冀东大位移水平井轨迹精细控制技术

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【摘 要】 井眼轨迹精细控制技术的应用是满足井身质量符合设计要求的重要手段之一。针对大位移水平井轨迹控制进行的八个关键因素分析是确定造斜、稳斜、增斜和稳斜等各井段的轨迹精细控制工艺技术措施的重要依据。该技术在4口水平位移超过3000m水平井上的应用，取得良好效果。

【关键词】 轨迹精细控制 关键因素 大位移 水平井 南堡

深层大位移水平井主要用于海上、滩海和其他地面条件受到限制的油田，可减少钻前费用，有效降低成本。冀东油田潜山构造大位移欠平衡水平井主要集中在南堡2号构造，钻井目的为滚动开发南堡2号构造潜山组油藏。井眼轨迹精细控制技术在4口水平位移超过3000m水平井上的应用，取得良好效果，其中南堡23-平2016井水平位移达4013m，技术水平位于国内先进行列，标志着位移超过4000米的大位移水平井井眼轨迹精细控制技术的日臻成熟，形成了深层大位移水平井钻井关键技术的主要部分，为冀东油田深部潜山储层的勘探开发提供了技术支撑。

1 井身结构设计

冀东油田潜山构造大位移欠平衡水平井自上而下主要钻遇地层：平原组、明化镇组、馆陶组、东营组、沙河街组、奥陶系潜山。

井身结构设计为五段制，以南堡23-平2016井为例，井身结构为：

φ660.4mm*284m+φ444.5mm*2003m+φ311.1mm*4203m+φ215.9mm*5379m+φ152.4mm*5600m

2 井眼轨迹精细控制技术关键因素分析

（1）选择工具造斜率。工具造斜率按照高于理论值10%～20%来选择或设计工具。

（2）不同井段造斜率的优化。若实钻高于设计造斜率，降斜相对容易。若实钻造斜率低于设计造斜率，不能确保下一段造斜率增上去。通常造斜率的选择采取先高后低方法。

（3）垂增的控制。垂深对井斜有一种误差放大作用，垂增相差很小可能造成滞后或提前进靶着陆。

（4）方位调整。控制中提前调整方位。若入靶前进行方位调整，造斜率很难控制在预计范围内。

（5）入靶前保持一定的井斜角，稳斜探顶，这时工具造斜率相对较小，应变能力强，可以克服地质不确定的因素，确保准确探知油层位置，保证进靶轨迹的光滑性。

（6）保持矢量入靶，保证入靶的井斜角、方向角和垂深，满足地质需要，减少水平段调整井斜和方位的几率。

（7）及时进行轨迹预测，适时作出调整措施，实现轨迹的有效跟踪。

（8）尽量增大复合钻进的比例，保证井眼轨迹圆滑。同时，简化的钻具结构，既有利于传压，又便于调整钻具工具面。

3 各井段井眼轨迹精细控制技术

（1）第一造斜段（Φ444.5mm井眼）工艺技术：用1.5°单扶单弯螺杆（扶正器外径Φ440mm），保证造斜率；使用牙轮钻头，便于控制工具面；定向点提前30-50m；滑动和复合钻进交替进行，保持轨迹平滑。

钻具组合：Φ444.5mm牙轮钻头+Φ244mm1.5°单扶单弯+Φ203mmNMDC×8.5m+Φ127mmHWDP×145m+Φ139.7mmDP

（2）稳斜段（Φ444.5mm井眼）工艺技术：使用Φ400mm上扶正器，依据测斜数据调整钻压，控制井斜增减；尽量复合钻进，在三开初始井段进行轨迹调整。

钻具组合：Φ444.5mmPDC+Φ244mm1.5°单弯双扶螺杆+MWD接头+Φ203mmNMDC×8.5m +Φ127mmHWDP×145m+Φ127mmDP

（3）稳斜段（Φ311.1mm 井眼）工艺技术：使用Φ300mm上扶正器，依据测斜数据调整钻压，控制井斜增减；加压大，易增斜，使用Φ308mm-Φ310mm上扶正器；四开初始井段进行轨迹调整。

钻具组合：Φ311.1mmPDC+Φ244mm1.5°单弯双扶螺杆+MWD接头+Φ203mmNDC×1根+Φ127HWDP×12根+Φ165mm随钻震击器+Φ127HWDP×6根+Φ139.7mmDP+Φ127mmDP

（4）稳斜段（Φ215.9mm 井眼）工艺技术：初始井段先将轨迹调整到位；优选上扶正器（外径Φ200mm-Φ208mm），调整钻压控制井斜增减，复合钻进至第二造斜点再调整轨迹。

钻具组合：Φ215.9mmPDC+Φ165mm1.25°单弯双扶螺杆+MWD接头+Φ203mmNDC×1根+Φ127HWDP×12根+Φ165mm随钻震击器+Φ127HWDP×6根+Φ127mmDP +Φ139.7mmDP

（5）第二增斜段（Φ215.9mm 井眼）工艺技术：井斜40-60°之间托压严重，选用牙轮钻头增斜，60°后使用PDC钻头；将井斜、方位调整到位，准备着陆。

钻具结构：Φ215.9mm牙轮＼PDC+Φ172mm1.5°单弯单扶螺杆+Φ158.75mmNDP×1根 + MWD接头 +Φ127HWDP×12根+Φ165mm随钻震击器+Φ127HWDP×6根+Φ127mmDP+Φ139.7mmDP

（6）着陆及水平段（Φ152.4mm井眼）工艺技术：使用牙轮钻头将井斜挑至90°后起钻换PDC钻头；实钻中潜山地层水平段易降斜，用单扶单弯螺杆增强稳平能力。

钻具组合：Φ152.4mm牙轮＼PDC+Φ120mm1.5°单扶单弯螺杆+Φ120mmNDC×1根+MWD短节+Φ89mm无磁承压钻杆×1根+旁通接头+Φ89mmDP+Φ127mmHWDP×15根+Φ139.7mmDP×+Φ127mmDP。

4 应用效果

井眼轨迹精细控制应用于南堡23-平2004等4口水平位移超过3000m的深层大位移水平井，效果良好，平均完钻井深5493.5m，平均水平位移3409.538m，井身质量合格率100%。

5 几点认识

（1）应用常规钻井技术实现水平位移不断增加的轨迹精细控制技术是节约大位移井专用工具、仪器巨额费用的主要因素，也是确保井身质量满足设计要求的重要手段之一。

（2）针对大位移水平井轨迹控制进行的八个关键因素分析是确定造斜、稳斜、增斜和稳斜等各井段的轨迹精细控制工艺技术措施的重要依据。