井眼軌跡連續控制鉆井技術研究與應用

宋增國

摘要：井眼軌跡連續控制鉆井技術的提高，可以有效的對鉆井周期進行縮短、對鉆井成本進行節約。本文就井眼軌跡連續控制鉆井技術研究與應用相關問題進行了分析。

關鍵詞：井眼;軌跡連續控制;鉆井技術;應用

前言：石油工業不斷發展，近幾年對石油資源的開采逐漸走向深層底層及海洋等方向，多樣化的發展方向對鉆井技術有了更高的要求。為油田開發的要求得到滿足、加快鉆井速度、提高井身質量，我們針對地層特點，使用不同的鉆井技術是必然趨勢。井眼軌跡連續控制鉆井技術的提高，可以有效為中、大曲率半徑的大斜度井以及水平井提出技術支持，促進鉆井速度提升，同時保證井身的質量。

一、井眼軌跡連續控制技術的原理和鉆具的組合

（一）井眼軌跡連續控制技術原理

一種是，鉆具組合的下部，鉆頭在單彎螺桿本身彎度的驅使下相對傾斜，同時鉆頭利用偏心距對井眼的一側井壁不斷進行切削，促使井眼傾斜，完成造斜。

二開時導向鉆具在轉盤的帶動下旋轉，工具面連續改變，造斜能力失去，直井段完成鉆進。當鉆井造斜井設達到設計要求時，將轉盤停止，滑動定向鉆進完成造斜。當方位以及井斜到達設計要求時，恢復轉盤的旋轉，鉆具穩斜鉆進工作。有扭方位、增斜及降斜要求時，轉盤停止，繼續進行滑動定向鉆進。一套鉆具完成降斜段、穩斜段、直井段等連續井眼軌跡的控制，加上可以隨時軌跡調整的技術支持，提高井眼軌跡控制能力的基礎上，下鉆及換鉆具的次數減少，有效降低工人勞動的強度，對鉆井技術進行提高，同時保證井身質量。

（二）井眼軌跡連續控制鉆井技術鉆具的組合

利用導向鉆井系統進行工作，對井下鉆具組合要求是關鍵，首先它適用的范圍要較大，可以對不同設計的造斜率進行滿足;其次，它的使用壽命不能低;對轉盤旋轉鉆井及滑動定向鉆井都可以做到滿足;鉆井工作完成后的井眼軌跡平滑;井下鉆具組合不需要更換的前提下，還可以實現改變井眼走向和鉆直井兩個工作;井徑擴張率不高，為完井工作提供一個最佳的井眼條件。

井眼軌跡連續控制鉆井技術在鉆水平井及定向井時，在滿足上述要求的前提下，還要對井身質量做到滿足。為滿足鉆具完成多樣化工作的需求，我們在確定鉆具前要首先對導向鉆具完成力學分析，以確保鉆具組合穩斜效果及降斜、造斜能力達到預期。

二、井眼軌跡連續控制鉆井技術的應用

（一）應用于淺水平井區

遼河斷陷盆地西部凹陷的西斜坡中段，它表現為由北西向南東傾斜的一個單斜構造形態，稱為杜48斷塊。此斷塊的主要含油層為沙河街組四段上部杜家臺油層，它油藏的埋深在852米至1334米之間，儲層的縱向和平面物性有著極大的差異，有嚴重的非均質性，是一種極為典型的薄互層稠油油藏。“直、增、穩、增、增、穩、降、穩、降、穩”是杜48-杜H5的井軌跡類型。

對此井的工程設計及地質設計后發現，該井有幾個施工難點：首先，軌道的設計和控制的難度相當大。這個井的三階梯式的水平段設計，無形中增加了軌跡設計的難度，實鉆時需要面對的軌跡控制的難度也需要重視;其次，造斜段的巖性是礫巖及不等粒砂巖，巖層疏松、粒徑大，以及井徑不規則，無一不影響著井眼曲率以及施工造斜率的控制難度;油層的膠結相當疏松、人靶前的井斜為106.57°，使得造斜率很難做到保證，對著陸點進行控制極為困難;還有井眼軌跡的控制精度較高。靶區的半徑為左右2米，上下0.5米，對軌跡控制有極高的精度要求。水平段有較多的靶點，井斜有著極大變化，，使得后期進行降斜加壓較為困難，軌跡很難控制。采用常規定向井技術對這個井進行完成，我們需要下入造斜、滿眼、穩斜、降斜鉆具。井眼軌跡連續控制技術可以將二開至完鉆全部的井段完成。此井二開至入靶階段和水平段的鉆具組合相同，只改變倒裝的加重鉆桿的位置。與杜48-杜H4井二開至完鉆階段時間相比，可以節省1.31d，24.56m/h的平均機械鉆速，3.79d的平均鉆井周期，可以比未用井有效節省1.76d，有效提高鉆速，對鉆井周期做到了縮短。

（二）井眼軌跡連續鉆井技術在中深水平井

興古7塊在遼河斷陷盆地西部凹陷中南段興隆臺潛山興古7斷塊區，興古7塊中包括了興古7-H253井。井眼軌跡連續鉆井技術應用在興古7-H253井，雖然全井的鉆進過程不能一趟鉆完成，但由于它可以在起鉆前對方位、井斜做到調整，定向作業均做到了一次成功。3個分支側鉆主眼沿主眼鉆進時平均機械轉速達到了13.5m/h，應用效果顯著。

（三）井眼軌跡鉆井技術在側鉆水平井應用

超稠油油藏杜84塊。此井在828-1546米，利用的鉆具組合是Φ215.9 mm鉆頭+Φ165 mm（1.5°）單彎螺桿+定位接頭+Φ178mm無磁鉆鋌x1根+Φ127mm加重鉆桿x3根+Φ127mm斜坡鉆桿x60根+Φ127mm加重鉆桿x 12根+Φ177.8鉆鋌x 6根+Φ127 mm斜坡鉆桿"。經過設計選擇的這套鉆具組合對造斜率的要求做到了滿足，同時井眼軌跡連續控制鉆井技術的應用，在完成增、穩、降、穩斜一系列操作時，可以有效節省起下鉆時間及倒換鉆具時間，可以比其他側鉆井縮短1.5d的周期。

結論：隨著石油工業的不斷發展，多元化的鉆井技術需求現狀下，井眼軌跡連續控制鉆井技術的應用成為了必然趨勢。井眼軌跡連續控制鉆井技術可以及時精準的對井眼軌跡做到調整，對提高井眼軌跡的控制精度及控制能力效果顯著，井眼軌跡連續鉆井技術的應用可以有效的對鉆具組合進行簡化，起下鉆井眼抽汲的減少，都直接保證了井下安全、井眼軌跡連續控制鉆井技術對起下鉆作業次數做到減少，明顯降低了勞動強度，對生產效率做到了提高，對鉆井周期做到了縮短，同時節約鉆井成本等都是井眼軌跡連續鉆井技術的明顯優勢，在以后的鉆井作業中理應做到有效利用，同時在實踐中做到技術的提高與改進，以最大程度服務于鉆井作業。

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