大王北油田五段制定向井軌跡控制技術

王鋼

摘 要：從2013年開始，勝利油田河口采油廠在大王北地區布置數十口五段制定向井，五段制定向井施工與普通三段制定向井相比施工有一定的難度。在大王北地區，開發的主力油層多在垂深3100m-3500m的沙二段，如何更好地利用地層和各種降斜鉆具達到對軌跡的精確控制對于定向工程師來說尤為重要，本文主要就筆者2013年到2014年在該地區負責和參與施工的多口五段制定向井總結一下該地區該井型的軌跡控制技術。

關鍵詞：五段制定向井；軌跡控制；直螺桿鐘擺鉆具

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.05.059

1 五段制定向井施工難點

1.1 降斜點的選擇和降斜率的判斷

五段制定向井設計軌跡為“直-增-穩-降-直”，其中降斜階段的軌跡控制最為重要，也可以說是整個井定向施工過程最為核心的部分。在井斜增到一定數值之后，結合設計選擇在什么深度進行降斜，是繼續選擇原定向增斜鉆具定向降斜還是起鉆更換常規鉆具組合這都是定向工程師需要考慮的問題，如果不能正確選擇降斜點和判斷降斜率，往往會導致后期施工的被動。五段制井施工中，增斜段軌跡對降斜段軌跡控制的影響有如定向井施工中，直井段軌跡對增斜段軌跡控制的影響一樣大。

1.2 降斜工具的選擇

在鉆井過程中，多起一趟鉆看似暫時增加了鉆井周期和成本，但適時的更換更合理的鉆具卻往往意味著后期施工難度的減小。在降斜階段，常規的方法是用彎螺桿直接定向降斜，在井深不是很深的情況下，往往是可行的；但是到了一定深度后，隨著井斜的增大和斜井段的不斷加長，摩擦阻力逐漸增加，如果泥漿性能不是特別適于定向又處理效果不理想時，定向降斜難度近一步增加，滑動鉆進鉆時延長，這樣就需要起鉆更換鉆具組合，各種欠尺寸扶正器和常規鉆具的配合使用成為更加理想的選擇，而在這些鉆具里如何根據本井的實際情況選擇最適合的鉆具又成為一個難題。

2 大王北地區五段制井設計特點

斜井段長意味著跨越地層比較多，從館陶組到沙二段。地層巖性復雜，期間通過以往鉆井經驗看，需要數次更換鉆頭才能達到優化鉆時，縮短工期的效果。雙靶點就是我們俗稱的桶靶，在A靶和B靶之間任何一個點的軌跡都不能超出靶區要求，這樣的設計意味著更加嚴格的軌跡控制，而對于后期普遍采用常規鉆具復合的方法，這樣的靶點設計增加了后期施工的不確定性，同時增加了施工難度。所以對于前期增斜段井斜和方位提出了更高的精度要求。

其實20米的靶半徑對于常規的三段制3000米以上的定向井來說不算小，但是由于大王北地區進入沙河街組之后經常會出現的方位漂移問題，常規鉆具的不可控制性弊端就會體現出來，該地區施工的井后期經常因為方位漂移問題起鉆更換鉆具，這就大大增加了施工的難度。

可以看出，由于諸多的不確定因素，大王北地區的五段制定向井施工難度不亞于一口普通的水平井。筆者根據一年多來在該地區的施工經驗和教訓，從以下幾個方面提出了軌跡控制的一些優化方案。

鉆具組合優選。

（1）直井段鉆具（以8寸半井眼為例）。鉆具組合如下：Φ215.9mm牙輪鉆頭+Φ177.8mm鉆鋌18m（含無磁鉆鋌1根）+Φ215mm螺旋扶正器+Φ177.8mm鉆鋌28m+Φ127mm鉆桿。

（2）造斜段鉆具。1）Φ215.9mm鉆頭+Φ171.5mm1.25°單彎動力鉆具+Φ158.8mm無磁鉆鋌9m+MWD+Φ127mm加重鉆桿+Φ127mm鉆桿，這是常規的動力鉆具定向：關于第一趟定向鉆具鉆頭的選型，大北10-斜221井造斜點在東營組，大北14-斜15井造斜點在館陶組，根據實鉆經驗，斜221井下的PDC鉆頭，斜15井下的是牙輪鉆頭，在大北地區的館陶組底部接近進入東營組的地層有礫石層，對PDC鉆頭的磨損比較嚴重，而采用牙輪鉆頭打穿館陶組后下PDC成為在大北地區比較常用的鉆頭使用方法。2）Φ215.9mmPDC鉆頭+Φ171.5mm1.25°單彎動力鉆具 +Φ210.00mm欠尺寸扶正器+Φ158.8mm無磁鉆鋌9m+MWD+Φ158.8mm鉆鋌27m+Φ127mm加重鉆桿+Φ127mm鉆桿，這種鉆具組合在大王北地區也是有井隊使用過的，這種組合優點是直接利用大北有些地區復合鉆降斜的地層特點，將造斜段和穩斜段還有降斜段合并為一趟鉆具組合，還能利用螺桿鉆具進行定向滑動鉆進，調整軌跡。

3 設計方位影響

設計方位向東（東北、東南）時，復合鉆以增斜為主，基本在3°/100m以上，這個設計方位的井在定向時最好多留點增斜余量，位移可以稍微落后于設計。

設計方位在東北方向，方位比較穩定，在井斜10°以下才開始發生漂移；設計方位在東南方向，方位變化較大。

設計方位向東南方向時，9米小鐘擺+直螺桿鉆具組合能很好的穩定方位。欠尺寸扶正器越近鉆頭越穩定方位。

設計方位向西（西北、西南）時，復合鉆以降斜為主，在造斜段，井斜控制的和設計越接近越好，位移當然也是貼近設計或者稍微超前于設計都是可以考慮的。在這個設計方位上，PDC+彎螺桿+扶正器這種穩斜組合能起到降斜鉆具的作用。這種鉆具組合還能夠定向，可以使不好控制的常規降斜段難度減小，在這個設計方位上是可以考慮使用的。

設計方位向西南時，方位變化率特別大，而且根據筆者經驗這個設計方位常規鉆具降斜降的很快，所以這個設計方位要特別注意。

設計方位在西北時，方位變化要穩定，基本以穩方位為主。9米小鐘擺+直螺桿在最易出問題的設計西南方位依然能夠很好的穩定井斜和方位，在降斜比較快的西南方向上，地層的特點很好的彌補了小鐘擺鉆具在降斜率上的欠缺。

4 結論與建議

大北地區的五段制定向在設計方位上的規律可以用來優化定向施工方案。合理利用地層特點選擇最適合的鉆頭能夠大大的縮短鉆井周期，有時適當的起鉆更換鉆頭反而能起到事半功倍的效果。五段制定向的位移可以為定向工程師所用，合理的根據實鉆軌跡來選擇位移，并且利用到降斜上能夠大大的降低施工難度。各種降斜工具中，直螺桿鐘擺鉆具在實用性和效率上是最好的。模式化施工可以大大提高工作效率，保障了軌跡圓滑的同時，還節省了大量的起下鉆和軌跡調整時間，大大縮短建井周期，降低投資成本。