P47-X3大位移定向井鉆井施工實(shí)踐與認(rèn)識

閆玉良 李昕 牛守民 石昌森 孟祥松

摘要：為了開發(fā)P47區(qū)塊庫里泡底部的油層，部署了P47-X3大位移定向井。在介紹P47-X3井井身結(jié)構(gòu)與井眼軌跡的基礎(chǔ)上，對P47-X3大位移定向井施工中的井眼軌跡控制、降摩阻和扭矩技術(shù)，以及井壁穩(wěn)定技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的論述。該井的施工成功為實(shí)現(xiàn)葡47區(qū)塊庫里泡底部的油層有效動用探索了一條新路。

關(guān)鍵詞：大位移;軌跡控制;降摩阻和扭矩;井壁穩(wěn)定，P47-X3井

P47區(qū)塊內(nèi)有庫里泡大型湖泊，水域面積較大，約占P47區(qū)塊總面積的58%，普通定向井難以開發(fā)到庫里泡底部的油層，因此在P47區(qū)塊部署了P47-X3大位移定向井。該井完鉆斜深3549.00m，垂深1237.43m，井斜角78.46°，方位角159.66°，水平位移2971.11m，水垂比2.4。

1 設(shè)計(jì)概況

1.1井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

對井身結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，是保證鉆井施工安全和順利進(jìn)行的重要保證。P47-X3井由于是一口大位移定向井，在鉆井施工中一定存在摩阻與扭矩比較大的情況，甚至?xí)霈F(xiàn)井壁掉塊坍塌的難題，因此在最大限度減少施工摩阻扭矩，兼顧井壁穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，優(yōu)化設(shè)計(jì)了3層套管的井身結(jié)構(gòu)。一開施工井深216.00m，套管下深260.00m封固上部腐殖土與流沙層，同時保護(hù)地表水;二開施工井深1041.00m，套管下深1040.00m，封固青山口大段不穩(wěn)定泥巖地層，同時盡可能的減少三開裸眼井段長度，降低三開施工摩阻扭矩;三開施工井深3549.00m，套管下深3545.00m，封固油層。具體施工井眼尺寸及套管尺寸見表1所示。

1.2井眼軌跡設(shè)計(jì)

對于大位移定向井井眼軌跡設(shè)計(jì)來說，盡可能減小施工井的摩阻與扭矩是井眼軌跡設(shè)計(jì)需要重點(diǎn)考慮的問題，因此P47-X3井以施工摩阻扭矩最小為目標(biāo)，在優(yōu)選不同造斜點(diǎn)和造斜率基礎(chǔ)上，應(yīng)用蘭德馬克定向井摩阻扭矩計(jì)算軟件對不同的井眼軌跡模式摩阻扭矩進(jìn)行計(jì)算，最終優(yōu)選出造斜率為280.00m，造斜率為，最大井斜角為78.46°的“直-增-穩(wěn)”三段井眼軌跡，這種軌跡不僅施工摩阻扭矩最小，而且現(xiàn)場易于造斜工具選擇，操作也比較簡單。井眼軌跡設(shè)計(jì)見表2所示。

2 施工技術(shù)

2.1井眼軌跡控制技術(shù)

要想實(shí)現(xiàn)井眼軌跡的良好控制，就需要對造斜工具進(jìn)行選擇，目前常用的造斜工具就是單彎螺桿鉆具，根據(jù)P47-X3井設(shè)計(jì)造斜率為4.00°/30m，因此對單彎1.0°螺桿、1.25°螺桿和1.5°三種型號的螺桿造斜率進(jìn)行調(diào)研，并結(jié)合P47區(qū)塊以往井施工的實(shí)際情況，最終選定造斜段應(yīng)用1.25°單彎螺桿，穩(wěn)斜段應(yīng)用1.0°單彎螺桿。

2.1.1增斜段軌跡控制

鉆具組合：Φ215.9mm鉆頭PDC+Φ172mm單彎1.25°螺桿鉆具（本體帶210mm扶正器）+Φ178mmMWD無線隨鉆儀器+Φ178mm單向止回閥+Φ127mm加重鉆桿6柱+Φ127mm18°斜坡鉆桿。對于這么大位移的定向井來說，井眼軌跡在控制過程中一定要保證平滑，避免井眼曲率大起大落，增加施工的摩阻扭矩。在造斜初期連續(xù)定向1個立柱，通過測斜數(shù)據(jù)可以知道該套鉆具組合在P47區(qū)塊的實(shí)際造斜率為5.5°/30m，因此為了避免井眼軌跡過高，通過計(jì)算后發(fā)現(xiàn)每個立柱定向20m就可以達(dá)到設(shè)計(jì)要求的造斜率，其余進(jìn)行復(fù)合鉆進(jìn)，這樣既能夠保證井眼軌跡平滑，降低施工摩阻，還能夠提高機(jī)械鉆速，到井深852.9m的時候預(yù)測井底井斜角為78.4°，方位角為160.1°，達(dá)到了設(shè)計(jì)的井斜角與方位角，決定起鉆更換1°螺桿進(jìn)行穩(wěn)斜施工。

