定向井開路預斜創新技術在渤海油田的應用

摘 要：開路預斜鉆井技術，是當今鉆井工程領域的新技術，也是一項高難度的技術。在渤海油田，隨著油田開發及生產形勢需要，在大平臺小井距叢式井作業中，由于有時要考慮到井眼碰撞或減輕后續井作業難度，對某些特殊井在表層鉆進時，要進行預斜作業，以達到調整軌跡的目的。

關鍵詞：渤海油田；預斜技術；開路鉆進；應用效益

前言

表層開路預斜技術是一項針對性的技術，在渤海灣三個油田大位移井中應用成效顯著，六口大位移井均實施成功，不僅實現了渤海油田大位移井的首次突破，還完成了油田滾動開發及后期調整目標。此項技術在大位移井的成功實施，不僅節省了數億元的新建平臺工程費用，還取得了當年提出井位當年即見產的成果。相比之下可以說是投入少，見效快。

在現場作業時，不同的區塊表層預斜的具體方法與步驟基本相同。因此，可以從所用的工具與設備、鉆進參數及作業技術措施等方面來討論和分析表層預斜的基本方法。

1 技術特點

1.1 預斜鉆進的特點

根據《海洋鉆井手冊》定義，利用導向組合造斜，使井眼軌跡朝與鄰井距離較大的方向偏移，當鉆進至安全井段后，再將方位和井斜調整到設計的方位與井斜。

（1）鉆進、倒劃眼等作業過程中，頂驅扭矩波動范圍較大；（2）鉆進及起下鉆過程中，遇阻卡情況頻繁；（3）由于井眼軌跡的特殊性，對鉆具剛性、扭曲等是不小的挑戰。

1.2 渤海淺部地層預斜難點

由于渤海各油田特征差異大，部分井由于起下鉆難導致惡性卡鉆事故，造成井眼報廢。針對上述情況，主要可歸納為以下幾個難點：

（1）斷層及砂巖多易導致井漏。（2）鉆具磨損程度高，易導致鉆具損傷及斷裂。（3）扭矩高，鉆井、測井風險大。（4）軟泥巖易吸水膨脹，易導致縮徑卡鉆。（5）泥巖粘附性強，井眼清潔難度大。（6）長裸眼段井壁穩定性差。

綜上所述，根據不同油田的特征，定向井表層預斜技術的應用也千差萬別。在技術的實施過程中，不僅要關注地層的客觀實在、鉆具組合的剛性及扭曲，還要時刻結合定向及軌跡和鉆井參數，著眼于正口井的設計，來進行實施。

2 定向井表層預斜

根據中國海上鉆完井作業與設計相關企業標準規范中的《叢式井防碰與碰后處理要求》，針對海上新建的油氣田，叢式井設計分離系數宜不小于1.5，常壓油田的加密調整井設計分離系數應大于1.0，異常高壓的油田、氣油比大于350的油田、氣田的加密調整井設計分離系數應大于1.5。采用分離系數結合理論井眼間距的方法來判別防碰掃描，針對海洋油氣田表層鉆進預斜，又是一項全新的挑戰。

2.1 創新井身結構

根據油田地質特點，把井身結構分段進行考慮。創造性地設計出針對渤海油田大位移井井身結構，將表層套管下至第一造斜結束點，即17-1/2"井眼段進行造斜，12-1/4"井眼段進行穩斜鉆進。以提高作業安全度、避免事故率并為首批大位移井的安全實施奠定基礎。

2.2 創新作業工藝

針對大位移井及地質特點，應用具有世界領先水平的旋轉導向鉆井技術。旋轉導向鉆井技術是一種新型的鉆井技術，它與傳統的馬達鉆具不同，在旋轉過程中即能實現定向鉆井的目的，從而進入不同的油藏。利用該工具特點，在井眼軌跡控制、環空當量泥漿比重監測、井下鉆具狀況跟蹤等方面進行施工創新。

定向井軌跡的全局掌控，可以使用專業公司的旋轉導向工具，以代替螺桿鉆具的滑動鉆進，以保障套管在長裸眼段中順利下入。

根據隨鉆測量工具監測環空當量密度，創造性地摸索出短起下規范及循環時機，始終將液柱壓力維持在某一水平，平衡地層壓力并維持井壁穩定，利用短起下規范措施來消除地應力對井壁帶來的不良影響，有效規避了作業風險，避免惡性事故發生。

