西峰油田合水区块丛式井井眼轨迹控制技术

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摘 要：西峰油田合水区块丛式井井眼轨迹控制技术，是经过定向公司所在长庆油田合水隆起区块同一平台内施工完成3口井，而总结研究出的一套较成功的丛式井井眼轨迹控制技术。该技术包括丛式井防碰技术，合理应用“四合一”钻具技术，根据地层规律合理调整轨迹技术、提高造斜点优化剖面设计技术等。按照“一趟钻”思路，现场技术人员通过控制小井斜施工、优化剖面设计、合理利用地层条件优选钻具组合等方法，克服了螺杆和PDC钻头的使用寿命短、井眼控制段长、中靶半径小、深井段轨迹调整困难等问题。

关键词：合水区块 丛式井 四合一 钻具组合 剖面优化设计

西峰油田合水区块构造位置位于鄂尔多斯盆地中南部的伊陕斜坡，主力油层为三叠系延长组长8油层组，油层埋深1900-2000m[1]，该区块以丛式井为主要开发井型，每平台3-5口井。在该区域丛式井钻探过程中，地层间岩性差别较大，同样的钻具组合，在各地层中造斜率也相差很大，如何在这样的地层条件下，选择合适的钻具组合，以及选择合适的井眼轨迹设计，是钻探过程中面临的棘手问题。在实际钻探过程中，通过研究探索出一套丛式井井眼控制技术，包括：丛式井防碰技术、合理应用“四合一”钻具技术、根据地层规律合理调整轨迹技术、提高造斜点优化剖面设计技术等。

一、丛式井防碰技术

丛式井实际施工过程中，必须做好施工防碰措施。为了避免井眼相碰，采取分段式井眼防碰方案：直井段防斜打直和造斜段防碰绕障碍。

1.直井段井身轨迹控制技术

丛式井施工中，如果直井段发生井斜，不仅会造成普通定向井中所产生的危害，还会造成丛式井中两口定向井直井段井眼相碰的严重事故。因此，在施工中做好直井段防斜工作，是极为重要的。

实际操作中，采用合理的防斜钻具组合和钻井参数保证直井段的防斜打直[2]。在同一平台每口井的直井段都采用同样的钻具组合和钻井参数，即使有井斜的产生，几口井也是保持向同一方向飘移，以此来避免各井的相碰问题。

2.造斜段防碰绕障碍技术

丛式井施工中，提高造斜点后大部分井是在斜井段防碰，因此在施工过程中必须做好防碰图观察各井的趋势走向，严格执行防碰制度，口井眼间距不得少于5m，若相碰趋势强烈必要时要提前绕障。“四合一”钻具组合将井斜绕到3°以内复合钻进一般不会出现井斜超标的现象，因此绕障碍的时候要注意保证工程质量，确保井下安全。

“四合一”钻具设计

“四合一”钻具组合是把PDC钻头、单弯螺杆、短钻铤和稳定器四种工具合并在一起的一种钻具结构“四合一”钻具的使用要点为：领会剖面设计，下入稳斜钻具；提高造斜点，控制最大井斜；上部及时微调，强化携砂能力。

“四合一”钻具在小井斜条件下具有很好的轨迹稳定性，这是其优势；另外，“四合一”钻具在大井斜条件下很难滑动调整，这是其劣势。因此，剖面优化的主导思想就是要发挥“四合一”钻具在小井斜条件下的稳定性和可调性兼顾的特性，扬长避短，尽可能控制最大井斜，提高施工效率。

PDC钻头在下部地层滑动效率极低，因此要树立整口井的剖面控制思想，利用地层规律少滑动多复合，更不能过分依赖下部大幅调整来实现中靶要求。因此在使用过程中要注重摸索不同地层、不同井斜条件下的增降斜规律，掌握了规律以后，在后期井的作业中就可以做到精细化预算，使预算轨迹和实钻轨迹更加吻合，这样就真正的发挥了PDC钻头复合钻进的快速优势。

二、根据地层规律合理调整轨迹技术

在实际施工中，充分利用地层规律完成施工。在二开前根据地层规律和井段长度以及位移，选择合适的短钻铤长度和稳定器外径，充分发挥“四合一”钻具组合的优势，减小螺杆和钻头的磨损，制定相应的轨迹控制思路，现场施工时重点控制在洛河底部、直罗、延安下部，进入延长组前调整井斜，预算降斜率控制在0-3°/100m，方位对准靶心状态，杜绝在延长组进行轨迹调整施工，最终以多复合钻进少定向钻进的方式达到一趟钻完钻的目的。

