PX11-1HF水平井井眼軌跡控制技術

侯 煉 黃志強 吳 健 游 堯 孫 偉

(長江大學 石油工程學院，湖北 武漢 430100）

PX11-1HF井是坪北油田部署在鄂爾多斯盆地陜北斜坡中部坪橋鼻褶帶的一口評價水平井，該井設計完鉆井深2400m，實際完鉆井深：2475m；目的層：延長組長61；完鉆層位：長61；完鉆原則：鉆至B靶點留足口袋完鉆。設計剖面為直-增-穩-增-平，設計水平井段長932.51m。井口至A點方位273.63°, 位 移 541.69m； 井 口 至 B 點 方 位 295.15°， 位 移1414.74m。嚴格控制A靶點、B靶點及井斜方位，A至B井眼軌跡垂直方向中靶半徑控制在2m以內；水平段水平方向中靶半徑控制在6m以內。全井采用柔性鉆具組合，鉆井參數合理有效、技術措施得當，安全、快速地完成了本口井的施工，井眼軌跡質量高，后續完井施工順利，取得了良好的經濟效益。

1 井身結構及剖面設計

1.1 井身結構設計

一開使用 17-1/2"(φ444.5mm)鉆頭，下入 φ339.7mm 套管60m，套管下入原則：進入洛河層40m左右，下入本層套管，封地表黃土層，建立井口。水泥返至地面。

二開使用 12-1/4"(φ311.2mm)鉆頭，下入 φ244.5mm 技術套管900m，套管下入原則：進入長2段地層下入244.5mm技術套管，封隔長1及上部復雜地層，為大斜度和水平段鉆進創造條件。水泥返至地面。

三開用Φ215.9mm鉆頭鉆進，完成增斜段和水平段鉆探，下Φ139.7mm生產套管，套管設計下深2390m。

1.2 剖面設計

井眼軌道的設計原則[1]是順利實現定向鉆進，有利于安全、優質、快速鉆井的同時滿足采油工藝的要求。井眼軌道優化[2]為了減小井下摩阻、扭矩，有利于井眼軌跡控制和提高鉆井效率，定向井軌道設計的合理與否直接決定了定向井造斜段的鉆進難度及能否順利中靶。PX11-1HF井井眼軌道設計參數（如表1）。

表1 PX11-1HF井井眼軌道設計參數

2 井眼軌跡控制技術難點分析

1）安定組、直羅組易發生泥頁巖吸水膨脹坍塌，造成鉆進過程中遇阻問題，地層浸泡時間長，易發生井塌或縮徑，產生“糖葫蘆”井眼，局部區域易產生較大狗腿度，給軌跡控制帶來難度。

2）水平段長，下部地層施工摩阻大，軌跡控制難度大。測斜盲區長，井底預控難度加大；小井眼水平段穩斜難度大，甲方對水平段穿行垂深要求嚴格。

3）本井由于水平段長，砂子在井底不易帶出，鉆井液含砂量高，對螺桿及隨鉆測斜儀器沖蝕嚴重，造成螺桿使用壽命縮短、儀器沒有信號。

3 井眼軌跡控制技術

3.1 一開 Φ444.5mm 井眼表層井段(0～60m)

采用塔式鉆具組合鉆進，開孔吊打，輕壓鉆進，逐漸加深后轉入正常鉆進，每鉆完一個單根洗井2～3分鐘，修整井壁,有效的控制了井斜。

3.2 二開 φ311.2mm 井眼段(60～907m)

直井段 （60～350m）采用鉆具組合:φ311.2mm牙輪鉆頭+φ228.6mm 鉆鋌 2 根+φ308mm 螺扶 1+φ228.6mm 鉆鋌 1 根+φ308mm 螺扶 1 個+Φ203.2mm 無磁鉆鋌×1 根+φ203.2mm 鉆鋌11 根+Φ177.8mm 鉆 鋌×6 根+φ127mm 加 重 鉆 桿 15 根 +Φ127mm鉆桿使用海藍電子多點測斜儀進行軌跡跟蹤監測，鉆進至鉆鋌全部出套管后正常加壓鉆進，這些技術措施的實施，確保了直井段軌跡質量，最大井斜1°；井底位移僅5m，為下部井眼軌跡控制，打下了良好的基礎。

