王鋼

摘 要：從2013年開始，勝利油田河口采油廠在大王北地區(qū)布置數(shù)十口五段制定向井，五段制定向井施工與普通三段制定向井相比施工有一定的難度。在大王北地區(qū)，開發(fā)的主力油層多在垂深3100m-3500m的沙二段，如何更好地利用地層和各種降斜鉆具達(dá)到對(duì)軌跡的精確控制對(duì)于定向工程師來說尤為重要，本文主要就筆者2013年到2014年在該地區(qū)負(fù)責(zé)和參與施工的多口五段制定向井總結(jié)一下該地區(qū)該井型的軌跡控制技術(shù)。

關(guān)鍵詞：五段制定向井；軌跡控制；直螺桿鐘擺鉆具

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.05.059

1 五段制定向井施工難點(diǎn)

1.1 降斜點(diǎn)的選擇和降斜率的判斷

五段制定向井設(shè)計(jì)軌跡為“直-增-穩(wěn)-降-直”，其中降斜階段的軌跡控制最為重要，也可以說是整個(gè)井定向施工過程最為核心的部分。在井斜增到一定數(shù)值之后，結(jié)合設(shè)計(jì)選擇在什么深度進(jìn)行降斜，是繼續(xù)選擇原定向增斜鉆具定向降斜還是起鉆更換常規(guī)鉆具組合這都是定向工程師需要考慮的問題，如果不能正確選擇降斜點(diǎn)和判斷降斜率，往往會(huì)導(dǎo)致后期施工的被動(dòng)。五段制井施工中，增斜段軌跡對(duì)降斜段軌跡控制的影響有如定向井施工中，直井段軌跡對(duì)增斜段軌跡控制的影響一樣大。

1.2 降斜工具的選擇

在鉆井過程中，多起一趟鉆看似暫時(shí)增加了鉆井周期和成本，但適時(shí)的更換更合理的鉆具卻往往意味著后期施工難度的減小。在降斜階段，常規(guī)的方法是用彎螺桿直接定向降斜，在井深不是很深的情況下，往往是可行的；但是到了一定深度后，隨著井斜的增大和斜井段的不斷加長(zhǎng)，摩擦阻力逐漸增加，如果泥漿性能不是特別適于定向又處理效果不理想時(shí)，定向降斜難度近一步增加，滑動(dòng)鉆進(jìn)鉆時(shí)延長(zhǎng)，這樣就需要起鉆更換鉆具組合，各種欠尺寸扶正器和常規(guī)鉆具的配合使用成為更加理想的選擇，而在這些鉆具里如何根據(jù)本井的實(shí)際情況選擇最適合的鉆具又成為一個(gè)難題。

2 大王北地區(qū)五段制井設(shè)計(jì)特點(diǎn)

斜井段長(zhǎng)意味著跨越地層比較多，從館陶組到沙二段。地層巖性復(fù)雜，期間通過以往鉆井經(jīng)驗(yàn)看，需要數(shù)次更換鉆頭才能達(dá)到優(yōu)化鉆時(shí)，縮短工期的效果。雙靶點(diǎn)就是我們俗稱的桶靶，在A靶和B靶之間任何一個(gè)點(diǎn)的軌跡都不能超出靶區(qū)要求，這樣的設(shè)計(jì)意味著更加嚴(yán)格的軌跡控制，而對(duì)于后期普遍采用常規(guī)鉆具復(fù)合的方法，這樣的靶點(diǎn)設(shè)計(jì)增加了后期施工的不確定性，同時(shí)增加了施工難度。所以對(duì)于前期增斜段井斜和方位提出了更高的精度要求。

其實(shí)20米的靶半徑對(duì)于常規(guī)的三段制3000米以上的定向井來說不算小，但是由于大王北地區(qū)進(jìn)入沙河街組之后經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)的方位漂移問題，常規(guī)鉆具的不可控制性弊端就會(huì)體現(xiàn)出來，該地區(qū)施工的井后期經(jīng)常因?yàn)榉轿黄茊栴}起鉆更換鉆具，這就大大增加了施工的難度。

可以看出，由于諸多的不確定因素，大王北地區(qū)的五段制定向井施工難度不亞于一口普通的水平井。筆者根據(jù)一年多來在該地區(qū)的施工經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，從以下幾個(gè)方面提出了軌跡控制的一些優(yōu)化方案。

