新疆塔河油田∅149.2mm井眼造斜率分析及预测

魏志刚，王 逸，曾 杰，王伟志

（中石化西北油田分公司石油工程监督中心，新疆轮台 841600）

新疆塔河油田奥陶系油藏储层空间以溶洞、裂缝为主，埋藏深度一般在5000m以上，储层主要分布在一间房组和鹰山组，随着塔河油田开发力度的不断加大，小井眼应用范围也不断扩展，呈现出取代常规井眼的趋势，主要应用于小井眼定向井、老眼侧钻、老眼加深三个领域。小井眼定向井技术是一项复杂的系统技术，涉及领域较多，本文主要研究∅149.2mm井眼中短半径井型的造斜率，通过对造斜率影响因素的分析结合以往施工井的经验，优选合适的造斜钻具，降低施工难度，以达到提速提效的目的。

1 造斜的概念和原理

造斜就是从设计好的造斜点开始，利用井下造斜工具使钻头开始偏离井口铅垂线，按照设计好的方向倾斜钻进的过程。倾斜的角度和方向我们用井斜角和方位角来表示，单位长度内井眼倾斜的快慢程度我们用造斜率来描述，它代表着造斜钻具的造斜能力。

目前新疆塔河工区主要采用的是弯外壳螺杆钻具造斜，造斜的基本原理是由于钻具的弯曲在井眼内产生弹性力矩，迫使钻头倾斜产生侧向力，对地层不断地进行不对称切削，使井眼产生倾斜。其实质是钻具在重力作用下，螺杆弯曲点与下井壁相接触形成支点，由于单弯螺杆钻具存在一定度数的结构弯角，钻头将会“翘起”与上井壁接触，钻头与井壁相接触产生支撑反力即钻头侧向力，在钻头倾角和钻头侧向力的作用下，侧向切削井壁产生造斜趋势。如图1所示，在钻进过程中如果钻头一侧切削速度快，一侧切削速度慢，则井眼就会向着切削速度慢的一侧弯曲。

2 影响造斜率的因素

影响造斜率的因素很多，比如井眼尺寸、螺杆弯度和钻头类型、钻具结构、地层情况和钻进参数等，下面将统计描述各种常见因素对造斜率的影响及原因分析和现场应注意事项（见表1）。

表1 各种因素对造斜率的影响和现场注意事项

由表1 可以看出，诸多影响造斜率的因素中，螺杆弯度大小往往决定着实钻井眼轨迹是否能满足设计剖面的需求。在塔河工区∅149.2mm井眼短半径水平井比较常见的是单圆弧增斜剖面，即以不变的造斜率达到入靶要求，一般设计造斜率范围在18°/30m～-30°/30m之间，这种剖面类型看似比较简单，但是由于不同区块、不同弯度螺杆的造斜率是有偏差的，实际控制起来比较困难，整个造斜过程是利用单弯螺杆钻具进行滑动钻进完成造斜段的施工，对螺杆钻具造斜率掌控能力的高低将直接影响轨迹的质量和造斜段钻进的速度，也决定了轨迹控制的难度和水平。

3 造斜率分析的方法

造斜率反映的是造斜钻具的造斜能力，分析造斜率必须结合造斜钻具，其中最重要的是造斜螺杆的弯度和钻头类型，下面通过以往施工井的总结来分析塔河工区∅149.2mm井眼单弯螺杆的造斜率。

3.1 经验分析法

这个方法是基于在本区块有过施工井经验，通过若干口井造斜率的总结和分析，得出不同弯度螺杆造斜率的范围。

以下是通过TH12446、TH12514CH、TH12569H、TH10146CH、TK233XCH、TK6119X、TK6117X、TK497X、TP192X、TP275H等井的实钻资料分析得出的总结（见表2）。

