冀中南部地區多靶大位移井軌跡控制技術

屈向軍

摘要：隨著冀中南部地區大井斜、大位移、多靶點井的逐步增多，為解決鉆井過程中存在托壓，滑動鉆進慢、井下易復雜，鉆井周期長等問題。分析了地層規律，優化鉆具組合、優選鉆井參數及優化井身軌跡，總結一套較適合該地區的雙靶點常規定向井的井眼軌跡控制技術的施工模式。

關鍵詞：大位移；軌跡優化設計；簡化鉆具；

華北油田目前大多數區塊進入開發后期，冀中南部地區由于地面條件限制和采油工藝的需求，采用多靶點定向井代替兩口或多口單靶點直井井網分層系滾動開發。既避免了單靶直井發現油氣層幾率低，容易導致鉆探落空，實施風險較大的危險，又節約鉆井投資，提高了經濟效益和社會效益。但鉆井過程中存在托壓現象明顯，滑動鉆進慢、井下易復雜，鉆井周期長等難題。通過施工井總結一套較適合該地區的雙靶點常規定向井的井眼軌跡控制技術的施工模式。

1 地層特點

上部地層以平原組、明化鎮組為主，巖性疏松，膠結性差，可鉆性好。館陶組底礫巖厚度一般為30-70米為雜色礫巖，巖性較硬，對鉆頭損壞程度較大。東營組、沙河街組主要以泥巖、砂巖為主，膠結較好，為中硬地層，可鉆性較好。個別區塊存在油頁巖，井斜易突降。沙河街組存在井漏、垮塌等復雜風險。

2 多靶點定向井施工難點

該地區多靶點定向井控制過程一般具有以下幾方面的技術難點。

（1）直井段井眼軌跡質量高。造斜點一般不超過2500m，直井段0～1000m，井斜角要求不大于2°，全角變化率小于1.2°/30m；1000～2000m，井斜角要求不大于3°，全角變化率小于1.5°/30m；

（2）井眼軌跡控制難度大。滑動鉆進、穩斜段長，由于該地區斷塊多的容易引起方位漂移，要做到不扭方位穩斜中靶，避免井深后扭方位帶來井下的不安全，就得使實鉆井眼軌跡控制得與設計軌跡基本吻合；另一方面，定向造斜井段要嚴格控制造斜率，確保造斜率小于4°/30m。

（3）斜井段長，井斜角大，摩阻較大，托壓問題突出，不易調整井眼軌道的井斜和方位。一般當井斜增到20°后會出現托壓現象，隨著井斜的增大，井深的加深，滑動鉆進托壓越來越嚴重，當井斜大于40°的井段攜砂更困難，容易形成“巖屑床”，從而導致傳壓更困難。

（4）井斜大于40°后鉆具不能居中，同時加上巖屑的垂沉作用，造成巖屑上返困難，尤其是定向施工鉆具不轉動時，攜砂難度更大。鉆井液的攜砂不好，井眼不干凈，容易使下井壁形成巖屑床。

（5）沙河街組砂層孔隙發育，易發生井漏，預防難度大，而該地層如發生嚴重漏失，會給施工帶來很大危害。

3 關鍵施工技術措施

3.1井眼軌跡優化設計和控制技術

目前一般采用簡單的三段制或四段制井身剖面。在設計井眼軌跡時應該注意的問題是：造斜率不宜過高，完鉆井深越深，位移越大，設計造斜率應該越低。大位移深井造斜率一般在2-3o/30m。較高的造斜率可以降低最大井斜角，有益于井眼清潔，但摩阻和扭矩會明顯增大，而摩阻和扭矩是制約大位移井的關鍵因素。摩阻和扭矩的增加將嚴重影響后期的施工。

3.2 合理的鉆具組合設計

3.2.1直井段鉆具組合

由于叢式井防碰和鉆進提速需要，二開直井段直接下入φ215.9mm鉆頭+φ172mm單彎螺桿+φ165mm無磁鉆鋌×1根+MWD短節+φ165mm無磁鉆鋌×1根+φ127mm加重鉆桿+φ127mm鉆桿的導向鉆具結構。此鉆具的優點在于可以根據防碰需要和井身質量要求及時調整，減少起下鉆次數，提高鉆井速度。

