加蓬AKONDO油田定向井钻井实践与认识

刘纯仁

(华东石油工程公司 六普钻井分公司，江苏　镇江　212003)



加蓬AKONDO油田定向井钻井实践与认识

刘纯仁

(华东石油工程公司 六普钻井分公司，江苏镇江212003)

摘要：根据加蓬AKONDO油田WAKO-1井及WAKO-2井的施工情况，对三个开次的钻头使用效果及井眼轨迹控制效果进行了评估，并就该平台后续井钻头选型及井眼轨迹优化等提出了针对性的建议，将对提高钻井时效，降低钻井风险有一定的帮助。

关键词：加蓬AKONDO油田；钻头优选；井眼轨迹优化

1施工概况

加蓬AKONDO油田是中国石化国勘公司在海外自行投资、由油气勘探转为油田开发的典型项目。WAKO-1井及WAKO-2井均位于加蓬G4-188区块AKONDO 油田WZ区东断鼻带构造WAKO-PAD-1平台，二口井井口相距10 m，均为双靶点定向开发井。2口井的施工慨况见表1。

2钻头使用效果评价与优选

2.1一开444.5 mm钻头使用情况

WAKO-1井及WAKO-2井一开均使用江钻生产的GAT435G镶齿钻头，配合塔式钻具的技术方案进行防斜、快速钻进。

表1　二口定向井施工概述

一开浅层段地层带有砾岩层，采用低钻压钻进。中间适当强化钻井参数；后期为了在定向造斜前保证井眼垂直，采取轻压吊打方式。2口井一开的钻头使用情况见表2。

表2　一开钻头性能参数表

SAWZ-3、 SAWZ-4、 SAWZ-5是邻近WEZE油田的3口井，其一开钻头使用情况见表3。

表3　临井一开机械钻速对比表

由表2和表3可以看出，采用 GAT435G钻头机械钻速比 GA515G钻头机械钻速高。 建议后期开发井一开采用GAT435G钻头。

2.2二开311.1 mm钻头使用情况

WAKO-1井与WAKO-2井二开共使用钻头两只，一只为江钻生产的 HJ437牙轮钻头，主要用于打水泥塞和附件，另一只为 PDC钻头，主要用于钻进新井眼。

WAKO-1井2# HJ437 钻头主要用于钻水泥塞及附件，钻新地层5 m，为二开地层漏失实验做准备。 所钻井段455～460 m，钻头总进尺5 m，纯钻时间1.5 h，平均机械钻速3.33 m/h。起出钻头基本没有磨损，无断齿现象，轴承密封良好。

3# M1653钻头(BEST)所钻井段 460～1 467 m，钻头总进尺 1 007m，纯钻时间227.25 h，平均机械钻速 4.43 m/h。该只钻头成功实现了单只钻头完成二开井段增斜、稳斜、降斜的目标。

WAKO-2井2# HJ437钻头(江钻)主要用于钻水泥塞及附件，钻新地层4 m，为二开地层漏失实验做准备。 所钻井段410～414 m，钻头总进尺4 m，纯钻时间1 h，平均机械钻速4 m/h。起出钻头基本没有磨损，无断齿现象，轴承密封良好。

WAKO-2井3# SI616MBPX 钻头(Smith)所钻井段 414～1 672 m，钻头总进尺 1 258 m，纯钻时间180 h，平均机械钻速6.99 m/h。该只钻头成功实现了单只钻头完成二开井段增斜、稳斜的目标。

2口井二开的钻头使用情况见表4。

表4　二开钻头性能参数表

二开钻头使用情况与邻井对比分析见表5。

表5　临井二开钻头使用情况对比表

由表4和表5可以看到，二口开发井二开均使用单只钻头完成了定向目的，减少了起下钻更换钻头的时间，有效缩短了钻井周期。但是WAKO-1井二开平均机械钻速4.43 m/h，明显低于邻井机械钻速，主要原因在于：①邻井采用旋转钻进方式，解放了钻压；②WAKO-1井在有限的井段内以高狗腿度连续增斜和降斜，基本采用滑动钻进方式，从460 m开始一直到二开中完井深1 467 m，滑动钻进时间占74%，滑动平均钻速3.33 m/h，这就导致整个二开井段平均机械钻速偏低。