1.位移在200m以下的井，设计最大井斜在10度以内。现场施工要求环河华池完成定向，初始井斜控制在8°左右。洛河复合增斜钻进，根据实际情况进入洛河前50m完成微调，井斜在8-12°超前2°左右，在安定、直罗、延安、延长地层利用地层规律复合钻进实现降斜控制完钻。

2.位移在200-500m之间的井，设计最大井斜12-18°以内，要求环河华池完成定向，初始井斜控制在8-12°，洛河复合增斜钻进出洛河前50m完成微调，井斜控制在18-22°超前5度左右，在安定利用降斜直罗稳斜微增，进入延安延长组后利用地层规律复合降斜完钻。如庄41-10和 41-11，位移均在300多m，设计最大井斜为13°，实际最大井斜均在16°左右，超前设计3-4°，后期利用四合一降斜特性复合钻进至靶点。

3.位移超过500m的井，如庄39-12井，设计最大井斜在20-28°之间。要求环河连续滑动定向钻进初始井斜控制在10-15°以内。华池段稳斜钻进、洛河段微增斜钻进，出洛河前控制井斜在25-32°，利用安定降斜、直罗微增或稳斜，进入延安、延长实现微降斜控制复合钻进。如39-12井，设计位移为532m，设计最大井斜角为23°，实际初始井斜角为12°，出洛河时井斜为24°，后期利用钻具自身降斜特性复合钻进成功入靶。

三、提高造斜点优化剖面设计技术

优化剖面设计的主要手段为：提高造斜点，增大初始井斜角，控制最大井斜，大位移井施工中，在满足中靶条件下尽可能避免最大井斜超过25°。

“四合一”钻具组合在小井斜条件下具有较好的轨迹稳定性，而在大井斜条件下很难滑动调整，施工表明四合一钻具在井斜超过28°后性能极不稳定，井斜可增可降，而大位移井最大井斜角一般都在28°左右，下部井斜预测和控制的难度大。因此在现场施工中，剖面优化的主导思想就是要发挥“四合一”在小井斜条件下稳定性和可调性兼顾的特性，扬长避短，尽可能控制最大井斜，提高施工效率。

四、应用效果

1.井眼防碰效果

庄41-11与庄41-12由于设计轨迹方位夹角为124°，只用考虑直井段防碰，通过邻井扫描两井最近距离在井深350.29m处，距离为6.62m。

而庄39-12则需考虑与庄41-11、庄41-10两口井眼的防碰问题，现场施工中，庄39-12直井段底部闭合方位289°几乎与庄41-10平行，在距庄41-11、庄41-10两口井眼角度最大的时候，调整井眼轨迹方位为30°左右，顺利从庄41-11、庄41-10两口井眼轨迹之间穿过，没有发生井眼碰撞事故。

2.“四合一”钻具应用效果

运用“四合一”钻具结构时，当短钻铤长度，螺杆扶正器与上扶正器的外径相差相对稳定以后，区域钻探井斜变化规律容易掌握。在合水隆起使用“四合一”钻具结构时，短钻铤长度选择为2-3m，稳定器外径差约2-3mm ，复合增斜时能控制在3°/100m范围内，而方位幅度变化不大，能控制在2°/100m以内。

3.井眼轨迹控制效果

经过三口井的技术应用，在最后一口井庄39-12的施工中，依靠成熟的丛式井轨迹控制技术，大大缩短了钻井周期，提高了中靶精度（表1）。

五、认识与结论

1.四合一钻具有利于提高下部井段的可预见性，减少全井段的定向钻进，提高钻井速度。

2.四合一钻具的造斜率与短钻铤长度，扶正器大小的匹配也有很大的关系，需要进一步做试验研究。

3.泥浆的净化与性有待进一步提高。

4.四合一钻具的使用要在井下地层较稳定的情况下使用，对于地层垮塌较为严重的区块不宜使用。

参考文献

[1]冯杨伟，孙 卫，屈红军，等.西峰油田合水区块长8岩性油藏流动单元划分[J].断块油气田，2011，18（2）：223-227

[2]白家祉，苏义脑。井斜控制理论与实践[M].北京：石油工业出版社，199：121-124

[3] 马善洲，韩志勇。水平井钻柱摩阻力和摩阻力矩的计算[J].石油大学学报：自然科学版，1996，20（6）：24-28。

作者简介：刘昊，男，1983年生，长江大学石油与天然气专业在读工程硕士研究生，现就职于西部钻探定向井技术服务公司，任二分公司副经理，主要从事定向井现场技术服务以及定向井工艺技术研究。