盤2-斜192井七段制大斜度長裸眼定向井設計與施工

于鵬璽

（中國石化西南石油工程有限公司臨盤鉆井分公司，山東臨邑251500）

盤2-斜192井七段制大斜度長裸眼定向井設計與施工

于鵬璽*

（中國石化西南石油工程有限公司臨盤鉆井分公司，山東臨邑251500）

盤2-斜192井是沿斷塊高部位，緊貼斷層走向部署的一口多目標、長裸眼段、七段制的大斜度定向井，該井的裸眼段長2400m，設置6個控制點，采用直—增—穩—增—穩—增—穩的七段制剖面，設計最大造斜率25°/100m，設計最大井斜66.44°位移915m。該井的主要難點在于裸眼段長，造斜拐點多導致摩阻扭矩大，三增造斜率要求高，井下事故風險高，第三穩斜段井斜大、段長長、貼近斷層，控制難度大。但在該井軌跡設計和施工中很好地解決了上述問題，在軌跡優化設計、摩阻扭矩分析計算、鉆具結構優選和防止井下事故方面均取得了一些經驗，事實證明這些數據經驗可以在同類復雜軌跡定向井的設計和施工中進行進一步的推廣和應用。

長裸眼；七段制大斜度定向井；設計施工；盤2-斜192井

臨盤油田油藏的地質特點就是斷塊多，以中小型斷塊油藏為主，盤2塊構造位置位于惠民中央隆起帶盤河構造盤西南部，為2條東西向斷層和3條南北向斷層所夾形成的多個封閉小斷塊，但含油豐度低，圈閉面積小，用直井或普通定向井進行開發效率低，實踐證明多段制大斜度多目標定向井開發技術，可以大幅度提高零碎斷塊油田單井的控制儲量和產能，提高經濟效益。

1 工程概況

盤2-斜192井設計井深2670.29m，設計井身結構為：一開采用?444.5mm鉆頭鉆至井深270m，下入?339.7mm的表層套管封固平原組以上疏松地層，二設計為?215.9mm鉆頭鉆進至完鉆井深下入?139.7mm油層套管，靶點信息如表1所示。

表1 靶點信息表

2 難點分析

（1）軌道貼斷層設計，要求中靶精度高，大井斜井段長，控制難度大。

（2）裸眼段長，軌跡復雜，施工后期摩阻扭矩增大。

（3）三增后滑動鉆進時容易使鉆具發生屈曲現象。

（4）大井斜段攜砂困難，易形成巖屑床，易發生井下事故。

3 工程設計

3.1 軌道優化設計

長裸眼復雜軌道設計主要采用恒曲率法和變曲率法2種方法：恒曲率法的造斜率為常量，變曲率法的造斜率為變量。變曲率法又可分為懸鏈線、準懸鏈線等方法。設計井眼軌道時，首先保證常規導向鉆具組合的造斜率與套管柱和井眼曲率半徑要相適應；其次井眼曲率要適中，確保井下安全；再次設計井眼長度要相對較短，以保證摩阻/扭矩相對較小。針對地質設計提供的4個靶點進行了多圓弧三增剖面、懸鏈線剖面及準懸鏈線剖面設計，其中多圓弧三增剖面井眼軌道相對圓滑，結合不同剖面井眼軌道進行摩阻/扭矩模擬計算，結果表明，多圓弧三增剖面平均摩阻最小。綜合考慮，該井選用七段制三增剖面，優化剖面如表2所示。

表2 軌道優化設計結果

3.2 鉆具結構優化設計

由于盤2-斜192井第一穩斜段和第三穩斜段的段長均超過了500m，且第三穩斜段井斜66.44°，為了提高穩斜段旋轉鉆進的比例，避免滑動鉆進的波浪型軌跡，在穩斜段主要采用雙扶導完螺桿鉆具組合，為降低摩阻選用球型扶正器，并通過摩阻扭矩計算軟件分析，對剛性鉆具進行倒裝：

?215.9mmPDC鉆頭+1.25°×172mm単彎螺桿+ ?165mm短鉆鋌（1～3m）+（212～210mm）球型穩定器+?165mm回壓凡爾+?165mmMWD定向接頭+ ?165mm無磁鉆鋌×2根+?127mm加重鉆桿×（3～6）根+?127mm斜坡鉆桿（根據進尺調整斜坡鉆桿的數量，使加重鉆桿在30°井斜以上井段）+?127mm加重鉆桿×（21～27）根+?127mm鉆桿，屈曲分析結果如圖1所示。

通過分析該鉆具結構在施工過程中的滑動鉆進、旋轉鉆進和起下鉆工況下鉆具皆不會發生鉆具屈曲現象，并可以有效的降低鉆具的摩阻和扭矩。

圖1 鉆具組合的屈曲分析圖

3.3 鉆井參數對改善攜巖屑性的分析

盤2-斜192井斜井段長，尤其在施工后期45°～65°的大井斜段容易形成巖屑床，增加工程風險，為最大限度地提高井眼凈化程度，減小鉆進過程的摩阻和扭矩，確保安全施工，依據垣平1井模擬計算排量、轉速和巖屑顆粒半徑對巖屑床厚度的影響實驗及其現場鉆井參數，巖屑粒徑的大小和鉆進中使用的排量大小直接影響巖屑床的形成和厚度規律可知，上述因素對井斜大于50°井段的影響程度逐漸擴大，為了保證井眼凈化，應適當提高排量和控制巖屑的粒徑來減小巖屑床的厚度，達到降低摩阻和扭矩的目的。因此，后期大井斜段施工時控制排量30～34L/s，優選PDC鉆頭控制巖屑粒徑，并通過技術劃眼和短程起下鉆等方法提高井眼凈化程度。

