永川-威遠(yuǎn)深層頁巖氣水平段軌跡控制技術(shù)

摘要：永川、威遠(yuǎn)深層頁巖氣橫向起伏變化大、儲(chǔ)層標(biāo)志層不清晰，優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層厚度1.4～3.7m，常規(guī)導(dǎo)向工具難以滿足井眼軌跡控制要求，鉆進(jìn)時(shí)易出靶框，優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層鉆遇率低。為確保在目的層最好的頁巖中穿行，從軌跡控制關(guān)鍵思路出發(fā)，對(duì)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具使用情況進(jìn)行研究分析，優(yōu)選水平段鉆具組合，以解決優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層鉆遇率低的問題。

關(guān)鍵詞：深層頁巖氣、水平段鉆進(jìn)、優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層

0引言

永川-威遠(yuǎn)地區(qū)陸相地層可鉆性較差，地層石英含量高，自流井中下部后地層穩(wěn)定性差，多井次出現(xiàn)掉塊，處理時(shí)間長(zhǎng)，海相石牛欄組較鄰區(qū)增加厚度300-400m，儲(chǔ)層埋深約4000m，相同鉆井液密度條件下鉆速相差50%以上，特別是上部-中部地層傾角最高達(dá)20°，鉆速提高后易井斜，防碰壓力大，且儲(chǔ)層龍馬溪組相同井場(chǎng)，標(biāo)志點(diǎn)相差大，優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層垂深變化不一，地層傾角無變化規(guī)律。為解決能在優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層中鉆進(jìn)，優(yōu)化井眼軌跡優(yōu)化設(shè)計(jì)，以提高優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層鉆遇率。

1井眼軌跡控制關(guān)鍵思路

水平段井眼軌跡控制是著陸進(jìn)靶后在給定的靶體內(nèi)鉆出的整個(gè)水平段的過程，除了經(jīng)濟(jì)方面的要求外，水平段控制在技術(shù)方面的要求就是實(shí)鉆軌跡不得穿出地質(zhì)導(dǎo)向提供的靶體之外。水平段控制的關(guān)鍵思想就是要“留有余地”。水平段控制的實(shí)鉆井眼軌道在豎直平面中是一條上、下起伏的波浪線，鉆頭位置距靶體上下邊界的距離是控制的關(guān)鍵。特別需要注意的是，當(dāng)判定鉆頭到達(dá)邊界較近的某一位置，直至達(dá)到一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，然后才會(huì)按預(yù)想的要求發(fā)生變化。這種情況無論是對(duì)增斜還是降斜都存在。如果不考慮這種滯后現(xiàn)象，很有可能造成在進(jìn)行調(diào)整的井段中出靶。因此對(duì)水平段的控制強(qiáng)調(diào)留有余地，就是分析計(jì)算這種滯后現(xiàn)象帶來的增量，保證在轉(zhuǎn)折點(diǎn)（極限位置）也不出靶，以留出足夠的進(jìn)尺來確定調(diào)整時(shí)機(jī)，實(shí)施調(diào)控。

2水平段鉆具組合優(yōu)選

“彎螺桿鉆具+MWD”彎螺桿鉆具組合在水平段滑動(dòng)鉆進(jìn)時(shí)摩阻問題突出，機(jī)械鉆速低于復(fù)合鉆進(jìn)方式。因水平段滑動(dòng)鉆進(jìn)時(shí)常以調(diào)整井斜角為主要目的，為提高水平段鉆井速度并降低鉆井風(fēng)險(xiǎn)，最大限度發(fā)揮旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)技術(shù)，需盡可能增加旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)井段比例，減少滑動(dòng)鉆進(jìn)井段比例。而解決該問題的關(guān)鍵在于優(yōu)化彎螺桿鉆具組合、優(yōu)選鉆進(jìn)參數(shù)，提高旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)的穩(wěn)斜能力。

2.1 彎螺桿+穩(wěn)定器的選用

單彎螺桿鉆具常用的穩(wěn)定器有螺旋穩(wěn)定器和直筋穩(wěn)定器。螺旋型穩(wěn)定器可形成規(guī)范的計(jì)算直徑和可靠的支點(diǎn)，從而得到穩(wěn)定的工具面和造斜率;但定向時(shí)鉆進(jìn)阻力大，因此在井斜較大時(shí)不宜選擇螺旋穩(wěn)定器。一般水平井用螺桿均選擇直筋型穩(wěn)定器，以減少鉆進(jìn)中的阻力，特別是連續(xù)造斜和全角變率較大時(shí)尤其如此。

