高溫高壓定向井技術在順北區塊的應用

吳國榮(中石化江漢石油工程公司鉆井鉆井二公司西部分公司，新疆 巴音郭楞 841600)

0 引言

隨著西北油田分公司順北區塊勘探開發的深入，高溫高壓小井眼定向技術的改進和應用顯得尤為重要，2017年至2019年兩年間，西北油田分公司部署在順北區塊的井基本深度為8000～9000m。根據以前施工井經驗，順北區塊該深度溫度基本為150～180℃，在該溫度范圍內國內外抗高溫儀器、螺桿工具選擇性不高。在本井的施工過程中，螺桿選擇立林180℃抗高溫螺桿，儀器選擇美國進口APS抗高溫儀器或國產鄭州士奇抗高溫儀器。根據該井施工的成功經驗，歸納總結先進施工經驗并推廣應用。

1 順北5-15H井螺桿鉆具選擇

選擇螺桿主要從兩方面考慮，一為造斜所需螺桿造斜率，二為滿足耐高溫性能。

(1)從螺桿造斜率著手。順北5-15H施工前，針對順北區塊149.1mm井眼，同深度、同層位井螺桿造斜率做了詳細的研究與調研。選擇出適合該井造斜率的螺桿。順北工區之前施工井149.1mm井眼螺桿造斜率總結如表1所示。

表1 順北工區之前施工井149.1mm井眼螺桿造斜率總結

施工完成后，根據每趟鉆施工情況總結出順北5-15H井螺桿造斜率情況，如表2所示。

表2 順北5-15H井螺桿造斜率情況

(2)從溫度方面選擇該井所用螺桿，首先的摸清該區塊不同深度所對應地層溫度。根據之前已鉆井，統計出以下地層溫度規律，如圖1所示。

圖1 地層溫度規律

從上圖可以看出，在順北區塊最高溫度一般為180℃左右。根據此依據我們在順北5-15H施工中選擇立林180℃抗高溫螺桿。在順北5-15H施工過程中，經過MWD儀器測得地層溫度，如表3所示。

表3 MWD儀器測得地層溫度

根據現場MWD儀器所測井底溫度，我們可以看出前4趟鉆最高溫度為154℃，由于順北區塊距離基地較遠，螺桿供應上有著距離遠，供應周期長等特點，150℃單彎螺桿在使用過程中有一定的風險，地層溫度隨時會突破螺桿最大耐溫極限，造成施工中斷。為了保證施工連續性，我們選擇了更為保險的抗高溫180℃單彎螺桿。

2 順北5-15H井MWD儀器的選擇與使用情況

順北區塊由于地溫梯度較高，油層埋藏深，加之小井眼鉆進儀器故障率很高，根據前面已鉆井施工情況，每口井，因為儀器故障起下鉆次數基本為4～5次，嚴重耽誤鉆井時效。在儀器的選用上，我們選擇了更加可靠，故障率低的美國APS抗高溫180℃無限隨鉆儀器。在整個使用過程中，運行情況良好，僅有一趟鉆因為探管損壞，起鉆更換，優于同時期順北施工定向井。順北5-15H井定向施工中儀器使用情況統計，如表4所示。

在第二趟鉆儀器因為故障起鉆檢查后，我們發現損壞原因主要為儀器在井底震動過大，造成儀器疲勞損壞。整個第二趟鉆施工中儀器震動值最大可以達到40G以上。如圖2所示，根據儀器在井底的受力分析，整個儀器在井底所受的震動主要有三個方面，分別是橫向震動、縱向震動、旋轉震動。分析到震動來源后，在后幾趟鉆的施工中，我們不斷的調節鉆進轉速、鉆壓、排量等鉆進參數找出震動最小的鉆進參數搭配。儀器實時測得的震動值有著明顯的變小趨勢。并且為了進一步減小來自縱向的震動，我們在探管和電池筒之間加入一截空的加長筒，來進一步減小震動。可以看到在后續的定向施工中，儀器故障率明顯降低，節約了時效。

表4 順北5-15H井定向施工中儀器使用情況

圖2 儀器在井底的受力分析

3 順北5-15H軌跡控制技術

順北5-15H井四開井眼149.1mm，井底垂深7000多米，井底高溫高壓，在軌跡控制上存在一下難點。(1)井深達到8000多米，井段較長，循環壓耗大，泥漿排量小，造成巖屑攜帶差，定向容易托壓。(2) 88.9mm小鉆具剛性差，定向過程中容易出現鉆具自鎖性托壓。(3)井段長，摩阻大，工具面擺放困難，造成造斜率過低，影響軌跡。(4)部分井段可能含有硅制團塊或破碎帶，鉆時極高，造斜率低，影響軌跡中靶點。

為了解決這些難題我們針對性的提出了一系列解決措施。(1)采用了多活動鉆具、滑動鉆進前提高泥漿的潤滑性等方法來克服由于摩阻和扭矩所帶來的鉆進困難。(2)為了控制好軌跡在所要求的范圍內運行，采起了勤測斜、勤計算等辦法。為了能準確的入B點，每測一組數據都要設計出幾種方案，選擇其中最合理的一種方案。(3)在擺放工具面角時，每次轉完轉盤后，采起了多活動鉆具的辦法。(4)為確保鉆具和井下安全，施工中盡量簡化鉆具組合，少用接頭，用加重鉆桿代替鉆鋌。

順北5-15H井是一口超深定向斜井，最大井斜78.8°，設計狗腿12°，屬于中長半徑定向井。由于首次在順北工區施工，切井深較深，某些地層甚至還有硅制團塊，極為影響造斜率。在軌跡控制上以寧高勿低為原則。第一趟鉆下入2°單彎螺桿，實際狗腿16°/30m，打出井斜余量，防止后面遇到難打地層造斜率跟不上，也為后續下入低度數螺桿做準備。設計和實鉆軌跡如表5所示。

表5 設計和實鉆軌跡

4 結語

(1)本井為超深定向井，在施工中也要按照設計控制好井身軌跡，確保井下安全，必須控制好增斜率。因此，選擇合適的彎殼體螺桿和準確的預計井底的實際井斜，是增斜段成功的關鍵。

(2)預計本井井底靜止溫度160℃，循環溫度140℃左右，在施工中下入質量和精度優良的立林耐高溫180℃的儀器和使用性能優良耐高溫180℃的螺桿鉆具，是施工成功的關鍵。

(3)在鉆井液方面，其潤滑性能尤為重要，在保證鉆井液性能的同時，還應注意泥漿的固相含量，因此，固控設備一定要使用并維護好。同時要根據井下的實際情況，及時進行短起下鉆作業，消除巖屑床，保證起下鉆作業的順利和通暢[1]。

(4)在增斜段的施工中由于小鉆具帶儀器，排量比較小，所以存在巖屑攜帶困難、易形成巖屑床、巖屑細小的問題，除了工程技術配合，固控設備運用外，在各項設備允許的情況下，要盡可能的增大循環排量，以利于攜巖和保障井下安全。

(5)本井距離輪臺基地較遠，在后面的施工中螺桿、儀器維修供應較遠。物資保障需充分。