在井下鉆具狀況跟蹤方面，根據從地面儀器采集出來的井下實時傳輸數據進行分析，確認鉆具工作是否正常，從而制訂下部作業計劃。其原理是利用井下工具特有功能將表征工具運行狀態的信號利用脈沖傳輸到地面的接收裝置并進行信號轉換，再根據轉換后的參數進行處理判斷從而確定井下工具運行情況。利用該功能，還及時監測出JZ9-3油田一口井的井下鉆具發生刺漏情況，進行了及時處理，避免了鉆具斷裂事故的發生。

另外，針對大位移井扭矩大、易漏的特點，在8-1/2"井眼中使用5"DP+5-7/8"DP復合鉆具，復合鉆具的使用，使得8-1/2"井眼鉆進扭矩大為降低，另外還降低井漏風險。

2.3 軌跡控制要求

在井眼軌跡設計階段，盡量避免軌跡三維大幅度變化，優化設計，在滿足工程作業要求下，盡可能降低造斜率。在現場的作業過程中，了解地層變化，及時優化參數。當前海洋石油表層鉆進多選用17-1/2"井段的設計思路。根據叢式井的實際情況，進行分批次的表層定向井跳打作業，若無嚴重的定向井防碰風險，可使用PDC鉆頭鉆進，若實鉆過程中，出現防碰征兆，建議使用牙輪鉆頭。為提高淺層造斜率，可以使用鉆頭水眼全開并選用彎角為1.5°的螺桿鉆具。

2.4 鉆井參數

鉆壓是影響預斜效果的重要鉆井參數。鉆壓過高，根據底部鉆具的受力情況來看，井斜增加相對較快，但底部鉆具的反扭角相對較大，對預斜初始的方向有一定程度上的影響；然而當鉆壓施加的太低，則效果剛好會相反。在現場作業時，具體多大鉆壓應視實際作業情況來調整。

2.5 防碰風險

防碰作業一直以來都是定向井作業的心腹大患。在定向井表層預斜作業中，此項隱患體現的更為突出。因此，如何滿足作業需求，達到預斜的目的，又要降低防碰概率，把防碰的風險降到最低限度，是需要嚴格審核的一道關卡。因此，在油田開發方案編制的過程中，必須考慮表層預斜的實際效果與可能出現的情況，經過模擬以及優化調整定向井軌跡方案之后，再進行防碰掃描，確認批次表層鉆進時，井與井之間的分離系數，努力將防碰風險降低，杜絕作業經驗主義。需要注意的是，在工程錘入的部分隔水導管往往會出現偏斜的情況，出現的情況是隔水導管的井斜在0.3-1.1°，且方位無規律，對表層預斜會有比較明顯的影響，針對此情況，表層作業時隔水管內MWD測斜，偏斜會出現嚴重的后果，此時可考慮提前陀螺復測軌跡，做好隔水管偏斜預案。

3 結束語

開路預斜技術是一門綜合技術，在渤海油田新的開發及調整形勢下，首批大位移井的成功實施不僅標志著渤海油田的鉆井技術上升到一個新的水平，而且給油田滾動開發及后期調整提供了新的思路。針對渤海灣平原組極軟地層特點，有效地采用靈活的淺層預斜的各種具體措施，充分利用平臺有限的槽口資源，成功地運用淺層預斜和防碰繞障的基本方法，為油田的順利開發打下良好的基礎，為渤海灣其他平臺淺層造斜與繞障作業有著重要的借鑒意義。

該技術具有投入少、見效快的優點。雖然當前國際原油價格低迷，石油類處于寒冬時期，且低迷的油價對于石油鉆探的挑戰和成本一直是與日俱增，但是對于全新技術的開發與研究，尤其是像此類能顯著提高效率的全新工藝的應用是值得肯定和推廣的。針對具備衛星型區塊的油田來說，可利用大位移井實現開發，給油田開發帶來新的活力。另外，大位移井相關鉆井技術也可借鑒到其他類型井中，從而提升整體鉆井技術水平，提高油田開發效益。

參考文獻

[1]海洋石油鉆井手冊[S].

[2]海上開發井隔水導管設計和作業規范[S].

[3]海上鉆完井工程設計編寫規范及指南[S].

[4]海上油田總體開發方案編制要求[S].

作者簡介：陳宇同（1982-），男，河北滄州人，在職碩士研究生，工程師，研究方向：鉆井工程與井控技術。