定向井井場優(yōu)選與井身軌跡優(yōu)化分析

崔登云

（大慶鉆探工程公司國際事業(yè)部，黑龍江 大慶 163411）

1 實施定向井鉆井的背景

國內(nèi)東部油田都是處在平原地區(qū)，人口密集，村莊林立，農(nóng)田、林地、果園、養(yǎng)殖基地、經(jīng)濟(jì)作物及永久性設(shè)施多，地面環(huán)境復(fù)雜，賠償數(shù)額較大，給新井選井場帶來相當(dāng)大的困難。本著節(jié)約土地資源，減少賠償征地費用支出，合理避開永久性建筑物、果園、村莊，又能滿足于開發(fā)建產(chǎn)的鉆井需求，定向井、叢式井逐年增多，地面管理帶來諸多便利[1]。但隨著所轄區(qū)域內(nèi)工農(nóng)業(yè)發(fā)展，工農(nóng)關(guān)系日益復(fù)雜，井口選擇難度大，大多數(shù)井井位踏勘達(dá)到幾次甚至十幾次，造成上鉆進(jìn)度緩慢。井場位置直接關(guān)系到井身軌跡設(shè)計及后續(xù)開發(fā)等問題，因此合理選擇井場是井身軌跡優(yōu)化的第一步工作。

1.1 定向井技術(shù)優(yōu)勢

隨著斜井鉆井技術(shù)的日趨成熟和與其相配套的采油工藝技術(shù)的發(fā)展，油田開發(fā)中定向井普遍得到采用，其主要優(yōu)勢概括起來有以下幾點[2-3]：

（1）占用耕地少，減少征用土地費用，利用土地資源少，符合國家發(fā)展戰(zhàn)略。

（2）合理避開林地、果園、養(yǎng)殖場、魚塘、經(jīng)濟(jì)農(nóng)作物等減少賠償。

（3）合理避讓環(huán)境風(fēng)險，遠(yuǎn)離油庫、工廠、村莊、電力設(shè)施及永久性建筑設(shè)施，增大安全距離，降低環(huán)境風(fēng)險。

（4）合理避開村界、鄉(xiāng)界、縣界，簡化工農(nóng)關(guān)系，有利于占地和征地，利于工作開展。

（5）沿儲層鉆進(jìn)（水平井），增加泄油面積，提高單井產(chǎn)量和最終采收率。

（6）斷層根部，油層高部位定向鉆進(jìn)，提高油層鉆遇率、單井產(chǎn)量、最終采收率。

（7）合理避開障礙物，使勘探評價開發(fā)建產(chǎn)，認(rèn)識和開發(fā)油藏得以實現(xiàn)。

1.2 定向井帶來挑戰(zhàn)和問題

隨著油井總數(shù)的增加及定向井的增加，維護(hù)性檢泵作業(yè)井次逐年遞增，據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計桿斷、管漏、泵漏造成的檢泵井次占到了檢泵總數(shù)的90.2%（表1）。盡管采取了積極的防偏磨措施，抽油機(jī)生產(chǎn)桿管偏磨、漏失問題得到了遏制，見到了明顯的好轉(zhuǎn)，但沒有從根本上扭轉(zhuǎn)局面。

表1 某油田影響油井檢泵的原因統(tǒng)計表

2 定向井井場優(yōu)選

地面井場優(yōu)選是井身軌跡設(shè)計的首要工作，目前優(yōu)選井場主要采用“多梯次”新井踏勘方法，通過井位意向階段、井位確定階段、井位批準(zhǔn)后三個階段多梯次組織相關(guān)部門參加井位踏勘，并且利于工農(nóng)部門提前介入，在滿足地質(zhì)要求的前提下，充分考慮地面聯(lián)系難度，適當(dāng)調(diào)整井口位置，優(yōu)選叢式井組，加快滾動勘探開發(fā)速度，提高上鉆率[4]。雙線同時進(jìn)行，大大縮短鉆前時間。

2.1 井位意向

根據(jù)井位設(shè)計人員了解初步井位設(shè)計數(shù)據(jù)情況及地理位置。在滿足鉆探目的和中靶要求，在一定的靶前距情況下，對于單靶點可以在一個面上選取井口位置，但是對于雙靶井一般只在BA靶聯(lián)線延長線端選取井口位置（目的是為了避免扭轉(zhuǎn)方位，避免井身軌跡復(fù)雜不利于后期測試及開采）。大斜度井鉆井軌跡如圖1所示。

