廖 超，丁 浩，黎 劍，倫 波，陳慧基，孫文靜

（西部鉆探定向井技術(shù)服務(wù)公司，新疆烏魯木齊830026）

淺析莫爾圖克油田MB-14超淺水平井軌跡控制技術(shù)

廖 超*，丁 浩，黎 劍，倫 波，陳慧基，孫文靜

（西部鉆探定向井技術(shù)服務(wù)公司，新疆烏魯木齊830026）

哈薩克斯坦莫爾圖克油田區(qū)域構(gòu)造上位于濱里海盆地東因別克—扎爾卡梅斯緣隆起帶上，受鹽丘控制構(gòu)造形態(tài)為短背斜構(gòu)造，地質(zhì)斷裂復(fù)雜，具有油藏埋深淺、地層膠結(jié)疏松、可鉆性好、水平井造斜點(diǎn)超淺、造斜率高、施工難度大等特點(diǎn)；MB-14是部署在莫爾圖克油田上的一口超淺水平井，根據(jù)該井的實(shí)際施工過(guò)程，從鉆具組合、螺桿選型、地層因素等方面分析了軟地層、大井眼、高造斜率、超淺造斜點(diǎn)水平井跡控制技術(shù)和地面定向技術(shù)；該井的成功完鉆創(chuàng)該油田塊水平井最淺記錄，填補(bǔ)了該區(qū)塊超淺層水平井鉆井空白，為今后在莫爾圖克油田進(jìn)行超淺層水平井作業(yè)提供了可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。

哈薩克斯坦；莫爾圖克油田；超淺水平井；地面定向；軌跡控制

1 概述

MB-14井是部署在莫爾圖克油田的一口超淺水平井，位于海盆地東部、哈薩克斯坦中部阿克糾賓市以南，區(qū)域上與肯基亞克油田、庫(kù)姆薩伊油田、扎那諾爾油田相接；開發(fā)層位巖性以泥質(zhì)粉砂巖、淺灰色細(xì)砂巖為主要，開發(fā)該層位采用的井身結(jié)構(gòu)為“直—增—穩(wěn)”三段制單增剖面，直井段位于?444.5mm井眼，井深20m，套管下深20m，造斜段位于?311.2mm井眼，設(shè)計(jì)造斜率為10.474°/30m，造斜點(diǎn)井深僅為25.55m，水平段位于?215.9mm井眼，水平段長(zhǎng)200.04m，實(shí)際完鉆井深480m，實(shí)際垂深189m，實(shí)際水垂比達(dá)1.9∶1，節(jié)約工期8.67d，該井的成功完鉆創(chuàng)莫爾圖克油田水平井垂深最淺紀(jì)錄,使該油田超淺層稠油開發(fā)取得突破性進(jìn)展。

2 施工難點(diǎn)

（1）表層套管下深為20m，造斜點(diǎn)井深為25.5m，造斜時(shí)無(wú)線隨鉆MWD儀器測(cè)量探管位于套管內(nèi)，使無(wú)線隨鉆MWD儀器無(wú)法正常工作的，需采用地面定向技術(shù)，而地面定向技術(shù)方位偏差大，增加準(zhǔn)確定方位的難度。

（2）莫爾圖克區(qū)塊地層發(fā)育不連續(xù)，地層斷層較多，鄰井之間的地層差異大，同型號(hào)同度數(shù)單彎螺桿的造斜能力差異大，增加螺桿選擇難度。

（3）施工井造斜點(diǎn)淺，造斜初始階段可提供鉆壓的鉆具數(shù)量少，同時(shí)兼顧扭方位作業(yè)，使螺桿鉆具實(shí)際造斜率低于設(shè)計(jì)造斜率；考慮到造斜段地層埋深淺且膠結(jié)疏松、井眼擴(kuò)大率大等因素，螺桿實(shí)際造斜率會(huì)進(jìn)一步偏低，增加造斜段軌跡控制難度。

（4）由于井深淺，鉆具自身重量難以滿足鉆壓的要求，在造斜段和水平段采用全壓（鉆具重量全部傳到鉆頭）方式鉆進(jìn)，對(duì)司鉆人員的技術(shù)水平要求高。

（5）水平段軌跡控制精度高，設(shè)計(jì)靶半高上下1m，靶半寬左右5m；油層埋深淺、底層膠結(jié)疏松，鉆時(shí)快，復(fù)合鉆進(jìn)時(shí)井斜下降幅度大，同時(shí)在設(shè)計(jì)靶窗內(nèi)兼顧找油層發(fā)育好段，使軌跡控制難度增加。

3 地面定向技術(shù)

根據(jù)井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，表層套管下深為20m，造斜點(diǎn)井深僅為25.5m，無(wú)線隨鉆MWD儀器測(cè)量探管的滯后距約為15m，在初始造斜段，無(wú)線隨鉆MWD儀器處于磁干擾環(huán)境中無(wú)法正常工作，需要借助多點(diǎn)測(cè)量?jī)x器進(jìn)行地面定向施工；具體做法如下：

