Y区块定向井钻井提速技术研究

高军飞

(大庆钻探国际事业部哈法亚项目部，黑龙江大庆163411）

Y区块的P油层储层的岩石类型主要为长石质岩屑砂岩和岩屑质长石砂岩，少数为长石砂岩。石英含量一般为15.56%～34.88%；长石含量一般为23.33%～48.42%；岩屑含量为19.57%～61.11%。砂岩结构以细砂岩、粉砂岩为主，部分有中砂岩、中细砂岩、细中砂岩、粉细砂岩、细粉砂岩，主要粒级为0.03～0.30mm，部分可达0.4mm以上。全区砂岩分选性基本上都为好—中等，颗粒磨圆程度中等，以次棱状为主，部分为次棱—次圆状，风化程度为中等，少数为中—深，接触关系有点式、点线式及线点式，个别井发育有线式。据砂岩粘土矿物X-衍射分析和扫描电镜资料分析结果看，本区常见的粘土矿物有蒙脱石、伊利石/蒙脱石混层、伊利石、高岭石、绿泥石和少量的绿泥石/蒙脱石混层，葡萄花油层储层粘土矿物以伊利石为主，一般在22.00%～93.00%，平均50.08%；其次为绿泥石，一般在8.00%～70.00%，平均19.91%；高岭石一般在0.45%～65.00%，平均14.65%；伊蒙混层一般在0.39%～25.00%，平均8.29%。通过调研该区块以往施工的定向井钻井施工数据发现，该区块的平均建井周期在13d左右，相比较其它区块施工效率低、钻井成本高、影响该区块的经济有效开发。

1 定向井施工效率低下因素分析

通过调查以为在该区块施工的定向井井史数据可以知道，影响该区块定向井施工效率低下的原因是比较多的，但是最后的所有影响因素进行总结归纳我们发现主要有以下几个大的方面。

1.1 应用的PDC钻头不能满足提速要求

通过对该区块的地质岩芯进行三压力试验分析发现，该区块属于软—中硬地层，而且该区块的上部300m左右还存在大段的流砂层，以往钻井施工选用的钻头都难以实现一个钻头完钻，中间往往要起下钻一次进行更换钻头，所以造成该区块施工的定向井行程钻速低，增加了该区块施工的定向井的周期。

1.2 轨迹难以控制，需要二次定向

通过对某区块以往施工的定向井施工井史资料进行调研分析发现，该区块施工的定向井井眼轨迹剖面主要为三段制的直—增—稳形式，这种剖面虽然设计简单，有利于现场定向操作，但是在该区块的施工过程中稳斜井段过长（800m以上），井斜和方位总是与设计的井斜、方位出现偏差，不得已而二次上车进行定向才能中靶，因此造成该区块的定向井施工效率低。

2 定向井提速技术

2.1 钻头优选技术

通过影响施工效率的难点分析我们可以发现，钻头是影响该区块定向井施工效率的一大因素，因此要针对该区块的地质岩性特征进行钻头优选和个性化设计，通过调研国内外各个钻头厂家生产的PDC钻头的特点，由针对性的对适合该区块岩性特征的钻头在冠部结构、布齿密度和钻头的保径方面进行个性化设计，生产出了适合该区块岩性特点的R4624型号的PDC钻头。该钻头采用中长抛物线结构，单排布齿，适合软至中硬地层岩性，优化了喷嘴与流道结构，对井底的清洗效果更好，减少了钻头对岩屑的重复破碎，提高了机械钻速，同时在保径方面采用中长保径，提高了对钻头的扶正作用，更适合定向井施工中井斜角与方位角的稳定性，有利于井眼轨迹控制。

2.2 轨迹设计优化技术

通过调查发现三段制井眼轨迹既然不适合该区块定向井施工，造成二次定向施工的现象比较普遍，因此需要对该区块施工的定向井井眼轨迹进行重新优化设计。在对定向井井眼轨迹剖面进行重新优化设计的原则首先是要保证定向井施工过程中的井下安全、实现高效、快速施工；其次是要满足现有钻机的提升能力，尽力地减小施工过程中的摩阻与扭矩；第三是要实现地质目的，满足后期采油工程的需求。基于以上3个方面的原则对定向井进行重新设计。从力学方面的分析我们可以知道，随着定向井井斜角的产生，钻具与井壁之间的张力在不断地增加，这也就是增加了钻具与井壁之间的摩擦阻力，所以要尽力地减少造斜井段的长度，而且该区块的上部还存在大段地流砂层，所以造斜点的选取可以适当地深一点，三段制定向井既然不适合该区块施工，根据该区块的地层倾角特点设计了四段制定向井轨迹剖面，即直—增—稳—降形式，这种剖面的好处是减少了稳斜井段的长度，利用了地层的造斜规律，提高了一次定向准确中靶的成功率。入到定向井井眼轨迹设计与施工软件中进行计算，发现井斜与方位有偏离设计的时候及时进行调整，保证井眼光滑。当井底位移达到设计位移后把井斜降到1°左右，起钻更好常规钻具组合进行施工，以此提高机械钻速，缩短钻井周期。

3 施工效果

以上技术措施在Y区块53口定向井施工中进行了应用，平均机械钻速由原来的20.5m/h提高到26.7m/h，平均建井周期由原来的13d缩短到9d，定向一次成功率达到100%，大大提高了施工效率，同时由于井眼轨迹控制过程中比较平滑，使完井中没有发生测井遇阻与下套管遇阻的现象，取得了非常好的钻井提速、提效与提质的效果。

4 结论

（1）通过钻头个性化设计与优选，确定了某区块的施工钻头型号为R4624的PDC钻头，实现了一只钻头完钻，提高了施工效率。

（2）充分利用地层特点，优化设计了“直—增—稳—降”的四段制井眼轨迹剖面形式，保证了定向井的中靶率。

（3）在井眼轨迹控制过程中应用螺杆+MWD无线仪器进行跟踪控制，保证了一次定向成功率，同时也使井眼轨迹更加光滑，为后期的完井施工奠定了基础。

2.3 轨迹控制技术

在井眼轨迹控制过程中，为了增加一次定向成功率，减少因起下钻倒换钻具组合而影响行程钻速，增加钻井周期，所以在该区块施工中首选应用螺杆钻具+MWD无线随钻仪器进行跟踪控制，在增斜过程中，严格按照设计的井眼曲率剖面进行施工，避免井眼轨迹大起大落，减小施工的狗腿度，保证井眼光滑。稳斜井段采用勤调整、少调整的施工原则，勤进行测量，并输

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