叢式三維水平井施工難點(diǎn)分析

摘要：中石化華北分公司在東勝氣田由于井場(chǎng)受征地限制，布井時(shí)一個(gè)井場(chǎng)布置2-3口水平井，井間距一般5米左右，為確保井與井之間水平段距離大于600米，因此需要進(jìn)行三維軌道設(shè)計(jì)，為實(shí)現(xiàn)三維水平井快速成井，摸索合理可行的三維水平井施工技術(shù)及控制方法是關(guān)鍵。

關(guān)鍵詞：三維水平井;偏移距;偏移比;偏垂比;綜合難度系數(shù)

1叢式三維水平井的設(shè)計(jì)特點(diǎn)

三維水平井指的是井口到入窗點(diǎn)的閉合方位與水平段靶體方位不在同一條直線上的井，叢式三維水平井井組是指井組井?dāng)?shù)大于等于兩口，且至少有一口井身軌跡為三維設(shè)計(jì)的水平井的叢式井組。

由于水平井的靶體要求矢量中靶，入靶方位角必須和設(shè)計(jì)方位一致，而三維水平井由于井口與入窗靶點(diǎn)存在偏移距，這就需要在入靶前提前調(diào)整，在合適的井段從三維扭方位段變?yōu)槟繕?biāo)垂面內(nèi)的二維軌跡，提高現(xiàn)場(chǎng)軌跡控制的精確性。

2叢式三維水平井的施工難點(diǎn)分析

2.1井間距?。?m左右）

直井段既要考慮與鄰井的防碰，又要考慮三維增斜扭方位井段減小施工難度，防碰壓力大。

2.2直井段控制難度較普通水平井增大

由于三維水平井存在偏移距的特點(diǎn)，并且要考慮與鄰井的防碰，需要從直井段以預(yù)定的方位角增井斜產(chǎn)生位移以避開(kāi)鄰井，若滿足防碰要求的預(yù)定方位與設(shè)計(jì)方位不一致，又會(huì)增加下部扭方位的工作量。

2.3井下更易產(chǎn)生復(fù)雜情況

三維水平井在施工過(guò)程中井內(nèi)巖屑的攜帶會(huì)更加困難，在三維井段，如果狗腿度偏大，在下鉆過(guò)程中更易遇阻，若需進(jìn)行劃眼作業(yè)，則更易劃出新井眼，因此在施工過(guò)程中也更容易出現(xiàn)井下復(fù)雜情況。

2.4巖屑攜帶更困難，容易形成巖屑床

由于三維水平井扭方位段一般設(shè)計(jì)在井斜30-70度井段，在增斜的同時(shí)方位不斷變化，巖屑在井眼內(nèi)運(yùn)移更加復(fù)雜、困難，導(dǎo)致巖屑比二維水平井?dāng)y帶更困難，更容易形成巖屑床。

2.5大井斜井段扭方位工作量大，滑動(dòng)鉆進(jìn)井段長(zhǎng)，施工效率低

三維井段在增斜的同時(shí)要扭方位，矢量中靶的難度增大，想要達(dá)到設(shè)計(jì)要求的增斜率和方位變化率，使用同樣彎度的動(dòng)力鉆具必須增加滑動(dòng)鉆進(jìn)井段，這樣就導(dǎo)致平均機(jī)械鉆速慢，鉆井周期增長(zhǎng)。杭錦旗區(qū)塊施工的三維水平井在扭方位增井斜井段，每單根平均需要滑動(dòng)6-8米，而普通二維水平井在斜井段每單根只需滑動(dòng)3-5米即可滿足設(shè)計(jì)要求。若使用高度數(shù)動(dòng)力鉆具，會(huì)造成滑動(dòng)井段井眼曲率較高，影響加壓、起下鉆及巖屑的攜帶，容易造成井下復(fù)雜。

2.6三維井滑動(dòng)井段長(zhǎng)、鉆時(shí)高，后期作業(yè)困難

由于巖屑攜帶困難、巖屑床難清除、鉆具在三維井眼受力復(fù)雜，造成鉆具容易自鎖、鉆壓加不到鉆頭上，導(dǎo)致滑動(dòng)鉆進(jìn)困難，滑動(dòng)鉆時(shí)高。在JPH-429井石千峰地層扭方位井段鉆時(shí)最慢達(dá)到120分鐘/米，JPH-420井鉆時(shí)也達(dá)到70分鐘/米，JPH-420井扭方位初期設(shè)計(jì)方位變化率10.5°/30m，使用1.5度單彎螺桿滑動(dòng)鉆進(jìn)8米只能調(diào)整2度方位，更換1.75度螺桿后仍然需要滑動(dòng)7米以上才能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，施工效率低下。

