从式井井眼轨迹防碰技术

朱轩呈 王笑强

摘要：丛式井在油田建设和采油方面有其优点，但是随着单平台内井口数目越来越多，在钻井过程中井眼碰撞的风险越来越大。丛式井井眼防碰技术作为丛式井定向钻井的配套技术，旨在降低丛式井井眼碰撞的风险。丛式井设计对于井眼防碰尤为重要。在设计中，采用邻井距离扫描计算设计井眼轨道。在施工中，与井眼轨迹监测和预测相结合的邻井距离扫描计算贯穿丛式井井眼轨迹的非安全区，尤其是直井段和定向造斜段。由于井眼轨迹误差随着井深的增加而增加，因此邻井距离扫描计算有其不足之处。防碰测距可以直接降低钻头与邻井距离及钻头位置的测量误差。

关键词：丛式井;定向钻井;井眼防碰;设计;邻井距离扫描计算;防碰测距

1.丛式井防碰问题的提出

丛式井设计、施工是一个严密的系统工程，对整个平台的作业中起着举足轻重的影响，一个环节处理不当，就会造成事故，解决得当就会带来上百万的经济效益。设计是小井距密集丛式井平台成功的关键，小井距密集丛式井设计体现安全第一的原则，把安全第一的原则贯穿到整个设计中。小井距密集丛式井平台定向作业，井眼防碰是主要解决的问题。

1.1 丛式井平台中的三个防碰问题。

第一个问题：平台内各井之间的防碰。包括直井段偏斜、造斜点深浅和初始方向。

第二个问题：平台内各井与本平台所覆盖油田内的探井之间的防碰。

第三个问题平台内各井与临近平台各井的防碰问题，主要是在加密调整井平台钻井时与同一区块平台井之间的防碰问题。

1.2 防碰问题里面存在的不确定因素：

1.2.1 客观因素

大平台、小井距、高密度丛式井的作业方式在观上增加了防碰风险，表层、直井段偏斜（0.5°井斜在200米的井段连续偏移达到0.65米，300米偏移0.95米）表层测量数据误差，多点受磁干扰影响，方位不准确测量数据不全、不准，个别测量数据失常油藏的特殊要求。

1.2.2主观因素

1.2.2.1定向井工程师思想麻痹，事先未进行防碰扫描计算和采取防碰措施

1.2.2.2防碰措施不周密（防碰设计、钻头选择、测量仪器选择）

1.2.2.3防碰措施虽然合理，但未得到严格执行（没有严格执行防碰预案）

1.2.2.4侥幸心理，不按客观情况采取防碰措施（应该使用牙轮钻头和陀螺而不使用）

1.2.2.5配合环节出现偏差（沟通、执行不力）

2.开钻前的准备

2.1.施工人员在开钻前认真阅读设计，收集相关数据，做好防碰扫描并且认真编写防碰预案（特殊井、井段要求必须做防碰设计），在距离最近点要以书面形式提示监督以及井队技术人员。

2.2.对于施工井以及周边防碰井的补心高，海拔深度在到达现场后拿设计与实际的校对，以免因为井深的错误造成防碰数据的不准确。

2.3.对于MWD及单，多点仪器在出场前都做好校验工作，以免由于仪器的测量误差造成碰撞事故。

2.4钻井队在整拖后为防止钻台前倾而使井口指向老井，应认真校验井架水平，并确保天车、转盘、井口在同一条铅垂线上。

3.施工过程中的措施

3.1表层防斜打直

3.1.2使用钟摆组合、导向组合，低钻压，仪器跟踪（目前一般没有仪器跟踪，表层完钻后投多点，不能及时发现井眼偏斜）。

3.1.3获得全面准确的测量数据。

3.1.4使用牙轮钻头钻表层，一开钻进要严格按设计要求控制钻压，均匀送钻，确保一开井眼打直，要求一开钻具组合中加入无磁钻铤，起钻前投电子多点。下完表层套管后，视井架底座高低，量好联入，以正拖不碰井口为基准。

3.2直井段防斜打直、防碰

3.2.1利用本井表层数据和临井数据进行防碰扫描，掌握最近距离和危险井段

3.2.2二开直井段是防碰的重点井段，确保上直段井眼打直是防碰关键。二开采用牙轮钻头+螺杆，预斜、绕障以便于电子多点的使用和校验，及时测斜检验井眼偏斜。钻完水泥塞钻出表套30-50米后要有测斜数据，两井间距严禁小于5米，若井斜不利于防碰要立即向正位移方向控制，井斜在1-2°之间定向钻进。使防碰距离越来越远。据统计，直井段碰撞、钻穿套管多发生在250-600米，而以井深300米左右的碰撞机率为最高。浅于这个深度，井眼的偏斜不足以产生碰撞，超过此深度井眼易错开。

3.2.3每30-50米测斜一次，特殊井段加密测斜，并根据测斜数据由定向井工程师绘制防碰圖，计算防碰距离，防止两井相碰。

3.2.4在本井直井段钻进时，井眼轨迹走向还应考虑相邻下口井的安全距离。

3.2.5在两井并行井段钻进时，必须由副司钻以上人员操作刹把，如果发现有钻速突然加快、放空、蹩跳等现象要立即停止钻进，将钻头提离井底，分析情况后再决定下步措施。

3.2.6在两井并行井段钻进时，震动筛要有专人负责观察、捞取砂样，如有垮塌掉快、铁屑、水泥块、泥浆污染、性能变化等异常现象，要立即停钻分析原因。

3.2.7直井段要使用电子单点不定点进行测量，随时对MWD的控制井段进行校验，以确保所有数据准确无误。如发现测量结果不统一应立即停钻，查明原因，采取措施方可钻进。

3.3造斜段的防碰

3.3.1选择合适的造斜点、造斜率、造斜方向;使用牙轮钻头、螺杆定向尽量保证初始造斜的方位、造斜率接近设计;及时根据最新测点进行防碰趋势预测，根据防碰需要调整造斜段轨迹;使用长测量模式测斜，根据磁干扰情况判断与临井的防碰距离（距离大于4米，MWD不存在磁干扰）。稳斜段防碰，及时预测防碰形势，必要时绕障。

3.3.2用 MW D长测量模式进行测斜，观察 Bto tal值（地磁因素）是否正常（± 2% 范围）。

3.3.3如果 Bto tal值（地磁因素）超出± 2% 范围，并且水泥含量高于 30% 时，采取如下措施：在本井钻杆内用陀螺测量井眼轨迹;用防碰软件分析本井和邻井的轨迹;决定绕障方位及进尺，保证给周围未钻的井留有空间;经过分析，做出防碰方案。

3.3.4防碰作业方案做出后，及时向基地汇报（当时的作业情况以及下步作业方案），并取得基地的支持。

4.结论

（1）不要片面夸大牙轮钻头在防碰中的作用，牙轮钻头要与合理的防碰措施相结合才能达到理想的防碰效果，否则难免产生后患。

（2）由于井眼轨迹参数存在误差，轨迹拟合方法过于理想化，防碰扫描过程存在近似，使得现有防碰技术难以适应密集井区井眼防碰的要求，增大了钻井的风险。

（3）以往及现用的防碰方法应该属于计算防碰，这种方法过于依赖于测斜数值及轨迹拟合算法，要想提高防碰绕障施工的成功率，应该深入研究利用探测方法定位井眼相对位置技术，即主动防碰技术。

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