浅层大斜度井轨迹控制技术

王 莉

（中国石化江汉油田分公司地质工程设计监督中心，湖北 潜江433124）

浅层大斜度井轨迹控制技术

王 莉

（中国石化江汉油田分公司地质工程设计监督中心，湖北 潜江433124）

P136平台是陕北油田的一个大斜度长稳斜段定向井平台，平均井深1310m。该平台井具有造斜点浅、地层软、水平位移大、防碰系数高等特点，施工难度极大，为此，采用了井眼轨迹控制技术。这些技术及措施的应用不仅避免和降低了井下故障的发生，而且能使施工井满足井身质量要求，为今后该区域推广钻探大斜度定向井提供了借鉴。

陕北油田；轨迹控制；大斜度；定向井

1 概况

P136平台（见表1）位于陕西省安塞县境内，构造位置处于鄂尔多斯盆地东部陕北斜坡中部坪桥鼻褶带。地层主要分为：地表黄土层、志丹组（洛河层）、安定组、直罗组、延安组、富县组、延长组。平均垂深1310m，水平位移最大达1758m，最大位垂比达1．28，最大井斜67．20°。井身结构见图1。

表1 P136平台井基本数据

图1 井身结构示意图

2 主要技术难点

（1）防碰问题显著。由于受平台面积的限制，相邻井距小于4m，与邻井的相碰危险系数大。

（2）轨迹控制难度大。该地层油层埋藏浅，造斜点选择余地小；较软的地层钻进速度快，工具面不稳定，造斜率很难控制。

（3）稳斜井段长，钻柱的摩阻、扭矩问题突出。水平位移长达1700m～1800m，在导向滑动钻进中，钻具躺在下井壁，钻具与井壁的接触面积大，致使钻井施工过程中摩阻升高、扭矩增大；起钻负荷大，下钻阻力大；滑动钻进时加不上钻压，钻速低。

（4）地层研磨性强，钻具磨损严重。

（5）井眼稳定性差。安定组、富县组、长1的底层地层松软、胶结差，极易垮塌，易形成大肚子，造成下钻、电测遇阻。

3 主要技术措施

3．1 优化开钻顺序和井眼位置

（1）按井组的各井方位，尽量均匀分布井口，使井眼轴线在水平投影图上尽量不相交，且呈放射状分布；

（2）优先钻探造斜点浅、位移大的井；

（3）相邻井的造斜点上下相差30m～50m；对无法错开的井，通过调整造斜率及造斜点的高低来解决。

p136平台打井顺序见图2。

图2 p136平台打井顺序

3．2 优化剖面

优先设计为直－ 增－ 稳三段制轨迹类型。在满足中靶及防碰要求下，尽量采用低造斜率，以满足后期采油油管、油杆磨损，延长免修期。

考虑到井眼曲率大，且地层松软，施工过程中使用略大于设计造斜率的工具。同时采用略大的造斜工具可以多些转盘钻进有利于减小摩阻，同时设计60°以下井段采用不同的倒装钻具组合，以增加可施加的钻压和降低钻柱摩阻。

利用摩阻分析软件，在不同的钻具组合和井身剖面情况下，进行井眼摩阻计算分析，以此优选井身剖面和优化井身结构；做好两个方面，首先是套管柱在大曲率井眼安全下入的钻前准确评价，其次是确保完井管柱安全下至预定位置的施工技术；全井的狗腿角和要尽可能小，全井的狗腿角之和越小，井眼就越平直，轨道就越容易施工，同时全井狗腿角之和最小有利于减小轨道长度和导向钻进段的长度。

3．3 实时监测

全井采用无线MWD随钻仪器进行监测，同时使用防碰监测软件，进行邻近距离扫描，及时根据防碰数据及地层钻探情况，调整钻井参数及措施。

3．4 优选钻具组合

3．4．1 一开直井段（0m～250m）

一开直井段重点防斜打直，采用的钻具组合：Φ311．2mm钻头＋Φ178mmDC×3根＋Φ158mmDC×9根＋Φ127mmHWDP＋Φ127mmDP

钻井参数：钻压（10－30）k N，转数（67－217）r／min，泵压（1－2）MPa

开眼吊打，确保井眼垂直。前30m井段采用低钻压（10k N）、低转数（67r／min）、小排量钻进，防止蹩漏地层。30m钻完钻压控制在10k N～20k N，转数升至217 r／min，小排量钻进。钻进中做到送钻均匀，地层交界面处时坚持吊打；进入洛河层钻时升高，再将钻压加30k N。进尺钻完投电子多点，对数据进行分析为二开直井段控制及下口井一开钻进提供数据参考。

3．4．2 二开直井段及造斜段（250m～700m）

二开造斜段定向施工中井眼曲率较大极易引起摩阻，摩阻增大在定向施工中出现托压、钻时升高、粘附卡钻，易造成井下复杂。长稳斜段地层倾角大小不一致对井斜控制造成一定难度，方位左右漂移不定没有规律可循。

造斜段井眼轨迹控制技术措施：

（1）定向施工中采用1°单弯螺杆低造斜工具进行施工。同时坚持滑动钻进与复合钻进结合的方式来使井眼轨迹平滑。

（2）简化定向钻具组合，使用加重钻杆，代替一部分钻铤钻，由于与井壁接触面积小能减少旋转扭矩和上提阻力以及压差卡钻的可能性。减少了下部钻具的刚性，避免了钻具事故的发生。定向完井深667m最大井斜62．14°，上提摩阻只有30k N，取得良好效果。

