蘇里格大平臺叢式井定向鉆井技術綜合應用

摘要：蘇里格大平臺工廠化叢式井組位于內蒙古伊克昭盟蘇里格53區塊82排，所在區塊是我國陸上最大的整裝氣田，儲量豐富。該井組即在一個大型井場內集中部署13口井，批量作業，以節省設備搬遷時間，縮短鉆井周期，力求以最短的時間、最低的成本獲得最大的效益。本文以鉆井軌跡控制方面為主要切入點，優化軌跡設計、鉆具組合，制定了詳細合理的施工流程，創新應用新設備、新技術，綜合提高MWD儀器以及螺桿等設備的保障能力，打破了多項施工記錄，使大平臺工廠化叢式井組技術得到了很好的推廣應用。

關鍵詞：大平臺叢式井；定向鉆井；軌跡控制；MWD儀器；鉆具組合；防碰

2013年長城鉆探在長慶油田蘇里格區塊首次部署施工大平臺工廠化叢式井組，遵循從簡、從省、從優原則，合理組合大型叢式井組，包括井口分布、軌跡設計與控制、鉆井與完井工序等模塊，逐步探索形成一套適合叢式井組開發的、具有特色的設計理念與鉆井工藝技術，為叢式井開發與推廣打下堅實的基礎。

1.地理位置與地質資料

蘇里格大平臺工廠化叢式井屬于蘇里格氣田蘇53區塊。蘇里格氣田位于長慶靖邊氣田西北側的蘇里格廟地區，蘇53區塊位于蘇里格氣田的西北部，區域構造屬于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡北部中帶，行政區屬內蒙古自治區鄂爾多斯市的鄂托克后旗所轄，東、西接蘇76、75區塊，南接蘇10、蘇11區塊。地表為沙漠、草地，地面海拔一般為1350～1510m。該平臺叢式井鉆遇的目的層是山西組產氣層。

2.工程設計與施工難點

蘇里格大平臺井場為200*300米，共部署13口井，分為A、B兩排，排距50米，井距30米。其中A排6口井，包括5口水平井、1口定向井；B排7口井，包括5口水平井、1口定向井、1口直井。采取工廠化流水線式的施工方案，先統一進行定向段施工，再回拖進行水平段的施工，完成第一輪井后統一進行壓裂作業，壓裂的同時進行第二輪井位的施工，具體施工過程中存在以下技術難點：（1）同一平臺內井排距50米，井距15米，鉆進、開采同時進行，防碰要求高。（2）10口水平井中有6口井設計軌跡需三維空間旋轉，加上地層研磨性強，托壓嚴重，摩阻扭矩較大，軌跡控制難度非常大。（3）井下震動劇烈，容易引發MWD故障和鉆具事故。（4）山西組的煤層發脆易坍塌，導致井下事故。

3.定向鉆井技術措施

3.1優化軌跡設計

為了達到增加靶前位移、減小曲率和降低防碰系數從而提高機械鉆速的目的，項目組研究了多套平臺井的軌跡設計及分布方案。通過計算機模擬計算摩阻扭矩、最大側向力等鉆井參數，做出綜合分析之后，排除了雙排井交叉軌跡設計方式與雙排井非交叉軌跡設計方式，采用通過修改靶點坐標，井間距由30米減小為15米，雙排井非交叉的方式。

3.2優化鉆具組合

軌跡優化設計后，考慮到不同工況下井下安全及造斜率要求，針對不同井段分別做了相應的鉆具組合。設計時考慮了組合強度及工作可靠性，在定向段及時倒裝，并采用加重鉆桿提升鉆具強度，同時，設計的鉆具組合造斜能力要比設計造斜率高出20%-30%，以滿足現場施工要求。

3.3軌跡精確控制及防碰技術

13口井井口相差僅15米，從700米左右開始需要調整軌跡控制防碰，并且為下一口井的軌跡留出足夠的空間，在10口水平井中有6口井設計軌跡需三維空間旋轉，加上地層易漏、易塌，軌跡控制難度非常大。

在施工過程中，首先保證實鉆測量數據的精確性，實時掃描鄰井設計與實鉆軌跡數據，關注防碰系數的變化，準確預測井底位置并作出下步施工預案；其次嚴格遵循先前做出的施工預案要求，控制好工具面等鉆井參數；最后在軌跡防碰的關鍵井段施工過程中充分溝通協調各家公司，司鉆嚴密監控鉆壓變化，出現跳轉現象及時停鉆匯報，錄井撈沙方面及時觀察巖屑變化，共同確保軌跡防碰施工的順利進行。