1～1.25°單彎配上穩(wěn)定器外徑210mm，具有較好的穩(wěn)斜效果。1.25°以上單彎造斜率在2～5°/100m，穩(wěn)斜效果較差。不加上穩(wěn)定器時(shí)，造斜率較大4～8°/100m，不利于穩(wěn)斜。因此，針對(duì)入靶后續(xù)施工情況可采用不同的螺桿彎度配合不同外徑的穩(wěn)定器，以此實(shí)現(xiàn)降斜、增斜及穩(wěn)斜的目的。

2.2水平段鉆具組合推薦

微降斜（-3-0）：Ф215.9mmPDC鉆頭+Ф172mm單彎螺桿（彎角1～1.25°，穩(wěn)定器外徑209mm）+Ф210mm螺桿穩(wěn)定器+浮閥+Ф127mm無磁承壓鉆桿+MWD短接+Ф127mm加重鉆桿×1柱+Ф127mm鉆桿

微增斜（0-3/3-7）：Ф215.9mmPDC鉆頭+Ф172mm單彎螺桿（彎角1.25～1.5°/1～1.5°，螺旋穩(wěn)定器，外徑212mm）+（Ф208～Ф210mm螺桿穩(wěn)定器（0-3））+浮閥+Ф127mm無磁承壓鉆桿+MWD短接+Ф127mm加重鉆桿×1柱+Ф127mm鉆桿

穩(wěn)斜（-3-3）：Ф215.9mmPDC鉆頭+Ф172mm單彎螺桿（彎角1～1.25°器，螺旋穩(wěn)定器，外徑210mm）+Ф206～Ф210mm螺桿穩(wěn)定器+浮閥+Ф127mm無磁承壓鉆桿+MWD短接+Ф127mm加重鉆桿×1柱+Ф127mm鉆桿（可通過鉆井參數(shù)實(shí)現(xiàn)微增斜、微降斜）

3、旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技術(shù)

井眼軌跡優(yōu)化設(shè)計(jì)綜合考慮了旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具高造斜率能力、安全下套管、防碰繞障礙等要求，確定了造斜點(diǎn)下移至龍馬溪頂部，設(shè)計(jì)最大造斜率控制在8°/30m左右等關(guān)鍵參數(shù)，采用“三維變雙二維”的井眼軌跡設(shè)計(jì)思路，優(yōu)化設(shè)計(jì)了井眼軌跡，高造斜率井段減少了400m，計(jì)算摩阻同比降低30%。

綜合應(yīng)用地震和測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)，精細(xì)建立鉆前地質(zhì)導(dǎo)向模型，預(yù)設(shè)多個(gè)地質(zhì)標(biāo)志點(diǎn)，細(xì)化井眼軌跡控制方案。同時(shí)針對(duì)五峰組地層疏松、易垮塌、井眼擴(kuò)大率高，旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)造斜能力降低30%的特點(diǎn)，形成了“走產(chǎn)層中線”的軌跡控制方式，進(jìn)一步提高旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向儲(chǔ)層追蹤效果和鉆井速度，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用10口井，平均儲(chǔ)層鉆遇率超過90%。

4、總結(jié)

（1）根據(jù)水平段軌跡要求，調(diào)節(jié)增斜、降斜點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)監(jiān)管，減少軌跡調(diào)整次數(shù)，保證井眼軌跡平滑，提高平均機(jī)械鉆速。

（2）通過優(yōu)化彎螺桿鉆具組合設(shè)計(jì)，優(yōu)選鉆進(jìn)參數(shù)，進(jìn)一步提高水平段旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)方式的穩(wěn)斜能力。

（3）結(jié)合旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技術(shù)優(yōu)勢(shì)，采用“三維變二維”井眼軌跡設(shè)計(jì)思路，優(yōu)化井眼軌跡設(shè)計(jì)，形成“走產(chǎn)層中線”的軌跡控制方式，提高優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層鉆遇率。

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作者簡(jiǎn)介：付袁琴，1987年生，工程師，學(xué)士;主要從事鉆井工程工作。地址：（400042）重慶市渝中區(qū)大坪長(zhǎng)江二路177-3號(hào)。E-mail：576399587@qq.com