旋轉地質導向技術在曹妃甸11-3/5油田的應用

李玉泉，吳文兵，尤彬彬，楊立軍

（1.中國石油集團工程技術研究院，天津300451；2.海洋工程有限公司鉆井事業部，天津300451；3.吐哈油田公司工程技術研究院，新疆鄯善838202）

旋轉地質導向技術在曹妃甸11-3/5油田的應用

李玉泉*1，吳文兵2，尤彬彬2，楊立軍3

（1.中國石油集團工程技術研究院，天津300451；2.海洋工程有限公司鉆井事業部，天津300451；3.吐哈油田公司工程技術研究院，新疆鄯善838202）

曹妃甸11-3/5油田WHPC平臺部署大位移水平井開采剩余油，設計水平位移2800m以上，水垂比達到2.6，裸眼段長2400m以上。深井大斜度長裸眼段滑動鉆井容易發生托壓，下部井段定向難度大，加之大位移井巖屑攜帶困難，容易形成巖屑床，易引發井下復雜。應用了AutoTrak G3 RCLS旋轉地質導向技術，解決了大斜度深井托壓問題，隨鉆測井獲取的伽馬和電阻率準確識別儲層，為重新設計靶點及軌跡控制提供了依據，隨鉆環空ECD監測反應了井眼清潔狀況，根據監測結果采取相應措施，將巖屑及時帶出，確保了井下安全。AutoTrak G3旋轉地質導向技術提高了中靶精度與軌跡控制效率，確保了油藏的有效動用，也提高了鉆井速度，實現了大位移井的優快鉆井。

曹妃甸；大位移井；旋轉地質導向

1　設計要點

曹妃甸11-3/5油田位于渤海西部海域，在WHPC平臺部署3口水平井，開采剩余油富集的砂體。該油田明化鎮組和館陶組儲層均相當發育（見表1），橫向變化相對穩定，已鉆遇Ng2儲層厚度在9～17m之間，這幾口井的軌跡設計如表2所示。

表1　曹妃甸11-3/5油田地質分層數據表

WHPC平臺槽口分布見圖1，C12H井、C13H井分別對應C6、C7槽口，C10H1井利用C1槽口側鉆。2口新鉆井設計為3層井身結構，先鉆導眼，后回填鉆水平井，?244.5mm技術套管下至目的層頂部，篩管完井。

圖1　平臺槽口分布圖

2　鉆井難點

（1）裸眼段長，井斜大，容易托壓。二開裸眼段長度在2400m以上，使用蘭德馬克軟件進行鉆具應力分析表明，滑動鉆井鉆具將發生正弦彎曲。

（2）水平位移較大，水垂比高（見表3）。本區鉆時快，環空巖屑較多，巖屑攜帶困難，容易形成巖屑床，引發井下復雜。

針對以上難點，決定下部井段應用旋轉地質導向技術解決托壓問題，同時改善井眼凈化狀況［1］。

3　軌跡控制技術

3.1導眼鉆進

第一趟鉆螺桿定向，滑動鉆井與復合鉆井相結合，根據扭矩和泵壓的變化及時調整鉆井參數（見表4、表5），保持較高的機械鉆速和軌跡控制精度，確保實鉆與設計軌跡吻合［2］。2200m后出現托壓現象，托壓12～13t，加入3%～4%潤滑劑，但托壓仍越來越嚴重。

表2　軌跡設計表

表3　水垂比與裸眼段長

表4　第一趟鉆鉆井參數

表5　第一趟鉆鉆井指標

表6　?244.5mmATK鉆具組合

第二趟鉆下入旋轉地質導向AutoTrak G3 RCLS（見表6和表7），該系統可提供近鉆頭實時井斜、方位伽馬、電阻率、實時壓力和振動測量，利用非旋轉滑套上的3個肋板與井壁相互作用產生合力進行導向［3］。

表7　?244.5mmATK鉆井參數

通過控制泵壓和時長發送指令，控制工具面方向和導向力度，實現增井斜、扭方位的目的，托壓現象消除。為了解決巖屑攜帶問題，采取打完一柱倒劃一柱、提高鉆井液的攜帶能力、定期打入稠塞清潔井底等措施。利用隨鉆環空ECD判斷井下狀況，采取調整鉆井參數、循環、倒劃眼、控時鉆進、打稠塞等措施，使ECD在正常范圍，避免出現憋扭矩、憋泵、上提遇阻等情況。

3.2水平井鉆進

水平段使用了6-3/4″與5-3/16″兩種外徑ATK工具，隨鉆測井項目為伽馬、電阻率、中子、密度。理論分析表明，水平段鉆具將會發生屈曲，鉆壓傳遞受到影響，為此應用了倒裝鉆具組合。

充分利用AutoTrak近鉆頭實時井斜（距鉆頭1.2m）的優勢，控制井斜不出現大的波動，確保了軌跡始終在油層內穿行。

注意降低摩阻扭矩，控制井眼軌跡圓滑，使用加重鉆桿替代鉆鋌，保持鉆井液潤滑劑加量，必要時加入塑料小球，控制好鉆井液的含砂量，并用軟件模擬計算摩阻，結合實測摩阻，進行下部井段摩阻預測。

表8　水平段鉆井參數

4　實施效果

AutoTrak G3在WHPC平臺上應用了3口井（見表9），比設計節約平臺周期7.8d，隨鉆測井為水平井靶點調整提供了可靠依據，取得較好的開發效果。

4.1中靶精度高

應用AutoTrak G3旋轉地質導向技術后，提高了軌跡控制精度，3口井均實現精確中靶，其中C12H井的靶半徑達到0.2m。

4.2定向效率高

AutoTrak G3旋轉地質導向技術消除了大井斜長裸眼段托壓現象，且工具面穩定，控制系統的連接和指令發送都很方便，大大提高了定向效率。

表9　定向指標統計

4.3確保井下安全

AutoTrak G3旋轉地質導向技術有利于改善井眼凈化狀況，降低摩阻，在定向過程中均沒有復雜發生，保持了較高的機械鉆速。

5　結論與認識

（1）旋轉地質導向技術能夠及時發現和評價油氣藏，提高油層鉆遇率，應用該技術可提高水平井的開發效果。

（2）AutoTrak G3旋轉地質導向在旋轉鉆井過程中實現導向，有效解決大井斜長裸眼段的托壓問題，尤其適合在海上大位移井上應用。

（3）AutoTrak G3旋轉地質導向通過發指令來調整肋板的方向和力度，實現定向造斜、增斜、穩斜和水平段鉆進等目的，實現了井眼軌跡的平滑、連續，軌跡控制效率高［4］。

（4）AutoTrak G3旋轉地質導向能夠實時監測環空ECD，具有降低摩阻扭矩、實現井眼清潔、減少壓差卡鉆、確保井眼質量的優勢，降低了鉆井風險。

［1］董星亮，曹式敬，等.海洋鉆井手冊［M］.石油工業出版社，2011.

［2］王萬慶，諶建祁，石崇東，耿天祥.薄產層水平井GP06-9井鉆井技術［J］.石油鉆探技術，2009（2）：92.

［3］楊劍鋒，張紹槐.旋轉導向閉環鉆井系統［J］.石油鉆采工藝2003（1）：1.

［4］張家希.連續旋轉定向鉆井系統——AutoTrak RCLS［J］.石油鉆采工藝，2001（2）：4.

TE2

B

1004-5716（2016）05-0031-04

2015-03-25

2015-05-03

李玉泉（1973-），男（漢族），黑龍江肇源人，高級工程師，現從事鉆井工藝技術研究工作。