3三維水平井難度分析

3.1偏移比

偏移距與靶前距的比值，數(shù)值越大，消除偏移距的工作量越大，有限的井段需要大幅度扭方位才能確保準(zhǔn)確入窗，造成摩阻扭矩增加;

3.2偏垂比

偏移距與有效垂深（靶點(diǎn)垂深-造斜點(diǎn)垂深）的比值，偏垂比大，表明在有限的垂深下既要完成扭方位，又要增井斜確保準(zhǔn)確入窗;

3.3綜合難度系數(shù)=1+偏移比+偏垂比

在靶前距一定的情況下，三維水平井的偏移距越大，偏移比和偏垂比越大，施工難度也越大。

4采取的技術(shù)措施

4.1直井段在考慮鄰井防碰安全、設(shè)計(jì)允許范圍內(nèi)，以一定的井斜按設(shè)計(jì)初始方位打出一定的位移來(lái)減小斜井段需要的偏移距，這樣就可以在相對(duì)較小的井斜提前扭方位，以減小扭方位施工難度。

4.2選用1.75°低彎點(diǎn)的高效單彎螺桿來(lái)完成大斜度井段的增斜扭方位施工，低彎點(diǎn)單彎螺桿由于彎點(diǎn)下移，偏移值比原1.5°單彎螺桿還要小，因此既能滿足增斜扭方位的要求，又可以復(fù)合鉆進(jìn)，且復(fù)合鉆進(jìn)增斜率較高，可以很大程度上減少滑動(dòng)井段，提高施工效率。

4.3選擇倒裝鉆具組合，可有效解決大斜度井段、水平段鉆進(jìn)時(shí)傳遞鉆壓的困難，提高鉆井效率。

4.4優(yōu)化鉆井液性能，提高抑制性，穩(wěn)定井壁;改善流形，保證井眼清潔;增強(qiáng)潤(rùn)滑性，實(shí)現(xiàn)三維扭方位井段安全鉆進(jìn)。

5幾點(diǎn)建議

5.1根據(jù)偏移距的大小，考慮利用直井段長(zhǎng)的優(yōu)勢(shì)，選擇合適的造斜點(diǎn)，以小井斜（7-10度）穩(wěn)斜一定長(zhǎng)度的井段減小偏移距。

5.2利用適當(dāng)長(zhǎng)度的穩(wěn)斜、扭方位井段，在20-40度井斜之前將方位調(diào)整到位，將20-40度以后井段由三維變成二維，以降低大井斜井段施工難度，提高施工效率。

5.3利用直井段長(zhǎng)的優(yōu)勢(shì)，選擇適當(dāng)?shù)脑煨秉c(diǎn)以小井斜（10-15度）穩(wěn)斜井段完全消除偏移距，然后降斜至2度以?xún)?nèi)，把著陸控制段由三維徹底變成二維。

6結(jié)論

6.1可在直井段消除或減小偏移距，降低三維水平井的施工難度，根據(jù)收集到的資料，該技術(shù)已在長(zhǎng)慶蘇里格氣田和涪陵焦石壩等油氣田得到普遍應(yīng)用。

6.2增斜扭方位井段是三維水平井施工的關(guān)鍵井段，且地層多為砂泥巖等厚互層，鉆頭易泥包，滑動(dòng)鉆時(shí)過(guò)長(zhǎng)容易造成大肚子或糖葫蘆井眼，合理的泥漿性能，良好的攜巖性能和潤(rùn)滑性，提高泥漿的抑制護(hù)壁性能尤其為重要。

6.3強(qiáng)化防碰意識(shí)，優(yōu)化防碰軌跡設(shè)計(jì)，盡量保證與鄰井防碰掃描分離系數(shù)>3，確保防碰施工安全。

6.4引入旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向或高效導(dǎo)向螺桿、水力振蕩器等新工具、新工藝，加強(qiáng)地質(zhì)認(rèn)識(shí)，優(yōu)化軌跡控制，減小施工難度，降低施工成本。

參考文獻(xiàn)：

[1]張富成，王衛(wèi)忠，扈東勇，等.蘇里格氣田叢式井鉆井技術(shù)及應(yīng)用[J].石油鉆采工藝，2009，31（4）：36-39.

[2]田逢軍，王萬(wàn)慶.長(zhǎng)慶油田中半徑三維水平井環(huán)平3井鉆井技術(shù)[J].石油鉆采工藝，2009，31（6）：27～31.

[3]翟文濤，趙林軍.叢式三維水平井軌跡優(yōu)化控制技術(shù)淺析[J].內(nèi)蒙古石油化工，2012，（3）：118～120.

[4]何樹(shù)山，劉修善. 三維水平井軌道設(shè)計(jì)[J]. 石油鉆采工藝，2001，23（4）：16-20.

作者簡(jiǎn)介：

魏紅利（1966-），男，中石化華北石油工程有限公司五普鉆井分公司，研究方向：鉆井技術(shù)研究。