國

摘要：井眼軌跡連續(xù)控制鉆井技術(shù)的提高，可以有效的對鉆井周期進(jìn)行縮短、對鉆井成本進(jìn)行節(jié)約。本文就井眼軌跡連續(xù)控制鉆井技術(shù)研究與應(yīng)用相關(guān)問題進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：井眼;軌跡連續(xù)控制;鉆井技術(shù);應(yīng)用

前言：石油工業(yè)不斷發(fā)展，近幾年對石油資源的開采逐漸走向深層底層及海洋等方向，多樣化的發(fā)展方向?qū)︺@井技術(shù)有了更高的要求。為油田開發(fā)的要求得到滿足、加快鉆井速度、提高井身質(zhì)量，我們針對地層特點(diǎn)，使用不同的鉆井技術(shù)是必然趨勢。井眼軌跡連續(xù)控制鉆井技術(shù)的提高，可以有效為中、大曲率半徑的大斜度井以及水平井提出技術(shù)支持，促進(jìn)鉆井速度提升，同時(shí)保證井身的質(zhì)量。

一、井眼軌跡連續(xù)控制技術(shù)的原理和鉆具的組合

（一）井眼軌跡連續(xù)控制技術(shù)原理

一種是，鉆具組合的下部，鉆頭在單彎螺桿本身彎度的驅(qū)使下相對傾斜，同時(shí)鉆頭利用偏心距對井眼的一側(cè)井壁不斷進(jìn)行切削，促使井眼傾斜，完成造斜。

二開時(shí)導(dǎo)向鉆具在轉(zhuǎn)盤的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，工具面連續(xù)改變，造斜能力失去，直井段完成鉆進(jìn)。當(dāng)鉆井造斜井設(shè)達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)，將轉(zhuǎn)盤停止，滑動(dòng)定向鉆進(jìn)完成造斜。當(dāng)方位以及井斜到達(dá)設(shè)計(jì)要求時(shí)，恢復(fù)轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)，鉆具穩(wěn)斜鉆進(jìn)工作。有扭方位、增斜及降斜要求時(shí)，轉(zhuǎn)盤停止，繼續(xù)進(jìn)行滑動(dòng)定向鉆進(jìn)。一套鉆具完成降斜段、穩(wěn)斜段、直井段等連續(xù)井眼軌跡的控制，加上可以隨時(shí)軌跡調(diào)整的技術(shù)支持，提高井眼軌跡控制能力的基礎(chǔ)上，下鉆及換鉆具的次數(shù)減少，有效降低工人勞動(dòng)的強(qiáng)度，對鉆井技術(shù)進(jìn)行提高，同時(shí)保證井身質(zhì)量。

（二）井眼軌跡連續(xù)控制鉆井技術(shù)鉆具的組合

利用導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)進(jìn)行工作，對井下鉆具組合要求是關(guān)鍵，首先它適用的范圍要較大，可以對不同設(shè)計(jì)的造斜率進(jìn)行滿足;其次，它的使用壽命不能低;對轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)鉆井及滑動(dòng)定向鉆井都可以做到滿足;鉆井工作完成后的井眼軌跡平滑;井下鉆具組合不需要更換的前提下，還可以實(shí)現(xiàn)改變井眼走向和鉆直井兩個(gè)工作;井徑擴(kuò)張率不高，為完井工作提供一個(gè)最佳的井眼條件。

井眼軌跡連續(xù)控制鉆井技術(shù)在鉆水平井及定向井時(shí)，在滿足上述要求的前提下，還要對井身質(zhì)量做到滿足。為滿足鉆具完成多樣化工作的需求，我們在確定鉆具前要首先對導(dǎo)向鉆具完成力學(xué)分析，以確保鉆具組合穩(wěn)斜效果及降斜、造斜能力達(dá)到預(yù)期。

二、井眼軌跡連續(xù)控制鉆井技術(shù)的應(yīng)用

（一）應(yīng)用于淺水平井區(qū)

遼河斷陷盆地西部凹陷的西斜坡中段，它表現(xiàn)為由北西向南東傾斜的一個(gè)單斜構(gòu)造形態(tài)，稱為杜48斷塊。此斷塊的主要含油層為沙河街組四段上部杜家臺油層，它油藏的埋深在852米至1334米之間，儲層的縱向和平面物性有著極大的差異，有嚴(yán)重的非均質(zhì)性，是一種極為典型的薄互層稠油油藏。“直、增、穩(wěn)、增、增、穩(wěn)、降、穩(wěn)、降、穩(wěn)”是杜48-杜H5的井軌跡類型。