表2 ∅149.2mm井眼∅120mm弯螺杆马达的造斜率范围

从表2可以得到不同弯度螺杆的造斜率范围，在实际施工过程中根据设计造斜率来分析对比判断入井螺杆的弯度和钻头类型，很显然统计的施工井越多越能反映出真实的造斜率。

3.2 邻井对比法

经验分析出来的造斜率比较笼统，在实际施工过程中不能仅仅通过经验来判断螺杆造斜率，邻井的造斜率最直接也最能反映出真实的造斜率，相对来说要精确，所以参考邻井资料是一项重要的准备工作，下面通过TH123119H井的现场施工来举例。

TH123119H 井是中石化西北油田分公司部署位于库车县境内，塔河油田奥陶系油藏12 区的一口三开制开发水平井，地质构造属于阿克库勒西部斜坡部位。以下是通过TH12384H井和TH12376H井两口邻井和TH123119H井的实钻资料分析得出表3和表4的总结。

表3 ∅149.2mm井眼∅120mm弯螺杆马达的实钻造斜率对比

通过表3 和表4 可以看出两口邻井和施工井钻具组合没有本质差别，但是在不同方位上的造斜率差距较大，在井斜50°～65°区间内TH12376H井2°螺杆的造斜率小于TH12384H 井1.75°螺杆的造斜率，而TH123119H井设计方位接近于TH12384H井的方位，在设计造斜率19.42°/30m的情况下通过两口邻井的对比分析选择了2°的单弯螺杆入井，实钻平均造斜率18.53°/30m，与设计造斜率比较接近，达到我们得预期效果。所以分析邻井造斜率必须要结合实钻方位、定向过程中有无定向托压、地层突变等情况。

表4 ∅149.2mm井眼造斜钻具组合对比

3.3 实钻预测法

实钻预测法指的是经过上面两种方法的分析，将确定好的造斜钻具入井，通过实测得到第一个点的造斜率后，预测造斜段实际造斜率的大小，它可以验证我们下入的钻具造斜率是否满足设计剖面的要求。

通过表2可以知道造斜率与井斜的关系，随着井斜角的增大造斜率也会相应的增大。刚开始造斜时井斜角很小，造斜趋势没有形成，钻压加大会造成憋泵现象，定向工具面也会不稳定，尤其是使用PDC钻头，这种现象更明显。这样不仅会降低实际造斜率更会影响我们对后期造斜率的判断，造成没必要的起钻影响钻进速度。所以实钻预测法是建立在实际造斜过程中工具面相对稳定、憋泵和上提钻具次数较少的基础上，这样可以得到一个相对真实的造斜率，在这个造斜率基础上进行预测。

预测的方法是统计出以往施工井造斜段第一根造斜率、平均造斜率和最高造斜率进行比较，我们根据实际造斜情况筛选出有代表性的施工井，以下是通过这几口井的实钻资料分析得出的总结（见表5）。

从表5可以看出在造斜初期工具面相对稳定、上提钻具次数较少的情况下，前10m 造斜率与平均造斜率的比值范围在59.81%～86.66%之间，比值的平均值是76.43%，前10m 造斜率与最大造斜率的比值范围在53.07%～80.05%之间，比值的平均值是70.4%。虽然造斜初期影响造斜率的因素很多，但是我们通过这几口有代表性的井，可以得到初期造斜率与平均造斜率和最大造斜率的比值范围，这样就可以进一步量化对造斜率预测的结果，更准确地掌握实钻造斜率为下一步施工打好基础。

表5 井斜变化和造斜率统计

4 总结

通过对造斜概念和原理的阐述，总结以往的施工经验，利用以上三种分析方法，我们对塔河油田∅149.2mm井眼造斜率有了进一步认识。在施工中结合实际情况选择合适的造斜钻具是造斜钻进提速的前提，也是控制好井眼轨迹的先决条件。在这需要强调的是造斜是一个整体的过程，随着井斜的不断增大也呈现出不同的轨迹特点，每一个阶段都环环相扣有直接的因果关系，不能将以往的经验直接照搬应用，要结合施工情况具体分析影响造斜率的每个因素，制定相应的施工措施，解决遇到的实际问题，保证井眼轨迹提高钻井质量。