淺談冀中南部地區(qū)多靶大位移井軌跡控制技術(shù)

王一鳴

摘要：隨著冀中南部地區(qū)大井斜、大位移、多靶點(diǎn)井的逐步增多，為解決鉆井過程中存在托壓，滑動(dòng)鉆進(jìn)慢、井下易復(fù)雜，鉆井周期長(zhǎng)等問題。分析了地層規(guī)律，優(yōu)化鉆具組合、優(yōu)選鉆井參數(shù)及優(yōu)化井身軌跡，總結(jié)一套較適合該地區(qū)的雙靶點(diǎn)常規(guī)定向井的井眼軌跡控制技術(shù)的施工模式。

關(guān)鍵詞：大位移;軌跡優(yōu)化設(shè)計(jì);簡(jiǎn)化鉆具;

華北油田目前大多數(shù)區(qū)塊進(jìn)入開發(fā)后期，冀中南部地區(qū)由于地面條件限制和采油工藝的需求，采用多靶點(diǎn)定向井代替兩口或多口單靶點(diǎn)直井井網(wǎng)分層系滾動(dòng)開發(fā)。既避免了單靶直井發(fā)現(xiàn)油氣層幾率低，容易導(dǎo)致鉆探落空，實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)較大的危險(xiǎn)，又節(jié)約鉆井投資，提高了經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。但鉆井過程中存在托壓現(xiàn)象明顯，滑動(dòng)鉆進(jìn)慢、井下易復(fù)雜，鉆井周期長(zhǎng)等難題。通過施工井總結(jié)一套較適合該地區(qū)的雙靶點(diǎn)常規(guī)定向井的井眼軌跡控制技術(shù)的施工模式。

1?地層特點(diǎn)

上部地層以平原組、明化鎮(zhèn)組為主，巖性疏松，膠結(jié)性差，可鉆性好。館陶組底礫巖厚度一般為30-70米為雜色礫巖，巖性較硬，對(duì)鉆頭損壞程度較大。東營(yíng)組、沙河街組主要以泥巖、砂巖為主，膠結(jié)較好，為中硬地層，可鉆性較好。個(gè)別區(qū)塊存在油頁巖，井斜易突降。沙河街組存在井漏、垮塌等復(fù)雜風(fēng)險(xiǎn)。

2?多靶點(diǎn)定向井施工難點(diǎn)

該地區(qū)多靶點(diǎn)定向井控制過程一般具有以下幾方面的技術(shù)難點(diǎn)。

（1）直井段井眼軌跡質(zhì)量高。造斜點(diǎn)一般不超過2500m，直井段0～1000m，井斜角要求不大于2°，全角變化率小于1.2°/30m;1000～2000m，井斜角要求不大于3°，全角變化率小于1.5°/30m;

（2）井眼軌跡控制難度大?；瑒?dòng)鉆進(jìn)、穩(wěn)斜段長(zhǎng)，由于該地區(qū)斷塊多的容易引起方位漂移，要做到不扭方位穩(wěn)斜中靶，避免井深后扭方位帶來井下的不安全，就得使實(shí)鉆井眼軌跡控制得與設(shè)計(jì)軌跡基本吻合;另一方面，定向造斜井段要嚴(yán)格控制造斜率，確保造斜率小于4°/30m。

（3）斜井段長(zhǎng)，井斜角大，摩阻較大，托壓?jiǎn)栴}突出，不易調(diào)整井眼軌道的井斜和方位。一般當(dāng)井斜增到20°后會(huì)出現(xiàn)托壓現(xiàn)象，隨著井斜的增大，井深的加深，滑動(dòng)鉆進(jìn)托壓越來越嚴(yán)重，當(dāng)井斜大于40°的井段攜砂更困難，容易形成“巖屑床”，從而導(dǎo)致傳壓更困難。

（4）井斜大于40°后鉆具不能居中，同時(shí)加上巖屑的垂沉作用，造成巖屑上返困難，尤其是定向施工鉆具不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，攜砂難度更大。鉆井液的攜砂不好，井眼不干凈，容易使下井壁形成巖屑床。

（5）沙河街組砂層孔隙發(fā)育，易發(fā)生井漏，預(yù)防難度大，而該地層如發(fā)生嚴(yán)重漏失，會(huì)給施工帶來很大危害。

3?關(guān)鍵施工技術(shù)措施

3.1井眼軌跡優(yōu)化設(shè)計(jì)和控制技術(shù)