第一增斜段（350～640m）和穩斜段（640-907m）采用鉆具組 合 :Φ311.2mm 牙 輪 鉆 頭 +Φ244.5mm ×1.25°單 彎 螺 桿 +Φ203.2mm 無磁鉆鋌×1 根+Φ203.2mm 鉆鋌×1 根+Φ158.8mm 鉆鋌×3+Φ127mm加重鉆桿×30根+Φ127mm鉆桿采用海藍MWD（無線隨鉆）測量儀器監控，軌跡控制滿足設計要求，整個增斜井段軌跡圓滑，施工順利。

該井段采用鉀基聚合物潤滑鉆井液體系，上部地層易吸水膨脹，形成厚泥餅阻卡，必須堅持短程起下鉆制度，保證起下鉆暢通。每鉆進200～30Om(或純鉆時間35～40h)，短程起下鉆一次。起鉆過程中如有遇阻要反復拉井壁或劃眼，直到暢通無阻后再下鉆到井底繼續鉆進。

3.3 三開 φ215.9mm 井眼段(907～2461m)

穩斜段（907～1006.55m）采用鉆具組合：Φ215.9mm 牙輪鉆頭 +Φ172mm ×1.25°單 彎 螺 桿 +431 ×4A10 定 直 接 頭 +Φ210mmSTB+Φ158.8mmNMDC×1+Φ158.8mmDC×2+4A11×410+Φ127mmHWDP×30根+Φ127mmDP。

第二增斜段（1006.55～1393.5m）采用鉆具組合：Φ215.9mm牙輪 鉆頭+Φ172mm×1.0°單彎 螺桿+431×4A10 定 直 接 頭+Φ127mmNMHWHP×1+Φ127mmHWDP×6 根 +Φ127mmDP×18根+Φ127mmHWDP×36根+Φ127mmDP。

水平段（1393.5～2461m）采用鉆具組合:Φ215.9mm 牙輪鉆頭+Φ172mm×(0.5°～0.75°) 單彎螺桿+431×4A10 定直接頭+Φ212mmSTB+Φ127mmNMHWHP×1+Φ127mmHWDP×6 根 +Φ127mmDP×18根+Φ127mmHWDP×36根+Φ127mmDP 該段采用海藍無線隨鉆LWD[3]監測，根據地質導向情況，定向鉆進至1393.5m，垂深1153米進入A靶點，甲方現場對水平段穿行垂深要求嚴格，小井眼復合鉆進成增斜趨勢，為了順利穿行水平段， 滿足甲方要求， 采取了 0.75°、0.5°單彎螺桿定向加復合鉆進，對水平段進行微調整，控制效果較好，施工較為順利。

在該井段嚴格控制鉆井液中的固相含量，在井斜和摩阻較大時以8～12%的加量均勻地加入原油，并以0.5～1.0%的加量加入SN-1固體乳化劑，使原油能均勻地乳化在泥漿中，將鉆井液轉化成鉀基聚合物潤滑鉆井液，正常鉆進勤維護勤處理，使鉆井液始終保持良好的攜帶性能、流變性能、抑制性能、潤滑性能，同時，每鉆進300m，就短程起下鉆1次，以此來破壞水平段的巖屑床，修整井壁，保證水平段的安全快速施工。

4 結論

1）優化井眼軌道和鉆具組合、優選鉆井參數、嚴格控制造斜率等技術措施是定向井安全順利鉆進的保障，對于確保井眼軌跡圓滑、降低摩阻和扭矩具有重要作用。

2）對于非常規定向井分段采用MWD/LWD導向鉆井技術，控制造斜率，使井眼軌跡光滑，避免井下復雜情況的發生。LWD實時測量的自然伽瑪、電阻率曲線能為現場地質導向人員確定著陸點，判斷油氣層位置，預測油氣層上下界面提供實時測井曲線;井斜、方位、工具面值能為定向井工程師調整鉆井參數提供依據，確保中靶，使軌跡達到地質要求。

3)成功地完成了第一口非常規水平井，為油田地區油氣藏積累了淺層水平井的施工經驗。

[1]陳庭根，管志川.鉆井工程理論與技術[M].山東東營：中國石油大學出版社，2006

[2]王東偉，王翔，單安平，等.羅平 7 水平井鉆井技術「J」.石油鉆采工藝，2012，34(5):25-27

[3]陳彬.LWD導向技術在水平井鉆井中的應用[J].中國石油和化工標準與質量，2012,11