圖1 大斜度井鉆井軌跡圖

結(jié)合土地協(xié)調(diào)工作人員了解附近征地情況和地面環(huán)境（依據(jù)華北鉆井井控實施細(xì)則）綜合做出初步可行性分析，對可實現(xiàn)的井在滿足地質(zhì)任務(wù)前提下利用手持GPS 初步確定井口位置并做好記錄，對于不可實現(xiàn)的井及時與井位設(shè)計人員反饋信息，提供附近可實現(xiàn)位置看是否做出井位調(diào)整。對可實現(xiàn)的井利用定向井設(shè)計軟件繪制軌跡圖看主力油層段是否滿足地質(zhì)任務(wù)要求，復(fù)雜軌跡要結(jié)合鉆研院工作人員制作軌跡，再結(jié)合鉆井公司工程技術(shù)人員是否能實現(xiàn)鉆探。叢式井要考慮到整拖方向及已鉆井和后續(xù)井軌跡防碰問題。得出結(jié)論后把具體情況反映到土地協(xié)調(diào)科為精確踏勘做好相關(guān)人員協(xié)調(diào)準(zhǔn)備工作。

2.2 井位確定

在初次踏勘可行前提下，有計劃組織土地協(xié)調(diào)科、當(dāng)?shù)刂в娃k、鉆井公司等相關(guān)人員進(jìn)行精確踏勘。結(jié)合地面環(huán)境、征地的具體情況、占地面積，叢式井還需考慮到整拖方向以確定井口位置并做好標(biāo)記并且確定搬家路線。由于有了初次踏勘考慮全面和準(zhǔn)備充分，一般精確踏勘時各方工作基本按程序順利進(jìn)行，出現(xiàn)特別情況及時進(jìn)行調(diào)整以實現(xiàn)地質(zhì)任務(wù)前提下地面配合地下開展工作。并利用手持GPS 記錄井口坐標(biāo)，再利用定向井軟件設(shè)計并優(yōu)選滿足地質(zhì)任務(wù)和鉆井施工的軌跡。根據(jù)鄰井試油及測井資料利用地層壓力評估軟件對本井地層壓力估算并成圖，再結(jié)合地面環(huán)境進(jìn)行整體風(fēng)險評估把具體情況匯報開發(fā)部用以選擇適合的鉆井施工隊伍。與此同時工農(nóng)及時辦理占地及征地協(xié)議和手續(xù)，為上鉆做好準(zhǔn)備工作。

式中，ηjk為第j個擁塞評價指標(biāo)歸入第k類客流擁塞風(fēng)險水平的聚類權(quán)；θjk為第j個擁塞評價指標(biāo)屬于第k類客流擁塞風(fēng)險水平的白化值；n為聚類擁塞評價指標(biāo)個數(shù)，本文中取3.

2.3 井位批準(zhǔn)

在初次和精確踏勘的基礎(chǔ)上，井口位置基本確定，此時征地工作基本完成，鉆井隊可以組織鉆前施工，井位批準(zhǔn)后，安排復(fù)測人員進(jìn)行井口坐標(biāo)復(fù)測，項目組人員進(jìn)行鉆井地質(zhì)設(shè)計。

3 優(yōu)化定向井井身軌跡設(shè)計與控制

定向井井眼軌跡設(shè)計技術(shù)是一口定向井施工的基礎(chǔ)，只有井眼軌跡設(shè)計的準(zhǔn)確、合理，才能保證定向井順利施工，實現(xiàn)地質(zhì)目標(biāo)。

3.1 定向井軌跡設(shè)計原則

根據(jù)鉆井場地實際情況，叢式井多，位移較大，以軌跡圓滑、控制最大井斜、降低斜率、下泵深度控制在上直段或穩(wěn)斜段、減少后期有桿泵生產(chǎn)影響為工作方向。

3.1.1 盡可能減小設(shè)計的最大井斜角

按照井斜角的大小，可將定向井分為3 類：井斜角為15°～30°的屬于小斜度定向井；井斜角為30°～60°的屬于中斜度定向井；井斜角為60°～120°的屬于大斜度定向井。3 種斜度定向井的難度相差很大。在可能的條件下，盡量減小最大井斜角，以便減小鉆井的難度（但最大井斜角不得小于15°，否則井斜方位不易穩(wěn)定）。能用小斜度定向井達(dá)到目的的，決不設(shè)計中斜度定向井；能用中斜度定向井達(dá)到目的的，決不設(shè)計大斜度定向井。大斜度定向井（包括水平井、大位移井等）僅僅在特殊需要的條件下使用。