（1）以井口位置為原點(diǎn)，采用多點(diǎn)探管在距離井架較遠(yuǎn)的空曠的磁干擾較小的地方進(jìn)行地面測(cè)量，測(cè)出設(shè)計(jì)要求的方位數(shù)據(jù)，然后地面砸樁作為標(biāo)記，井口和標(biāo)記樁的連線即為目標(biāo)方位，需多次測(cè)量減小誤差。

（2）把準(zhǔn)備入井鉆具兩端的接箍用鋼印做好標(biāo)記，使兩端的標(biāo)記刻度在一條直線上。當(dāng)動(dòng)力鉆具入井時(shí)，保持動(dòng)力鉆具的高邊線與井口和標(biāo)記樁的連線在一條直線上，從地面接入的每一根鉆桿都要做同樣的鋼印標(biāo)記并量刻出鉆具下放過(guò)程中動(dòng)力鉆具高邊的偏移量并消除偏移量，使動(dòng)力鉆具的高邊始終在目標(biāo)方位上。

（3）通過(guò)地面定向技術(shù)，實(shí)際方位的誤差能控制在20°以內(nèi)；MB-14井通過(guò)多次測(cè)量標(biāo)記樁的位置、精確計(jì)算高邊的偏移量并將其消除，完成2根單根的地面定向施工后，通過(guò)無(wú)線隨鉆MWD儀器測(cè)得實(shí)際定向方位與設(shè)計(jì)方位相符，為造斜段全力造斜奠定了良好的基礎(chǔ)。

4 造斜段軌跡控制技術(shù)

鉆具組合的優(yōu)化，主要考慮鉆具與井眼的相容性、減少鉆具彎曲變形產(chǎn)生的應(yīng)力破壞、提供正常鉆進(jìn)所需的鉆壓、減少轉(zhuǎn)換接頭的數(shù)量、保證井下安全等因素；MB-14水平井造斜段采用了單彎單穩(wěn)柔性鉆具組合如下：

?311.2mm牙輪鉆頭+?203mm彎螺桿（2°/2.25°）+631X4A0+MWD短節(jié)+?159mm無(wú)磁鉆鋌（1根）+4A1X410+?127mm加重鉆桿。

螺桿鉆具造斜能力主要受井眼尺寸、地層自然造斜趨勢(shì)、地層可鉆性、螺桿彎角度數(shù)、螺桿受力情況、工具面調(diào)整、鉆壓提供等因素的影響，根據(jù)設(shè)計(jì)造斜率，可選用?203mm×2°螺桿，?203mm×2°單彎單穩(wěn)定器螺桿平均造斜率為（10°～11°）/30m，滿足設(shè)計(jì)造斜率要求，但為實(shí)現(xiàn)一趟鉆完成造斜段施工，考慮到造斜段初期鉆壓不夠、地層松軟等因素對(duì)螺桿造斜率的影響，需選用單彎角度大于2°的螺桿；

?197mm×2.5°螺桿實(shí)際平均造斜率為14°/30m，連續(xù)滑動(dòng)鉆進(jìn)造斜率可達(dá)15°/30m，狗腿度較大，影響后續(xù)施工；選擇?197mm×2.5°單彎螺桿需采用“滑動(dòng)鉆進(jìn)—復(fù)合鉆進(jìn)—滑動(dòng)鉆進(jìn)”方式進(jìn)行施工，使大角度螺桿復(fù)合鉆進(jìn)出現(xiàn)井下復(fù)雜的可能性增大；在大井斜井段，鉆柱緊貼下井壁，復(fù)合鉆進(jìn)時(shí)螺桿扶正器往下修正井壁的趨勢(shì)增大，使井眼往下擴(kuò)大率增大。再次定向造斜鉆進(jìn)時(shí)，螺桿造斜支點(diǎn)往下移，由于“井眼慣性”（螺桿鉆具從一種造斜率到另一種造斜率需一定長(zhǎng)度的過(guò)渡井段）的影響不能立即按調(diào)整后（設(shè)計(jì)和預(yù)測(cè)鉆具組合的造斜率）造斜率鉆進(jìn)，導(dǎo)致再次定向滑動(dòng)鉆進(jìn)時(shí)螺桿實(shí)際造斜率變化幅度大，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)井眼參數(shù)難度大，不利于造斜段的施工。

實(shí)際施工過(guò)程應(yīng)優(yōu)先考慮?203mm×2.25°螺桿，在預(yù)測(cè)入靶造斜率遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)造斜率時(shí)，把?203mm× 2.5°單彎單扶正器螺桿作為補(bǔ)救鉆具，為避免因螺桿造斜率不能達(dá)到設(shè)計(jì)要求使軌跡控制工作處于被動(dòng)，應(yīng)禁止選用?203mm×2°螺桿入井。

在MB-14井實(shí)際施工過(guò)程中，造斜初始階段，采用全壓（鉆具全部重量傳到鉆頭）方式鉆進(jìn)，造斜鉆進(jìn)至井深68m，全力造斜鉆進(jìn)，造斜率均達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，最高造斜率僅為7.27°/30m；為滿足后續(xù)施工要求，及時(shí)起鉆更換?203mm×2.25°的單彎螺桿繼續(xù)造斜段施工，實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)表明，2.25°的單彎螺桿平均造斜率達(dá)到12.5°/30m，滿足設(shè)計(jì)要求。