钻具组合：Φ215．9mm钻头＋Φ172mm1°单弯螺杆＋431×4A10＋无磁定向悬挂短节＋Φ158mmNMDC×1根＋4A11×410＋Φ127HWDPmm×16根＋Φ127mmDP

定向钻进参数：钻压（80～120）k N，转数67r／min＋螺杆，泵压5MPa～7MPa。

（3）二开使用无固相钾基聚合物体系。进入安定组前一次性加入LV－CMC0．25T＋Na－ HPAN0．25T，防止泥岩水化膨胀和垮塌，用K－PAM提高钻井液的抑制性，控制钻井液密度1．01g／cm3～1．03g／cm3，粘度28s～32s，失水15mi以内，保证快速穿过此段，减少浸泡冲刷时间，从而有效保护井壁。

进入富县组前100m一次性加入LV－CMC0．25t、KHPAN0．25t调整性能，钻井液回收至循环罐内，用好两筛一除，确保净化设备完好，并及时清放漏斗，钻进中用Na－HPAN、K－PAM复配成胶液，以细水长流的方法维护，保证钻井液中的聚合物含量，使钻井液具有足够的抑制性和携砂效果。根据井下情况及时补充润滑剂，增加润滑性，并定期补充LV－CMC、K－HPAN、NaOH，性能控制密度1．04g／cm3～1．06g／cm3，粘度30s～35s，失水8mi，PH值9，使其性能具有足够的润滑性和携砂性以满足井下要求。

摩阻（12－20）t先调整钻井液性能，加乳化剂1t，循环（2－3）周后混原油（8－10）t，混油后钻井液中严禁加清水，用好净化设备，补充胶液时严禁过猛，以预防为主，增强钻井液的润滑性减少压差，降低固相，防卡钻。

3．4．3 二开稳斜段（700m～2410m）

（1）稳斜井段667m～2370m，稳斜段长达1703m。施工中采用无线随钻定向仪器，每钻进30m测斜一次，密切跟踪井眼轨迹变化。对地层倾角大易增斜井段采用低钻压，增加划眼次数及控制划眼速度的方式来控制井斜增大。对地层倾角小降斜井段采用加大钻压，迫使下部钻具弯曲达到增斜目的，同时减少划眼次数的方法来控制井斜降小。使用该方法减少了定向工作量，从而使井眼轨迹平滑。

（2）优化钻具组合，使用无磁承压钻杆、加重钻杆及欠尺寸扶正器，加重钻杆完全代替钻铤在钻进中减少了与井壁的摩擦，逆转了井眼发生偏转的趋势，增强了方位的稳定性。定向施工中可有效防止因摩阻而引起的托压。

钻倒装钻具组合：Φ215．9mm钻头＋Φ172mm1°单弯螺杆＋431×4A10＋Φ209mmSTB＋无磁定向悬挂短节＋4A11×410（无磁）＋Φ127mm无磁承压钻杆×1根＋Φ127mm HWDP×1 根 ＋ Φ127mmDP×35 根 ＋Φ127mm HWDP×15根＋Φ127mmDP

钻进参数：钻压30k N～70k N，转数67r／min＋螺杆，泵压8MPa～12MPa

4 现场应用效果

通过优化钻具组合与钻井参数，保证了井眼轨迹平滑；利用摩阻扭矩计算软件实时进行了摩阻和扭矩分析，采用短起下钻和分段循环等手段避免了岩屑床的形成，保障了井眼畅通和井下安全；采用乳化润滑防塌钻井液体系，根据地层特点合理调整钻井液性能，保障了全井井壁稳定，降低了摩阻。已施工的6口大位移定向井，井身质量均合格，未出现1起与老井相碰事故。

5 结论与建议

（1）优化井口排布是平台轨迹设计的第一步。

（2）利用计算机防碰软件，对已钻井的实钻数据及待钻井的设计剖面数据进行防碰扫描，绘制出防碰图，可以为实钻防碰绕障提供可靠依据。

（3）利用摩阻扭矩计算软件实时分析摩阻和扭矩，采用1°单弯螺杆完成定向稳斜段，利用交替定向、复合控制造斜率，使轨迹平滑，优选聚合物乳化混油防塌钻井液体系满足防塌、防漏、防涌、携带、降低摩阻的需要。降低了起下钻的摩阻，解决了由于摩阻大导致的钻压传递困难的问题。

On the Trajectory Control of Shallow and Steep Wells

WANG Li

（Supervision Center for Geological Engineering Design of Jianghan Oilfield，SINOPEC，Qianjiang Hubei 433124，China）

P136 platform，a directional well platform in Shanbei Oil Field of steep but long slopes with an average well depth of 1310m，is difficult to operate on due to its shallow kick－off point，soft stratum，large horizontal displacement and high collision－proof coefficient，therefore this paper suggests resorting to well trajectory control techniques．By adopting this technique，it＇s possible to reduce and avoid underground malfunctions and also meet the quality requirement of drilling wells，serving as an example for promoting the exploration of steep directional wells in this area．

Shanbei Oil Field；Trajectory Control；Steep；Directional Well

TE24

A

1009—301X（2012）01—0022—03

2011－03－30

王莉（1978－），女，工程师，2001年毕业于石油大学（华东），现在江汉油田分公司地质工程设计监督中心从事钻井工程设计工作。

［责任编辑 郭华玉］