4 現場施工

900～1880m井段施工，鉆具組合?215.9mmPDC鉆頭+1.25°×172mm単彎螺桿+?165mm短鉆鋌× 1.5m+210mm球型穩定器+?165mm回壓凡爾+ ?165mmMWD定向接頭+?165mm無磁鉆鋌×2根+ ?127mm加重鉆桿×21根+?127mm鉆桿，由于設計方位與地磁方向垂直，鉆具組合中采用雙無磁，造斜段地層為明化鎮組地層，巖性質地松軟，造斜過程中采用滑動鉆進與復合鉆進相結合的方式控制實際造斜率在15°/100m，鉆進至988m，將井斜調整為10.55°，方位115.8°，開始復合鉆進，轉盤鉆速100r/min，排量34L/s,鉆進至井深1710m穩斜效果極佳，井斜一直穩定在9.8°～11°，并自該井深開始進行第二增斜段的施工采用滑動鉆進與復合鉆進相結合的方式控制實際造斜率在18°/100m左右鉆進至井深1880m，井斜37.5°,考慮第三增斜段的造斜率要求，起鉆簡化鉆具組合，并進行倒裝，從而弱化鉆具組合的剛性，提高滑動鉆進適用性，確保第三增斜段的順利完成。該趟鉆完成進尺980m，穩斜段進尺892m，實現導/滑比例為99∶1，平均機械鉆速達28.69m/h。

1880～2055m井段施工，鉆具組合?215.9mm PDC鉆頭+1.5°×172mm単彎螺桿+?165mm回壓凡爾+?165mmMWD定向接頭+?165mm無磁鉆鋌×2根+?127mm加重鉆桿×6根+?127mm斜坡鉆桿×30根+?127mm加重鉆桿×21根+?127mm鉆桿。

第三增斜段施工中組合取出了第二只穩定器，弱化鉆具剛性，每鉆進1根單根后技術劃眼一次，便于泥漿的攜帶巖屑，運用聚合物防塌潤滑體系鉆井液加強井壁穩定，控制鉆井液摩阻系數Kf=0.12左右，控制平均造斜率23°/100m,鉆進至井深2055m井斜65.12°，對于C、D靶井斜角控制就為靶心狀態，控制角分別為4.5°及1.6°。

2055～2648m井段施工，鑒于2055m井斜65.12°達到穩斜要求，固更換雙扶單彎螺桿組合，并優選2個穩定器之間的長度，以實現旋轉穩斜鉆進的目的，鉆具組合：?215.9mmPDC鉆頭+1.25°×172mm単彎螺桿+ ?165mm短鉆鋌×1.5m+210球型穩定器+?165mm回壓凡爾+?165mmMWD定向接頭+?165mm無磁鉆鋌×1根+?127mm無磁承壓鉆桿×1根+?127mm加重鉆桿×6根+?127mm斜坡鉆桿×75根+?127mm加重鉆桿×27根+?127mm鉆桿，鉆進排量32L/s，轉盤鉆速100r/min,該井大井斜穩斜段的實鉆數據如表3所示。

從表3可以看出，盤2-斜192井采用優化設計的單彎雙穩導向鉆具組合復合鉆進的穩斜效果很好，且該井在穩斜段鉆進過程中，沒有被動地實施滑動鉆進。

表3 盤2-斜192井的測斜結果

5 結論

（1）對于復雜軌跡定向井軌道可以通過優化設計剖面、選擇合理的靶前距、井眼曲率和優選鉆井參數來克服鉆具的摩阻和扭矩大、井眼凈化難等鉆井技術難點。

（2）長裸眼段復雜軌跡定向井，應用聚合物防塌潤滑體系鉆井液，有利于穩定井壁、降低摩阻，有助于實現軌跡安全、精確控制。

（3）控制32L/s以上的鉆井液排量及適當的鉆速有助于井眼的清潔。

（4)應用Navigator摩阻軟件，對鉆具的受力進行模擬分析，能夠實現對鉆具結構的優化調整，有助于在實鉆中規避鉆柱脫壓、正弦屈曲和螺旋自鎖現象的發生。

（5）建議在大斜度定向井和長水平段水平井的穩斜段施工時，選用雙扶單彎螺桿鉆具組合，可以較好地實現旋轉穩斜鉆進，避免被動滑動進，井眼軌跡平滑且有利于提高機械鉆速。

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TE243

B

1004-5716(2015)09-0068-03

2014-09-05

2014-09-30

于鵬璽（1983-），男（漢族），山東乳山人，工程師，現從事定向井技術管理與施工工作。