目前一般采用簡(jiǎn)單的三段制或四段制井身剖面。在設(shè)計(jì)井眼軌跡時(shí)應(yīng)該注意的問題是：造斜率不宜過高，完鉆井深越深，位移越大，設(shè)計(jì)造斜率應(yīng)該越低。大位移深井造斜率一般在2-3?/30m。較高的造斜率可以降低最大井斜角，有益于井眼清潔，但摩阻和扭矩會(huì)明顯增大，而摩阻和扭矩是制約大位移井的關(guān)鍵因素。摩阻和扭矩的增加將嚴(yán)重影響后期的施工。

3.2 合理的鉆具組合設(shè)計(jì)

3.2.1直井段鉆具組合

由于叢式井防碰和鉆進(jìn)提速需要，二開直井段直接下入φ215.9mm鉆頭+φ172mm單彎螺桿+φ165mm無磁鉆鋌×1根+MWD短節(jié)+φ165mm無磁鉆鋌×1根+φ127mm加重鉆桿+φ127mm鉆桿的導(dǎo)向鉆具結(jié)構(gòu)。此鉆具的優(yōu)點(diǎn)在于可以根據(jù)防碰需要和井身質(zhì)量要求及時(shí)調(diào)整，減少起下鉆次數(shù)，提高鉆井速度。

3.2.2定向段、穩(wěn)斜段鉆具組合

選擇鉆具組合時(shí)，力爭(zhēng)通過改變欠尺寸穩(wěn)定器尺寸和鉆進(jìn)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)快速鉆進(jìn)的目的。綜合考慮，現(xiàn)場(chǎng)采用1.25°雙扶螺桿鉆具組合，采用206-208mm上扶正器和近鉆頭210-212mm扶正器。全井全角變化率控制在2-3°/30m，井眼曲率圓滑，避免過大的井眼曲率給起下鉆、電測(cè)、下套管等工作帶來困難。

3.3鉆頭的優(yōu)選和使用

華北冀中地區(qū)一般在館陶底沙礫巖以上地層選用四刀翼的PDC鉆頭型號(hào)，東營(yíng)組、沙河街地層優(yōu)選五刀翼的PDC鉆頭型號(hào)，該地區(qū)館陶底部一般都有礫巖，對(duì)有礫巖的地層使用牙輪鉆頭。

3.4降摩阻減扭矩措施

1、控制全角變化率均勻，降低鉆具與井壁之間的摩阻。

2、調(diào)整好鉆井液性能，及時(shí)補(bǔ)充潤(rùn)滑劑?？刂剖档湍囡灪穸?。

3、改變鉆具結(jié)構(gòu)，減小鉆具與井壁的接觸面積。減少使用鉆鋌或不使用鉆鋌，而改用加重鉆桿代替。

4、井深大于2800m，下入水力振蕩器，可較好的解決托壓?jiǎn)栴}，從而提高滑動(dòng)鉆進(jìn)速度。

5、使用巖屑床破壞器，在下部鉆具每隔150-200m加入一個(gè)，鉆進(jìn)中可有效的避免巖屑床的形成。

4?應(yīng)用實(shí)例

路70-30X是一口四段制雙增剖面的雙靶點(diǎn)定向井，該井設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)井斜深4336.10m，垂深3375.00m，井底水平位移2085.20，最大井斜58.89°，閉合方位101.02°。

第三趟鉆（3826-4353m）

鉆進(jìn)至井深3826 m（垂深3090.73m，鉆進(jìn)斷層13.34m）發(fā)生漏失，強(qiáng)行起鉆過程中，井壁失穩(wěn)造成卡鉆。井隊(duì)采取震擊和浸泡解卡劑的方法解決卡鉆。后續(xù)施工采用降斜段使用小鐘擺鉆具組合鉆至4353m完鉆。

5?結(jié)論與建議

（1）、直井段嚴(yán)格控制，避免產(chǎn)生較大的位移，是井身軌跡的控制基礎(chǔ)。在定向施工前要根據(jù)直井段的實(shí)際軌跡數(shù)據(jù)和地層變化規(guī)律做好待鉆設(shè)計(jì)，預(yù)留好調(diào)整段。

（2）、科學(xué)的選取鉆具組合，簡(jiǎn)化鉆具剛性，減少鉆鋌數(shù)量，增加加重鉆桿數(shù)量。選用良好鉆井液體系，加足潤(rùn)滑劑，認(rèn)真執(zhí)行井眼凈化措施，可減少摩阻及扭矩，防止井下事故的發(fā)生。

（3）、水力振蕩器和巖屑床破壞器工具可以起到良好的作用，保證了井眼清潔，提高了鉆井速度。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉希勝，鉆井工藝原理. 石油鉆采工藝，1984

[2] 蘇義腦?竇修榮。大位移井鉆井概況、工藝難點(diǎn)和對(duì)工具儀器的要求。石油鉆采工藝.2003.01