WAKO-2井二开机械钻速明显高于WAKO-1井机械钻速，主要原因在于WAKO-2井二开整个开次采用旋转钻进方式，解放了钻压；再就是Smith的六刀翼PDC钻头相比Best五刀翼钻头更适合于砂泥岩互层地层。

建议： ①M1653(PDC)钻头及Smith 产SI616MBPX单只进尺分别为1 007 m和1 258 m，单只钻头一趟钻完成了造斜、稳斜、降斜段的钻进，钻头磨损程度较低，减少了起下钻换钻头的时间，提高了钻井时效，降低了钻井风险，建议后续开发井继续使用该类型钻头钻进二开井段。②在井身结构允许时，二开井段采用同型号的PDC钻头、POWER DRIVE旋转导向钻具和MWD组合钻进，至少可缩短本开次钻井周期60%以上，大大节约钻井成本，缩短钻井周期。

2.3三开215.9 mm钻头使用情况

WAKO-1井三开共使用1只钻头，型号为BEST生产的M1655钻头，该PDC钻头配合POWER DRIVE旋转导向系统和MWD组合旋转钻进，取得了良好的效果。

WAKO-2井三开共使用4只钻头，型号分别为 BEST的M1655钻头、江钻的ZS1652SGD、Smith的MDSi713UBPX及江钻的HJ517牙轮钻头，由于三开钻头选型存在问题，导致整体机械钻速较慢，影响了施工周期。

WAKO-1井4# M1655钻头(BEST)所钻井段1 467～2 024 m，钻头总进尺557 m，纯钻时间91.5 h，平均机械钻速6.09 m/h。实现单只钻头一次钻穿三开井段。

WAKO-2井三开使用钻头4只，全段总进尺1 097 m，纯钻时间385.25 h，平均机械钻速2.85 m/h。

2口井三开的钻头使用情况见表6。

表6　三开钻头性能参数表

通过表6可以得出以下建议： 1)M1655(PDC)钻头单只进尺分别为557 m和538 m，单只钻头可以完成稳斜、降斜段的钻进，且钻头磨损程度较低，建议后续开发井三开上部井段继续使用该类型钻头。2)针对三开下部以页岩为主的地层，通过使用Smith极研磨MDSi713UBPX钻头发现效果不明显，建议在后续井施工中可以尝试使用牙轮钻头配合POWER DRIVE 旋转导向系统和 MWD组合旋转钻进。

3井眼轨迹控制与施工分析

3.1施工情况

WAKO-1井二开造斜段最大全角变化率为 5.37°/30 m，最大井斜角 49.07°/883.26 m；降斜段最大全角变化率4.11°/30 m。由于该井为双目标井，靶点间位移差异大，而靶点间垂直距离很短，因此在311.1 mm井眼施工时，除了最后一柱外，几乎全部采用 MWD滑动钻进全力增斜或降斜，刚出套管鞋22 m 就开始控时滑动钻进全力增斜，达到最大井斜角后即转入全力降斜滑动钻进，井斜角由883 m处的49.07°降低到1 369 m处的 4.26°，全井段大井眼的滑动钻进造成机械钻速很低，严重影响了钻井效率。

WAKO-2井在418 m处造斜定向钻进，在1 012.22 m处达到本井最大井斜51.88°，之后开始稳斜至二开中完井深1 672 m，二开技术套管下至1 669.8 m。三开出套管16m后就开始降斜，在2 007.18 m降至33.03°，之后开始稳斜。最后下入牙轮钻头及简单组合，开始增斜。WAKO-2井井身剖面为：直-增-稳-降-稳-增。由于井身剖面不合理，导致起下钻困难，多次出现复杂情况。电测困难，无法测量井径，为后续固井作业带来极大困难。

