順北1-6H小井眼短半徑水平井定向技術

吳國榮 侯亮（中石化江漢石油工程鉆井二公司，湖北 潛江 33124）

順北1-6H小井眼短半徑水平井定向技術

吳國榮 侯亮（中石化江漢石油工程鉆井二公司，湖北 潛江 33124）

本文介紹了新疆順北區塊順北1-6H小井眼短半徑水平井的施工工藝設和定向技術分析。短半徑水平井技術在提高鉆井速度、及改善油田整體開發效果等方面有十分重要的意義。

小井眼；短半徑；水平井；軌跡控制

為了評價順北三維地震工區斷裂帶北段弱擠壓部位“串珠”對應的縫洞體規模，評價產能規模，落實可動用儲量。通過順北1-2H井、順北1-3H井、順北1-5H井,順北1-6H井等短半徑水平井鉆井施工過程中不斷的探索和實踐,逐步完善形成了適應于該地區井深、地溫高、地質情況復雜等特點的深短半徑水平井鉆井技術,在提高鉆井速度、節約鉆井成本及改善油田整體開發效果等方面取得了良好的效果。

1 工藝設計

1.1 直井段數據校準

由于三開直井段電測環境為裸眼測斜，考慮到井眼擴大等因素，井斜方位數據不精確，不能作為四開設計的依據。因此在三開完鉆后必須投測電子多點，以精確校核直井段井斜、方位等數據。以此為基礎，再作短半徑井身剖面設計。

1.2 井身剖面設計

1.2.1 曲率半徑和造斜率的選擇

針對該地區井深、溫度高、地質情況復雜等特點,新疆短半徑水平井曲率半徑選擇在40-50m比較合理,不宜選擇18-22m或更短的曲率半徑。從現場角度講,過短的曲率半徑,施工難度過大,幾乎沒有回旋余地,井眼軌跡略有失控則需填井重鉆,損失重大。

1.2.2 剖面設計

井身剖面的選擇,就是造斜率的優化。考慮到現場施工中螺桿的不穩定性、地層因素的不確定性、施工操作的不規范性,在該地區短半徑水平井井身剖面一般設計為“低—高—低”三段制。本井第一增斜段造斜率16.5°/30m,第二增斜段(并進入靶點)造斜率為25.57°/30m,預測井底井斜87°后復合鉆進穿行水平段。

1.3 動力工具選則

目前托普區塊短半徑水平井一般選擇單彎螺桿作為主要動力工具。其特點是增斜率高、壽命長、工作可靠、增斜率穩定,為了確保施工的成功率、降低施工成本,設計一般選擇2.5-3°不同彎度的單彎螺桿進行造斜，水平段一般用1.25-1.5°單彎螺桿復合鉆進。為避免下部剛性鉆具組合在高造斜率段通行遇阻,下部鉆具組合采用柔性鉆具組合。

1.4 鉆具組合設計

（1）增斜段

φ120.65mm鉆頭+φ95mm（2°-2.25°）單彎螺桿+單流閥+φ 105mm無磁鉆鋌1根+MWD無磁懸掛+無磁承壓鉆桿1根+Ф 88.9mm斜坡非標鉆桿+φ101.6mm加重鉆桿×39根+φ101.6mm非標鉆桿。

（2）水平段

Ф120.65mm鉆頭+Ф95mm（1.5°）單彎螺桿+單流閥+Ф 105mm無磁鉆鋌1根+MWD無磁懸掛+無磁承壓鉆桿1根+Ф 88.9mm斜坡非標鉆桿＋Ф101.6加重鉆桿×39根+Φ101.6mm非標鉆桿

鉆具組合的選擇以順利通過狗腿度大的井段、降低鉆具與井壁之間的摩阻為原則。本井采用的鉆具組合為：“鉆頭+螺桿+105mm無磁鉆鋌（安裝隨鉆測量儀器）+斜坡鉆桿（倒裝）+加重鉆桿+鉆桿”，倒裝的斜坡鉆桿長度滿足加重鉆桿不進入造斜井段的要求。鉆進方式的選擇視不同的井段、不同的鉆具結構、軌跡控制的要求結合隨鉆測量儀器（MWD）并計算出的相應數據，采取不同的鉆進方式，保證在安全的前提下達到鉆進的目的，各項質量指標達到或優于設計要求。

1.5 鉆井參數優化

鉆壓的大小是影響小井眼鉆井速度的關鍵因素，它與鉆具組合、鉆頭類型和鉆進方式有直接的關系，實鉆中首先要對每個類型的鉆頭可加鉆壓進行實驗，通過鉆壓、工具面變化情況確定合理的鉆壓值。

實際施工中，小井眼采用柔性防卡倒裝鉆具組合，加重鉆桿放在造斜段以上（直井段），鉆進過程中出現了托壓現象，現場采取短起下鉆作業破壞巖屑床，鉆井液排量保持在10-11L/ S，同時提高鉆井液的潤滑性（混原油）、控制鉆進速度等方法降低巖屑濃度。