2.1.2穩(wěn)斜段軌跡控制

穩(wěn)斜段施工的要點(diǎn)就是保證井斜角與方位角按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行鉆進(jìn)，鉆具組合為：Φ215.9mm鉆頭PDC+Φ172mm單彎1.0°螺桿鉆具（本體帶210mm扶正器）+Φ210mm螺旋扶正器+Φ178mmMWD無線隨鉆儀器+Φ178mm單向止回閥+Φ127mm加重鉆桿4柱+Φ127mm18°斜坡鉆桿。施工中為了提高施工效率，每鉆進(jìn)1個立柱進(jìn)行測斜一次，然后輸入到蘭德馬克定向井施工計(jì)算軟件當(dāng)中進(jìn)行計(jì)算，并以此計(jì)算結(jié)果為依據(jù)對待鉆井眼軌跡進(jìn)行重新計(jì)算，以此來指導(dǎo)下部施工是定向調(diào)整井斜角、方位角，還是繼續(xù)復(fù)合鉆進(jìn)，這樣既保證了井眼軌跡精確控制，同時也避免了大幅度調(diào)整井斜角和方位角，保證了井眼軌跡平滑，降低了施工的摩阻與扭矩，直至施工到完鉆井深3549.00m，實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)確中靶。

2.2降摩阻扭矩技術(shù)

在大位移定向井施工中，摩阻與扭矩是影響大位移定向井施工安全與成敗的關(guān)鍵因素之一，因此在大位移定向井施工中對于摩阻與扭矩要盡可能地降低。在P47-X3井施工只能夠主要采取了以下幾個方面的措施來降低施工的摩阻與扭矩。

（1）降低設(shè)計(jì)與施工的造斜率，保證井眼軌跡平滑。在設(shè)計(jì)中應(yīng)用4.0°/30m較小的井眼曲率，使鉆柱與井壁之間的接觸面積減少，進(jìn)而降低了摩阻與扭矩，同時在施工中保證井眼軌跡平滑，避免高造斜率的出現(xiàn)，也在很大程度上降低了施工摩阻與扭矩。

（2）利用蘭德馬克軟件強(qiáng)大的計(jì)算功能對施工中的摩阻與扭矩進(jìn)行計(jì)算預(yù)測，然后優(yōu)化待鉆井眼軌跡和施工所用的鉆具組合，為降低施工摩阻扭矩提供理論基礎(chǔ)。

（3）在鉆井液中加入足量的潤滑劑，提高鉆井液的潤滑性，降低鉆井液摩阻系數(shù)。在開始造斜的時候就向鉆井液中加入潤滑性及環(huán)保油，使其含量不低于2%，隨著鉆井施工的繼續(xù)和位移的不大增大，不斷地補(bǔ)充潤滑劑，使其含量不低于4%，并加入油性石墨，保證其潤滑性，使鉆井液的摩阻系數(shù)始終控制在0.05以下。

（4）采用不低于34L/S的大施工排量攜帶巖屑，并應(yīng)用四級固控系統(tǒng)來清除鉆井液中的巖屑和有害固相，降低施工的摩阻與扭矩。

（5）根據(jù)井斜施工情況及時進(jìn)行短起下鉆和長起鉆，對于有巖屑床形成的井段進(jìn)行重點(diǎn)劃眼，下鉆采取分段循環(huán)的方式保證巖屑返出和井眼光滑，降低摩阻扭矩。

2.3井壁穩(wěn)定技術(shù)

造成大位移定向井井壁不穩(wěn)定因素歸納起來主要有力學(xué)因素和化學(xué)因素兩個方面，因此就要從這兩個方面入手制定相應(yīng)的技術(shù)措施，來保證井壁穩(wěn)定。

（1）根據(jù)P47區(qū)塊施工完成井測得的地層壓力情況，結(jié)合大位移定向井施工的實(shí)際，采用近平衡鉆井施工方式，鉆井液的施工密度使用控制在1.3g/cm3，用以平衡井筒上覆巖層壓力和地層壓力，從力學(xué)上保證井壁穩(wěn)定。

（2）根據(jù)P47區(qū)塊巖性特征及地層特點(diǎn)，在室內(nèi)評價實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，在鉆井液中加入足量的抑制劑，防止泥巖水化膨脹剝落，加入足量的降失水劑，最大限度地減少鉆井液濾液進(jìn)入到地層中，讓鉆井液在井筒壁上形成致密、光滑的泥餅，從化學(xué)上保證井壁穩(wěn)定。

（3）除了從力學(xué)上和化學(xué)上保證井壁穩(wěn)定以外，我們還在操作上進(jìn)行細(xì)化。主要是在起鉆和下鉆嚴(yán)格控制速度，每次下鉆到底以后都緩慢開泵，使鉆井液正常返出后在逐漸提高泵排量，避免因壓力激動和抽吸引起井壁失去穩(wěn)定。

3 結(jié)論與認(rèn)識

（1）P47-X3井三層套管的井身結(jié)構(gòu)和三段制井眼軌跡設(shè)計(jì)是保證該大位移定向井施工成功的必要條件。

（2）在增斜段選用1.25°螺桿，穩(wěn)斜段采用1.0°螺桿，并配以合適的技術(shù)措施，保證了井眼軌跡光滑和準(zhǔn)確中靶。

（3）施工中采用合理的降摩阻扭矩技術(shù)和井壁穩(wěn)定技術(shù)，是該井施工安全、高效的關(guān)鍵。

參考文獻(xiàn)：

[1]祖峰.D2-19大位移定向井鉆井應(yīng)用技術(shù)[J].西部探礦工程，2002年第1期.

[2]宋學(xué)義，張洪林，朱業(yè)耘，等.遼河灘海海南15-3大位移定向井設(shè)計(jì)與施工[J].特種油氣藏，2003年8期.