3.2钻进中存在的问题和施工难点

1)在二、三开井段钻进以及划眼过程中，扭矩很高。井下扭矩一般在13～20 kN·m，超出正常扭矩值7～9 kN·m。

2)滑动钻进中托压严重，每钻进0.5～1 m，需要大范围活动钻具，才能勉强恢复滑动钻进。

3)滑动钻进时间长，平均占二开钻进时间的 74%。特别是进入 1 021 m后，在有限的控制井段内，为了保证降斜及中靶要求，需要100%滑动钻进，这也是WAKO-1井二开井段机械钻速比较低的主要原因。WAKO-2井二开、三开井段全部为旋转钻进，释放了钻压，机械钻速大大提高。

3.3原因分析

1) WAKO-1井采用双大曲率五段制轨迹设计，井眼轨迹呈“S”型，施工难度很大。

2)底部钻具组合刚性大、长度较长。

钻具组合为：311.1 mm PDC钻头+244.5 mm螺杆(1.5°)+ 203 mm浮阀+ 304.8 mm短接+203 mm 短无磁钻铤+ 210 mm MWD+203 mm无磁钻铤+203 mm钻铤×5根+ 203 mm 震击器+203 mm 钻铤×2根+转换接头+127 mm加重钻杆×15根+127 mm钻杆。

钻进至1 021 m后，需要180°反扣全力降斜，造成刚性较强的底部钻具贴井壁，托压现象非常严重，不仅影响钻井速度和钻井时效，而且极易造成卡钻。

底部定向钻具组合全长108.73 m，钻铤尺寸为203 mm，钻具刚性大且井浅，可用增斜和降斜井段过短，要求有很高的增斜率和降斜率，在曲率较大井段，容易托压，不仅大大影响钻井速度，还严重威胁钻具安全。

3.4钻井措施

1)综合利用钻井和泥浆配套措施，钻进过程中及时上提钻具检查摩阻，钻完一个立柱认真划眼并泵入1～2方高粘泥浆。

2)结合使用液体和固体润滑剂，改善钻井液润滑性，降低摩阻，在电测和下套管前，为了保证作业顺利，需要打入含液体和固体润滑剂的润滑封闭浆。

3)加强泥浆性能的调整和维护，特别是抑制性、护壁性和泥饼质量。

4)可行时，进一步优化方案设计，降低机械应力造成的摩阻。

4结论及建议

1)通过优选钻头，可实现单只钻头完成增斜、稳斜、降斜的目标，在井身结构允许时，配合 POWER DRIVE 旋转导向钻进，可缩短钻井周期，节约钻井成本。

2)进一步优化井身结构设计，建议设计为三段式轨迹，减少稳斜段，留足增斜、降斜段空间。

3)钻具组合中过多使用钻铤导致钻具组合刚性过强，扭方位困难，同时托压严重，影响机械钻速，建议使用加重钻杆替换钻铤。

参考文献：

[1]陈庭根，管志川.钻井工程理论与技术[M].东营：中国石油大学出版社，2005.

[2]韩志勇.定向钻井设计与计算[M].东营：中国石油大学出版社，2007.

[3]赵金洲，张桂林.钻井工程技术手册[M].北京：中国石化出版社，2011.

[4]高德利，刘希圣，徐秉业．井眼轨迹控制[M].东营：石油大学出版社，1994.

Practice and Understanding of Directional Well Drilling in GABON AKONDO Oilfield

LIU Chun-ren

(Liupu Drilling Branch, East China Petroleum Engineering Co., Zhenjiang 212003, Jiangsu, China)

Abstract:With the successive finished drilling of well WAKO-1 and well WAKO-2 in Gabon AKONDO oilfield，the AKONDO oilfield was put into business development. According to the actual construction of the two wells, this paper proceeds with the real drilling analysis of the evaluation of three times bit use effect and the selection and well path control from three aspects. At the same time, by comparing with the nearby wells, the paper analyzes the problems in the drilling, and puts forward the corresponding proposals for the subsequent wells in the same pad in the bit type selection and borehole trajectory optimization etc. Those proposals will improve the drilling time efficiency and decrease drilling risks.

Key words:Gabon AKONDO oilfield; bit optimization; borehole trajectory optimization

中图分类号：TE242

文献标识码：B

文章编号：1008-9446(2016)01-0012-04

作者简介：刘纯仁(1985-)，男，山东省临清市人，华东石油工程公司六普钻井分公司工程师，硕士，主要从事钻井技术研究。

收稿日期：2015-08-30