3.1.2 要注意選好造斜點

造斜點處的地層要有利于造斜，應(yīng)該是硬度適中、無坍塌、無縮徑，并要避開高壓、易漏等復(fù)雜情況的地層。為了今后的采油工作順利開展，減少油管偏磨，造斜點一般選在上直段或者穩(wěn)斜段，盡量不選在增斜段。

3.1.3 選擇合適的井眼曲率

井眼曲率是用來表示井眼前進(jìn)方向變化的快慢或井眼彎曲程度的指標(biāo)。一般來說，井眼曲率小，則管柱在井眼內(nèi)的摩阻摩扭就小，與此有關(guān)的井下復(fù)雜情況和鉆柱事故也就少，但另一方面，井眼曲率也不能太小。對于普通定向井來說，在設(shè)計目標(biāo)點的垂深、位移和造斜點不變的條件下，井眼曲率越小，造斜井段就越長，全井井眼長度就越大。但井眼曲率太小，則穩(wěn)斜段長度相對較短，會導(dǎo)致軌跡調(diào)整的回旋余地變小。所以井眼曲率不能太小，通常增斜率不大于3°/30m，降斜率不大于1.5°/30m

3.2 不同類型井井身軌跡設(shè)計

3.2.1 對于靶點較深的小位移井

對于位移較?。?00m左右）、靶點較深的井，盡量采用較深部造斜，采用五段制施工。滿足老區(qū)加密或調(diào)整井的合理開發(fā)井網(wǎng)，控制住井距；控制全井最大井斜，確保后期的井筒措施治理的需要；下泵避開大斜井段，減少偏磨，消除定向井抽油桿疲勞折斷，減小下泵段井斜。

3.2.2 對于靶點較深的大位移井

對于靶點較深的大位移井，控制最大井斜及下泵段井斜，在控制合理開發(fā)井網(wǎng)的基礎(chǔ)上，采用四段或三段制施工。

3.2.3 對于靶點較淺的小位移井

對位移不大、靶點較淺的井，設(shè)計井身軌跡時可選擇適當(dāng)?shù)脑煨秉c，既可減小井斜角，控制住下泵段井斜，保證井身軌跡平滑，又能使泵下在增斜或穩(wěn)斜段。

3.2.4 合理優(yōu)化特殊井

優(yōu)化井身軌跡完成，編寫鉆井地質(zhì)設(shè)計中，不是簡單地設(shè)計五段、四段、三段，根據(jù)實際情況進(jìn)行調(diào)整。如XXX-1 雙靶井：地質(zhì)設(shè)計中明確三段制鉆井施工，但該井由于受地面條件限制，靶前距40m，A 靶和B 靶位移相差525m，三段制根本無法實現(xiàn)，只能采取直、增、穩(wěn)、增、穩(wěn)“五段”完成施工，軌跡成“勺型”。XXX-1井剖面設(shè)計如表2所示。

表2 XXX-1井剖面設(shè)計表

總之在井身軌跡設(shè)計的時候各種不同類型的井不管采用五段制、四段制、三段制，哪種施工方式，均已控制最大井斜角和減小下泵段井斜為目標(biāo)，使井眼軌跡光滑，減小狗腿度，增斜降斜均控制在3.0°/30m 以內(nèi)（定向井井身質(zhì)量要求不大于4.5°/25m），在滿足地質(zhì)要求，鉆井施工可達(dá)到的前提下，努力減小井斜及狗腿對后期有桿泵采油的影響。

4 結(jié)論

我國雖然幅員遼闊但是實際有效土地面積不多，保護(hù)土地資源和環(huán)境資源尤為顯得重要。近年來，定向鉆井成功的實踐之后，深刻地體會到了定向鉆井給油田企業(yè)帶來的好處和不可估計的社會效益。定向井鉆井方案實施過程中鉆井地質(zhì)設(shè)計人員要充分做好與工程設(shè)計人員、采油研究院軌跡優(yōu)化設(shè)計人員的結(jié)合，確保井身軌跡優(yōu)化的實施與成果，促進(jìn)采完鉆一體化進(jìn)程。