對此井的工程設(shè)計(jì)及地質(zhì)設(shè)計(jì)后發(fā)現(xiàn)，該井有幾個(gè)施工難點(diǎn)：首先，軌道的設(shè)計(jì)和控制的難度相當(dāng)大。這個(gè)井的三階梯式的水平段設(shè)計(jì)，無形中增加了軌跡設(shè)計(jì)的難度，實(shí)鉆時(shí)需要面對的軌跡控制的難度也需要重視;其次，造斜段的巖性是礫巖及不等粒砂巖，巖層疏松、粒徑大，以及井徑不規(guī)則，無一不影響著井眼曲率以及施工造斜率的控制難度;油層的膠結(jié)相當(dāng)疏松、人靶前的井斜為106.57°，使得造斜率很難做到保證，對著陸點(diǎn)進(jìn)行控制極為困難;還有井眼軌跡的控制精度較高。靶區(qū)的半徑為左右2米，上下0.5米，對軌跡控制有極高的精度要求。水平段有較多的靶點(diǎn)，井斜有著極大變化，，使得后期進(jìn)行降斜加壓較為困難，軌跡很難控制。采用常規(guī)定向井技術(shù)對這個(gè)井進(jìn)行完成，我們需要下入造斜、滿眼、穩(wěn)斜、降斜鉆具。井眼軌跡連續(xù)控制技術(shù)可以將二開至完鉆全部的井段完成。此井二開至入靶階段和水平段的鉆具組合相同，只改變倒裝的加重鉆桿的位置。與杜48-杜H4井二開至完鉆階段時(shí)間相比，可以節(jié)省1.31d，24.56m/h的平均機(jī)械鉆速，3.79d的平均鉆井周期，可以比未用井有效節(jié)省1.76d，有效提高鉆速，對鉆井周期做到了縮短。

（二）井眼軌跡連續(xù)鉆井技術(shù)在中深水平井

興古7塊在遼河斷陷盆地西部凹陷中南段興隆臺潛山興古7斷塊區(qū)，興古7塊中包括了興古7-H253井。井眼軌跡連續(xù)鉆井技術(shù)應(yīng)用在興古7-H253井，雖然全井的鉆進(jìn)過程不能一趟鉆完成，但由于它可以在起鉆前對方位、井斜做到調(diào)整，定向作業(yè)均做到了一次成功。3個(gè)分支側(cè)鉆主眼沿主眼鉆進(jìn)時(shí)平均機(jī)械轉(zhuǎn)速達(dá)到了13.5m/h，應(yīng)用效果顯著。

（三）井眼軌跡鉆井技術(shù)在側(cè)鉆水平井應(yīng)用

超稠油油藏杜84塊。此井在828-1546米，利用的鉆具組合是Φ215.9 mm鉆頭+Φ165 mm（1.5°）單彎螺桿+定位接頭+Φ178mm無磁鉆鋌x1根+Φ127mm加重鉆桿x3根+Φ127mm斜坡鉆桿x60根+Φ127mm加重鉆桿x 12根+Φ177.8鉆鋌x 6根+Φ127 mm斜坡鉆桿"。經(jīng)過設(shè)計(jì)選擇的這套鉆具組合對造斜率的要求做到了滿足，同時(shí)井眼軌跡連續(xù)控制鉆井技術(shù)的應(yīng)用，在完成增、穩(wěn)、降、穩(wěn)斜一系列操作時(shí)，可以有效節(jié)省起下鉆時(shí)間及倒換鉆具時(shí)間，可以比其他側(cè)鉆井縮短1.5d的周期。

結(jié)論：隨著石油工業(yè)的不斷發(fā)展，多元化的鉆井技術(shù)需求現(xiàn)狀下，井眼軌跡連續(xù)控制鉆井技術(shù)的應(yīng)用成為了必然趨勢。井眼軌跡連續(xù)控制鉆井技術(shù)可以及時(shí)精準(zhǔn)的對井眼軌跡做到調(diào)整，對提高井眼軌跡的控制精度及控制能力效果顯著，井眼軌跡連續(xù)鉆井技術(shù)的應(yīng)用可以有效的對鉆具組合進(jìn)行簡化，起下鉆井眼抽汲的減少，都直接保證了井下安全、井眼軌跡連續(xù)控制鉆井技術(shù)對起下鉆作業(yè)次數(shù)做到減少，明顯降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，對生產(chǎn)效率做到了提高，對鉆井周期做到了縮短，同時(shí)節(jié)約鉆井成本等都是井眼軌跡連續(xù)鉆井技術(shù)的明顯優(yōu)勢，在以后的鉆井作業(yè)中理應(yīng)做到有效利用，同時(shí)在實(shí)踐中做到技術(shù)的提高與改進(jìn)，以最大程度服務(wù)于鉆井作業(yè)。

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