造斜段施工過(guò)程中，全部采用加重鉆桿，在全壓（鉆具全部重量傳到鉆頭）鉆進(jìn)過(guò)程中不斷增加鉆壓，由于造斜段長(zhǎng)度短，鉆柱推進(jìn)力能達(dá)到鉆進(jìn)要求，在造斜鉆進(jìn)過(guò)程中無(wú)需倒裝鉆具組合，亦能滿足施工要求。

5 水平段軌跡控制技術(shù)

水平段施工的原則為“四多一少一調(diào)整”，即“多復(fù)合、多劃眼、多循環(huán)、多活動(dòng)、少定向、調(diào)整鉆井參數(shù)來(lái)控制井眼參數(shù)”，優(yōu)選鉆具組合、優(yōu)選螺桿角度、合理調(diào)整鉆井參數(shù)，能有效地把握軌跡控制的主動(dòng)權(quán)，確保水平段在油層內(nèi)有效穿越；MB-14水平井水平段采用的單彎單穩(wěn)柔性鉆具組合如下：

鉆具組合：?215.9mm鉆頭+?172mm彎螺桿（1.25°）+MWD短節(jié)+?159mm無(wú)磁鉆鋌（1根）+ 4A1X410+?127mm斜坡鉆桿(20根)+?127mm加重鉆桿（25根）+?127mm斜坡鉆桿。

MB-14井目的層（油層）地層膠結(jié)疏松、可鉆行好，選用1.25°單彎螺桿，采用“定向+復(fù)合”鉆進(jìn)相結(jié)合的方式完成水平段施工；在實(shí)際施工過(guò)程中，由于受通井、下套管等后續(xù)施工作業(yè)的影響，井底實(shí)際井斜會(huì)變小，同時(shí)垂深下移，下入套管后的著陸點(diǎn)井斜比設(shè)計(jì)井斜小2°，故水平段施工前2根單根需采用全力增斜方式施工，隨后根據(jù)實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)并做好無(wú)線隨鉆MWD儀器滯后距井段的預(yù)測(cè)工作，再及時(shí)調(diào)整每根單根的復(fù)合長(zhǎng)度以滿足設(shè)計(jì)要求。

6 認(rèn)識(shí)和建議

（1）本文總結(jié)了MB-14超淺層水平井施工經(jīng)驗(yàn)，對(duì)軟地層、大尺寸井眼、高造斜率水平井軌跡控的影響因素進(jìn)行詳細(xì)的分析，著重闡述了地面定向技術(shù)和超淺層水平井井眼軌跡控制技術(shù)。

（2）在造斜段軌跡控制中，由于“井眼慣性”的影響，降低或提高造斜率都需要一段過(guò)渡段，為避免在造斜段出現(xiàn)較大狗腿，需對(duì)螺桿實(shí)際造斜率有較準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)；該井造斜段設(shè)計(jì)造斜率為10.46°/30m，在?311.2mm井眼實(shí)際施工過(guò)程中，?203mm×2°單彎單穩(wěn)定器螺桿實(shí)際造斜率不滿足設(shè)計(jì)要求，?203mm× 2.5°螺桿實(shí)際平均造斜率遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)造斜率，為實(shí)現(xiàn)一趟鉆完成造斜段施工，并保證井下施工安全，?203mm× 2.25°單彎螺桿應(yīng)為造斜段施工的首選。

（3）MB-14井的地層膠結(jié)疏松、地層軟，洗井過(guò)程中，出現(xiàn)“大肚子”、劃出臺(tái)階或者新井眼的可能性增大，洗井過(guò)程要求“定向洗井”，洗井時(shí)使螺桿動(dòng)力鉆具的高邊處于“全力增斜”狀態(tài)，即螺桿動(dòng)力鉆具彎向井眼正上壁，避免鉆頭與下井壁、側(cè)井壁的“著力接觸”，可有效地避免因洗井而導(dǎo)致井下復(fù)雜情況的出現(xiàn)。

[1]王新，宋朝暉，林晶.新疆油田超淺層稠油水平井鉆井完井技術(shù)[C]//第六屆石油鉆井院所長(zhǎng)會(huì)議論文集，石油工業(yè)出版社，2007.

[2]毛建華，王清江，王治平，曾明昌.“井眼慣性”對(duì)水平井水平段軌跡控制的影響探討[J].鉆采工藝，2009，31（1）：14-16.

[3]張興龍，徐華東.水平井鉆井技術(shù)在克拉瑪依風(fēng)城油田的應(yīng)[J].西部探礦，2012，24（3）：107-109.

[4]譚清明，嶣抗逆，胡超，黃根紅.廣安構(gòu)造定向井快速鉆井技術(shù)[J].鉆采工藝，2009，32(5)：98-99.

TE243

B

1004-5716(2015)05-0055-03

2015-03-11

廖超（1985-），男（漢族），四川三臺(tái)人，工程師，現(xiàn)從事定向井水平井技術(shù)服務(wù)工作。