2 定向施工措施

2.1 造斜段施工措施

(1）根據直井段的多點數據，修改、完善井身剖面設計；利用MWD監控井眼軌跡，及時測取并處理多點數據；根據軌跡控制需要采取相應措施，使實鉆井眼軌跡按設計軌道運行；選用度數合適的螺桿鉆具、優選鉆頭、優化鉆井參數，提高鉆井速度。

(2）起下鉆過程中在高造斜率井段禁止開泵循環，否則極易出新井眼；本井是短半徑水平井，下鉆到造斜段時由于彎角過大，下入小度數螺桿必然會出現下鉆不順的情況，此時只能通過小范圍撥動轉盤（禁止開泵），調整螺桿彎角才能順利下入。

(3)每鉆進1根至少測量軌跡數據1次，確保實鉆軌跡不偏離設計軌道。

(4）根據實鉆測斜數據計算、并預測鉆頭位置井斜、方位，確認工具造斜率是否滿足下部井段造斜率要求。

(5）工具造斜率不能滿足要求，應立即起鉆更換合適的螺桿鉆具。

(6）大度數螺桿禁止復合鉆進。

3 順北1-6H井定向分析

順北1-6H井是新疆順北區塊一口超深小井眼短半徑水平井，四開采用120.65mm的鉆頭以鉆遇奧陶系灰巖裂縫或溶洞建產。該井設計造斜點井深7305m，完鉆井深7789.07m，設計方位271.13°，靶前位移34.62m，最大井斜角90.52°。2016年6月9日20:59鉆進至7789.07m時井漏失返轉入測試，6月12日11:00本井完鉆，水平段長353.7m。

順北1-6H井剖面調整設計

鉆具組合

順北1-6H井螺桿分析

順北區塊四開120.65mm小井眼定向施工案例少，螺桿彎度的選擇至關重要，施工過程中應根據情況及時更換螺桿，調整井眼軌跡。

定向施工周期及機械鉆速情況對比

從上表對比可知，不含硅質團塊的順北1-5H井造斜段使用2趟鉆為最優，順北1-2H井、順北1-4H井、順北1-6H井實鉆過程中在一間房組地層發育不均質含有硅質團塊，地層堅硬，井下存在振動，工具面不穩，導致造斜率偏低PDC鉆頭磨損嚴重，增加了造斜段趟鉆數。

水平井增斜段螺桿使用情況對比

從上表分析可以得知，無硅質團塊的順北1-5H井使用2°螺桿，造斜率達到25.78°/30m，兩趟鉆完成了造斜段施工，效果較好。從使用情況來看，受地層原因影響，使用2°彎螺桿的順北1-2H井和順北1-6H井造斜能力可能偏低，僅有15-19°/30m左右；使用2.25°及以上彎螺桿造斜率可達到21°/30m以上，滿足施工需求。

結合目前小井眼定向鉆井實鉆情況分析，小井眼定向施工優化提速主要從減少造斜段起下鉆趟數入手，通過優選螺桿和PDC鉆頭，進一步推動順北超深小井眼定向鉆進速度。

（1）優選螺桿，總結定向經驗，優選螺桿度數，提前預判一間房地層是否含有硅質團塊，若鉆遇含硅質地層及時起鉆檢查并更換合適度數的螺桿，縮短造斜段起下鉆趟數。

（2）從提高鉆頭使用壽命和抗震方面入手，優選PDC鉆頭，提高其抗研磨性能以及減震性能，使之更適應含硅質地層。（見圖所示）

垂直剖面圖

水平投影圖

4 結語

（1）四開優選螺桿鉆具和PDC鉆頭，優化施工方案，確保造斜率，縮短增斜段施工周期，實現周期節約。

（2）使用無線隨鉆測斜儀，及時準確掌握井身軌跡的變化趨勢，配合使用螺桿鉆具，嚴格控制井眼軌跡，提高了剖面符合率及中靶精度，實現了優質、快速、安全鉆進。

（3）小井眼短半徑水平井與常規水平井區別較大，它直徑較小，鉆具尺寸小，軌跡控制難度大，在現有工具、工藝技術及鉆井設備條件下，增加了井下安全難度系數，在軌跡控制、泥漿、完井工藝等方面對鉆井施工提出了嚴格的技術要求。

（4）施工中，應結合臨井資料，對所鉆井眼各項數據情況進行統計分析對比以便準確預測井底井眼數據，盡量減少施工作業中的判斷失誤和重復作業，使井底預測滿足施工要求。

（5）優質的鉆井液性能是短半徑水平井的前提保障。

[1]燕金友,張克健,董士同 塔河油田超深短半徑水平井鉆井技術[J]鉆井工程,2004 3（5）.

[2]王虎 塔河油田小井眼水平井鉆井技術[J]石油鉆探技術,2004 3（3）.

[3]榮海波 新疆南部地區深側鉆短半徑水平井鉆井技術石油天然氣學報 2006 6.