荣探某井钻井井眼轨迹优化研究与应用

摘 要：荣探某井二开裸眼井段长（约2800米）且造斜点处注采同层，同时该井所在沈某南区块地层岩性复杂、地层亏空严重，导致井壁坍塌、井漏风险大，井眼轨迹控制难度大，影响钻进时效。针对上述情况，该项研究通过研究地层地质特征、结合邻井施工剖析钻井施工难点，以有利于安全、优质和高效钻井为原则，优化造斜点、井身结构和钻具组合，采用了中空螺杆钻具、水力振荡器，以降低钻进摩阻，提高机械钻速，减少井下复杂情况。现场应用实施，荣探某井二开对比计划提前16.4天完钻，对比邻井钻时提高近三倍，且未出现严重的井下事故，为今后在该区块施工提供了宝贵的钻井提速经验。

关键词：井眼轨迹优化;钻具组合;中空螺杆钻具;钻井工程

1 研究背景及意义

荣探某井构造位置处于大民屯凹陷荣胜堡洼陷带沈某南区块，设计井深4680m，区域内深层（>3500m）已钻探井1口（沈某7井）。结合区块地质特征和完钻井钻遇情况分析，该块地层岩性复杂，钻遇层位断层发育、注采同层[1]，同时设计井裸眼井段长、防碰井较多井眼轨迹调整頻繁，易出现因井壁坍塌失稳导致遇阻、卡和漏现象。针对上述情况荣探某井通过系统井眼轨迹优化技术，合理选用钻具组合，保直纠斜，防碰主动避障，造斜前加入水力振荡器，降低钻进摩阻，提高定向速度，提高机械钻速，减少井下复杂情况。多钻进少定向，下入抗高温仪器和抗高温螺杆保障长时间的旋转钻进，提高钻井时效。因此荣探某井钻井井眼轨迹优化的研究应用具有重要的实际意义。

2 井眼轨迹设计难点分析

2.1二开裸眼井段长，造斜点处注采同层

该井二开井身结构设计：Φ311.1mm*3885m+Φ244.5mm*3881.17m，2300m造斜，造斜点处于区块注采主力层位，易造成井下事故。同时二开钻井井段为区块原始主力层位，周围完钻井较多，涉及防碰井较多，井眼轨迹调整相对频繁，同时随着井深的不断增加，井眼轨迹控制难度大，影响钻进时效。

2.2地层岩性构造发育复杂，井壁坍塌、井漏风险较大

二开上部钻遇地层1480m和2420m存在较大断层，构造发育较为复杂，钻井实施过程中存在井漏、井涌风险;同时该块2100m-2900m为注采主力层位，地层亏空严重，设计的荣探某井500米范围内有多口注水井，易造成水侵及井漏。此外二开设计钻遇的S3下部及S4段硬脆性泥岩发育，易造成井壁坍塌，漏塌同段，钻井液密度安全窗口窄，易出现井下复杂情况。

3 井眼轨迹优化措施

3.1优化造斜点和井深结构

参考复测设计井身轨迹及井下地层风险，以有利于安全、优质和高效钻井为原则，将井斜角、方位角和全角变化率的变化控制在合理范围，以保证套管安全、井口安全和套管顺利下入;同时尽可能避开注采同层，减少稳斜段长度，降低施工难度，将造斜点2300m推移至2500m，且将设计的5段制井深结构优化成3段制[2]，如表1、2所示。

3.2优化钻具组合

结合靶点数据及设计要求，合理优化井身结构设计，在此基础上依托高质量井下工具及优选钻具组合，提高机械钻速，降低井下风险。因此设计二开直井段1026-2236m采用Φ311.1mmPDC+Φ216mm1.25°中空螺杆+浮阀+Φ308mm球扶+Φ203mm无磁钻铤+定位接头（悬挂式）+Φ203mm螺旋钻铤1根+631/410配合接头+Φ212mm防卡球扶+Φ177.8mm螺旋钻铤3根+411/520配合接头+Φ139.7mm加重钻杆21根+Φ139.7mm钻杆钻具组合，保直纠斜，防碰主动避障。同时造斜前加入水力振荡器，降低钻进摩阻，提高定向速度，提高机械钻速，减少井下复杂情况[3]。针对地层倾角大，降斜降方位严重，避免频繁调整井身轨迹，主动在螺杆后面加上短钻铤，多钻进少定向，下入抗高温仪器和抗高温螺杆保障长时间的旋转钻进，提高钻井时效。

3 现场应用效果

荣探某井二开（φ311.1mm）完钻井深3885m，公司计划41天二开完钻，实际二开完钻24.6天，提前16.4天，二开平均机械钻速18.57m/h。该井顺利完钻，未发生井壁坍塌、井漏、井卡等井下事故，同时荣某探井井眼轨迹优化控制，保证了保证套管安全、井口安全和套管顺利下入。

4 结论及建议

荣探某井的高效顺利完钻，充分说明井眼轨迹优化技术在该区块钻井设计中的重要性。钻井井眼轨迹优化技术是结合钻探目的、地层特点和靶点数据要求，合理优化各项钻井井身设计参数，优化各类钻具组合和优化高质量井下工具应用的综合研究，该项技术在荣探某井的成功应用为该区块钻井设计提供了宝贵经验，下步将在全区推广该项技术，以提高机械钻速，降低井下风险。

参考文献：

[1]苏小军.辽河油田沈67断块薄互层砂岩油藏描述及剩余油分布研究 [D].中国地质大学（北京）.2008

[2]祝效华，刘清友，李红岩，童华.井眼轨迹预测理论及方法研究 [J].天然气工业.2004（04）

[3]何高全.深井钻井技术发展的难点及对策[J].中国石油和化工标准与质量.2014（06）

作者简介：

石鹏（1985-），男，工程师，2010年毕业于中国石油大学（华东）石油工程专业，学士学位，现工作于中国石油辽河油田公司钻采工程技术部，从事石油钻井管理工作。