3.4鉆遇目的層軌跡精確控制

大平臺水平井平均靶前距500-680米，偏移距150-777米，中完井深3650-3742米，完鉆井深4450-4672米，在前期軌跡設計上要求嚴格，在后期軌跡控制上要求精確，目的層既有山西組也有石盒子組，井下情況較為復雜，其中山西組氣層薄難以鉆遇，夾層較多，垂深控制要求精確。

軌跡控制過程中，留有足夠的調整余地，及時準確預測軌跡趨勢，隨時與地質導向協調溝通，并根據地質撈沙與氣測顯示隨時調整。整個大平臺項目氣層鉆遇率保持在95%以上。

3.5新技術應用

在蘇53-82-22H和蘇53-82-21H1兩口井的定向段作業中創新使用了水力振蕩器。水力振蕩器通過自身產生的縱向振動來提高鉆進過程中鉆壓傳遞的有效性和減少底部鉆具與井眼之間的摩阻，這就意味著水力振蕩器可以在各種鉆進模式中，特別是在使用動力鉆具的定向鉆進中改善鉆壓的傳遞，減少鉆具組合粘卡的可能性，減少扭轉振動。

以蘇53-82-22H井為例，該工具配合斯倫貝謝Slimpulse定向測量儀器在造斜段施工作業中共下井兩趟鉆。兩趟鉆中工具均安放在距鉆頭約250m處。兩趟鉆總進尺613.00m，總純鉆時間95.00h，平均機械鉆速6.45m/h，工具總循環時間114h。其中第一趟鉆進尺328.00m，鉆頭純鉆時間52.00h，平均機械鉆速6.31m/h；第二趟鉆進尺285.00m，鉆頭純鉆時間43.00h，平均機械鉆速6.63m/h。綜合比較，本井平均機械鉆速比臨近7口井同井段平均鉆速提高了48.96%，鉆進周期縮短3天以上，實現了安全、快速鉆井之目的。

3.6儀器設備的改進

在隨鉆儀器方面，為確保鉆頭與螺桿的滿負荷運用，新訂購兩套共計4串恒泰渦輪發電MWD儀器，恒泰MWD儀器處于國內先進水平，測量精度和穩定性上完全能夠勝任大平臺項目的施工要求。

由于MWD儀器的信號是通過泥漿傳輸，所以泥漿性能直接影響著儀器的信號質量。在大平臺施工過程中發現，在泥漿加入藥品時儀器信號質量會變差，影響施工進度。針對這一狀況，著手研發并采用了濾清器，有效過濾了泥漿中的渣滓，使雜亂的信號重新正常。

4.總結與認識

（1）探索形成大平臺工廠化叢式井的鉆井工藝技術，對蘇里格氣田叢式井的推廣具有極其重大的意義，不僅可以加快產能建設步伐，而且還可以降低鉆井成本，節約地面投資。

（2）叢式井組對于軌跡防碰的要求較高，再加上該區塊地層研磨性強，托壓嚴重，摩阻扭矩較大，軌跡控制難度非常大，因此需要對設計軌跡進行細致的優化，并在實鉆中精確控制。

（3）創新使用水力振蕩器，特別是在使用動力鉆具的定向鉆進中改善鉆壓的傳遞，減少鉆具組合粘卡的可能性，為井下安全提供進一步的保障。

（4）MWD儀器的選擇是至關重要的環節，國產的恒泰MWD完全具備了精確和耐用的優良特性，自主制造的泥漿濾清器也起到了積極的作用。

（5）蘇里格氣田首次部署實施大平臺工廠化叢式井的成功是一個良好的開端，建議長慶油田甲方以此為契機，進一步推廣應用叢式井組定向鉆井技術。

參考文獻

[1]李緒鋒.大組叢式井工程設計與施工[J].西部探礦工程.2006（3）：74-77.

[2]李洪波，王衛忠.陜北地區叢式井鉆井技術[J].石油天然氣學報，2005，27（4）：624-626.

作者簡介：關謙，男，1979年出生，漢族。2000年畢業于江漢石油學院石油工程專業，現為西部鉆井公司工程技術科副科長。

（作者單位：中石油長城鉆探西部鉆井公司）