帳鉤型井聯X44井鉆井設計與實踐

徐旭東，施智玲，卜志丹，竇正道，王韶華，楊小敏

（1．中國石化江蘇油田分公司石油工程技術研究院，江蘇揚州 225009；2．中國石化江蘇油田分公司石油工程監督中心）

聯X44井是部署在江蘇油田高郵凹陷漢留斷裂帶聯盟莊構造的一口重點勘探評價井，鉆探目的是為了評價聯44區塊E2d地層含油氣情況。該井位于省級濕地保護區淥洋湖東緣，該區域林帶遍布，魚塘密集，地面布井條件極度受限。為了實現地質雙靶中標的要求，井眼軌道設計為“帳鉤型”剖面，類型為直—增—穩—降—直—增—穩。該井眼剖面存在井眼軌跡控制難度大、摩阻與扭矩大、井眼凈化困難等難點。在帳鉤型井眼條件下，通過鉆井設計優化，確保了該井安全高效順利施工，也為油田后續同類井設計與施工提供了借鑒。

1 聯X44井基本情況

聯X44井為江蘇油田首口“帳鉤型”探井，由于受水網地帶地面條件限制，井口位置投影恰好位于地質靶點1靶和2靶之間，如果按照以往的叢式井組布井方式，需要打兩口井才能滿足地質勘探的要求。在不移動井口位置的情況下，使用反位移軌道設計方法[1-2]，即第一次反方向造斜，增大定向井的靶前距，再采用常規造斜率設計井眼軌道，井身剖面設計呈“帳鉤型”，見圖1。

圖1 聯X44井垂直剖面示意

2 工程設計

2.1 井眼軌道設計

使用反位移軌道設計方法，關鍵在于選取合適的設計參數。根據1、2靶點坐標，可以計算出兩靶點連線方位角為 185.8°，靶點連線井斜角為55.49°。

首先使用常規二維剖面，設計出第二造斜點位置（垂深）及第二造斜點至1靶、2靶的剖面Ⅰ。假設從第二造斜點經“單增”軌道設計至1靶，選擇常規造斜率6°～8°/100 m，可以推算出第二造斜點至1靶的水平位移，第二造斜點的垂深、坐標、第二造斜點至井口的位移等。

根據第二造斜點的垂深、第二造斜點與井口的位移、方位，在第二造斜點處井斜角為零的條件下，選定合適的反向造斜率、反向降斜率，采用“直–增–穩–降”四段制剖面或“直—增—穩—降—直”五段制剖面，使用常規二維剖面，設計出反向造斜點位置及井口至第二造斜點的剖面Ⅱ。組合剖面Ⅰ與剖面Ⅱ即為完整的“帳鉤型”剖面。

通過對比不同設計參數條件下的摩阻扭矩值（表1），可以看出，隨著反向位移（第二造斜點至井口的位移）的增大，需要高反向造斜率和高反向降斜率才能滿足剖面Ⅱ的設計要求，并且，隨著反向位移的增大，完鉆井深越深，起鉆、下鉆摩阻逐漸增大，轉盤扭矩逐漸增大。

為了減少定向施工難度和后期采油油管偏磨，經綜合考慮，確定第二造斜率為8°/100 m，井口與第二造斜點的反向水平位移為500.34 m，反向造斜率為6°/100 m，反向降斜率-4°/100 m，軌道類型為直—增—穩—降—直—增—穩，具體軌道設計見表2。

表1 不同設計參數條件下的摩阻扭矩值對比

表2 反位移軌道法的井眼軌道數據

2.2 井身結構設計

應用Wellplan軟件進行鉆具受力分析，結果表明，在鉆進、起鉆、下鉆、循環四種工況下，井深為1 866 m～1 960 m時鉆柱受到的側向力較大，對技術套管磨損較為嚴重。考慮到該井反位移軌道設計，為有效封隔復雜井段，降低井下摩阻，最大限度降低施工風險，該井設計采用三開井身結構：一開采用Φ425 mm鉆頭鉆至井深100 m，Φ339.7 mm表層套管下深99 m；二開采用Φ311.1 mm鉆頭鉆至1 900 m（第二造斜點以下），Φ244.5 mm技術套管下深1 898 m；三開采用Φ215.9 mm鉆頭鉆至3 512.58 m，下入Φ139.7 mm生產套管。

2.3 鉆井液設計

聯X44井設計井深為3 436.45 m，最大井斜角為59.76°，井斜角超過45°的井段長度達到936 m，易形成巖屑床，井眼凈化難度高，要求鉆井液具有很強的巖屑攜帶能力。同時，在帳鉤型井眼條件下，鉆具與井壁接觸點多、接觸面積大，容易形成鍵槽卡鉆，摩阻、扭矩可能增加，影響鉆進，而滑動鉆進的程度要求鉆井液必須具有良好的潤滑防黏能力[3-4]。

為解決鉆井液技術難點，該井三開作業選用了復合有機鹽鉆井液體系，該體系抑制能力強，流變性好，切力低，摩阻小，泥餅薄而致密，可以滿足安全鉆井的需要。

3 實鉆效果

聯X44井完鉆井深為3 135 m，完鉆鉆井液密度為1.23 g/cm3，造斜點為230 m，最大井斜為56.3°，最大水平位移為713.81 m，平均機械鉆速為7.52 m/h，鉆井周期為32.6 d。

該井設計的第一造斜點為260 m，井深523 m時井斜要達到15.78°，設計造斜率為6°/100 m，而現場使用的 1.25°單彎螺桿和 1.5°單彎螺桿均未能達到設計造斜率，后使用“直螺桿+彎接頭”方才達到設計要求。施工過程中，使用防磨器和除屑螺旋加重鉆桿，做好套管防磨和防巖屑床工作。在井深1 926 m～2 559.22 m造斜率較高井段，每間隔200 m左右下入除屑螺旋加重鉆桿，及時破壞巖屑床[5-6]。

三開1 882.5 m～3 135 m井段時，使用了復合有機鹽鉆井液體系，全井采用以 KD-51潤滑劑為主，輔以PGCS-1、JYRH、RH102等潤滑劑，保證了鉆井液良好的潤滑性，鉆完井施工過程正常，電測一次成功，無粘卡事故，下放最大摩阻為18 t，上提最大摩阻為30 t，鉆井液潤滑性能良好。

4 經濟效益分析

聯X44井如果采用叢式井組布井方式，需要打兩口井，共需進尺約5 324.66 m；而采用“帳鉤型”井眼軌道設計，設計井深為3 436.45 m，可節約進尺1 888.21 m，按聯X44井結算費用￥2 892.73 /m計算，加上節省的叢式井第二口井費用￥40×104，總計可節約鉆井投資￥506.21×104。

5 結論與建議

（1）為滿足地質多目標靶點的要求，在地面布井條件極度受限的情況下，可以考慮使用反位移軌道設計方法，與選用叢式井組布井方案相比，有效降低了投資費用。

（2）帳鉤型剖面存在井眼軌跡控制難度大、摩阻與扭矩大、井眼清潔困難等難點，井眼軌道設計過程中要對摩阻扭矩、鉆具受力、井眼清潔情況等進行預測分析。

（3）復合有機鹽鉆井液良好的潤滑性降低了井下摩阻，有效地克服了帳鉤型井眼軌跡造成的摩阻、扭矩控制難題，很好地預防了大斜度穩斜段的粘卡問題。

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[6] 張迪．水平井地質導向技術在四川威遠204井區頁巖氣開發中的應用[J]．石油地質與工程，2015，29（6）：111–113.