3.2.2定向段、穩斜段鉆具組合

選擇鉆具組合時，力爭通過改變欠尺寸穩定器尺寸和鉆進參數，實現快速鉆進的目的。綜合考慮，現場采用1.25°雙扶螺桿鉆具組合，采用206-208mm上扶正器和近鉆頭210-212mm扶正器。全井全角變化率控制在2-3°/30m，井眼曲率圓滑，避免過大的井眼曲率給起下鉆、電測、下套管等工作帶來困難。

3.3鉆頭的優選和使用

華北冀中地區一般在館陶底沙礫巖以上地層選用四刀翼的PDC鉆頭型號，東營組、沙河街地層優選五刀翼的PDC鉆頭型號，該地區館陶底部一般都有礫巖，對有礫巖的地層使用牙輪鉆頭。

3.4降摩阻減扭矩措施

1、控制全角變化率均勻，降低鉆具與井壁之間的摩阻。

2、調整好鉆井液性能，及時補充潤滑劑。控制失水，降低泥餅厚度。

3、改變鉆具結構，減小鉆具與井壁的接觸面積。減少使用鉆鋌或不使用鉆鋌，而改用加重鉆桿代替。

4、井深大于2800m，下入水力振蕩器，可較好的解決托壓問題，從而提高滑動鉆進速度。

5、使用巖屑床破壞器，在下部鉆具每隔150-200m加入一個，鉆進中可有效的避免巖屑床的形成。

4 應用實例

路70-30X是一口四段制雙增剖面的雙靶點定向井，該井設計設計井斜深4336.10m，垂深3375.00m，井底水平位移2085.20，最大井斜58.89°，閉合方位101.02°。

4.3 實鉆井眼軌跡技術

4.3.1 第一趟鉆（601-2750m）

采用一趟鉆完成直井段和雙增定向段，盡量保持井眼軌跡的平滑。

鉆具組合：215.9mm鉆頭+172mm1.25°螺桿（下扶212mm）+浮閥+螺桿扶正器（上扶208mm）+165mm無磁鉆鋌+172mmMWD短節+172mm無磁配合接頭+165mm無磁鉆鋌+165mm配合接頭+127mm加重鉆+165mm配合接頭+127mmDp

4.3.1第二趟鉆（2750-3826m）

2700m后調整井斜比較困難，下入水力振蕩器，降低滑動鉆進出現“托壓”現象

鉆具組合：215.9mm鉆頭+172mm1.25°螺桿（下扶212mm）+螺桿扶正器（上扶208mm）+浮閥+165mm無磁鉆鋌+172mmMWD短節+172mm無磁配合接頭+165mm無磁鉆鋌+165mm配合接頭+127mm加重鉆桿+隨鉆震擊器+127mm加重鉆桿+巖屑床破壞器+165mm配合接頭+127mmDp（水力振蕩器）+127mmDp

4.3.1第三趟鉆（3826-4353m）

鉆進至井深3826 m（垂深3090.73m，鉆進斷層13.34m）發生漏失，強行起鉆過程中，井壁失穩造成卡鉆。井隊采取震擊和浸泡解卡劑的方法解決卡鉆。后續施工采用降斜段使用小鐘擺鉆具組合鉆至4353m完鉆。

鉆具組合：215.9mm鉆頭+雙母接頭+浮閥+165mm托盤接頭+165mm無磁鉆鋌+扶正器（210mm）+165mm螺旋鉆鋌+165mm配合接頭+127mm加重鉆桿+隨鉆震擊器+127mm加重鉆桿+165mm配合接頭+127mmDp

5 結論與建議

（1）、直井段嚴格控制，避免產生較大的位移，是井身軌跡的控制基礎。在定向施工前要根據直井段的實際軌跡數據和地層變化規律做好待鉆設計，預留好調整段。

（2）、科學的選取鉆具組合，簡化鉆具剛性，減少鉆鋌數量，增加加重鉆桿數量。選用良好鉆井液體系，加足潤滑劑，認真執行井眼凈化措施，可減少摩阻及扭矩，防止井下事故的發生。

（3）、水力振蕩器和巖屑床破壞器工具可以起到良好的作用，保證了井眼清潔，提高了鉆井速度。

參考文獻：

[1] 劉希勝，鉆井工藝原理.石油鉆采工藝，1984

[2] 蘇義腦 竇修榮。大位移井鉆井概況、工藝難點和對工具儀器的要求。石油鉆采工藝.2003.01