鉆具組合優(yōu)選。

（1）直井段鉆具（以8寸半井眼為例）。鉆具組合如下：Φ215.9mm牙輪鉆頭+Φ177.8mm鉆鋌18m（含無磁鉆鋌1根）+Φ215mm螺旋扶正器+Φ177.8mm鉆鋌28m+Φ127mm鉆桿。

（2）造斜段鉆具。1）Φ215.9mm鉆頭+Φ171.5mm1.25°單彎動(dòng)力鉆具+Φ158.8mm無磁鉆鋌9m+MWD+Φ127mm加重鉆桿+Φ127mm鉆桿，這是常規(guī)的動(dòng)力鉆具定向：關(guān)于第一趟定向鉆具鉆頭的選型，大北10-斜221井造斜點(diǎn)在東營(yíng)組，大北14-斜15井造斜點(diǎn)在館陶組，根據(jù)實(shí)鉆經(jīng)驗(yàn)，斜221井下的PDC鉆頭，斜15井下的是牙輪鉆頭，在大北地區(qū)的館陶組底部接近進(jìn)入東營(yíng)組的地層有礫石層，對(duì)PDC鉆頭的磨損比較嚴(yán)重，而采用牙輪鉆頭打穿館陶組后下PDC成為在大北地區(qū)比較常用的鉆頭使用方法。2）Φ215.9mmPDC鉆頭+Φ171.5mm1.25°單彎動(dòng)力鉆具 +Φ210.00mm欠尺寸扶正器+Φ158.8mm無磁鉆鋌9m+MWD+Φ158.8mm鉆鋌27m+Φ127mm加重鉆桿+Φ127mm鉆桿，這種鉆具組合在大王北地區(qū)也是有井隊(duì)使用過的，這種組合優(yōu)點(diǎn)是直接利用大北有些地區(qū)復(fù)合鉆降斜的地層特點(diǎn)，將造斜段和穩(wěn)斜段還有降斜段合并為一趟鉆具組合，還能利用螺桿鉆具進(jìn)行定向滑動(dòng)鉆進(jìn)，調(diào)整軌跡。

3 設(shè)計(jì)方位影響

設(shè)計(jì)方位向東（東北、東南）時(shí)，復(fù)合鉆以增斜為主，基本在3°/100m以上，這個(gè)設(shè)計(jì)方位的井在定向時(shí)最好多留點(diǎn)增斜余量，位移可以稍微落后于設(shè)計(jì)。

設(shè)計(jì)方位在東北方向，方位比較穩(wěn)定，在井斜10°以下才開始發(fā)生漂移；設(shè)計(jì)方位在東南方向，方位變化較大。

設(shè)計(jì)方位向東南方向時(shí)，9米小鐘擺+直螺桿鉆具組合能很好的穩(wěn)定方位。欠尺寸扶正器越近鉆頭越穩(wěn)定方位。

設(shè)計(jì)方位向西（西北、西南）時(shí)，復(fù)合鉆以降斜為主，在造斜段，井斜控制的和設(shè)計(jì)越接近越好，位移當(dāng)然也是貼近設(shè)計(jì)或者稍微超前于設(shè)計(jì)都是可以考慮的。在這個(gè)設(shè)計(jì)方位上，PDC+彎螺桿+扶正器這種穩(wěn)斜組合能起到降斜鉆具的作用。這種鉆具組合還能夠定向，可以使不好控制的常規(guī)降斜段難度減小，在這個(gè)設(shè)計(jì)方位上是可以考慮使用的。

設(shè)計(jì)方位向西南時(shí)，方位變化率特別大，而且根據(jù)筆者經(jīng)驗(yàn)這個(gè)設(shè)計(jì)方位常規(guī)鉆具降斜降的很快，所以這個(gè)設(shè)計(jì)方位要特別注意。

設(shè)計(jì)方位在西北時(shí)，方位變化要穩(wěn)定，基本以穩(wěn)方位為主。9米小鐘擺+直螺桿在最易出問題的設(shè)計(jì)西南方位依然能夠很好的穩(wěn)定井斜和方位，在降斜比較快的西南方向上，地層的特點(diǎn)很好的彌補(bǔ)了小鐘擺鉆具在降斜率上的欠缺。

4 結(jié)論與建議

大北地區(qū)的五段制定向在設(shè)計(jì)方位上的規(guī)律可以用來優(yōu)化定向施工方案。合理利用地層特點(diǎn)選擇最適合的鉆頭能夠大大的縮短鉆井周期，有時(shí)適當(dāng)?shù)钠疸@更換鉆頭反而能起到事半功倍的效果。五段制定向的位移可以為定向工程師所用，合理的根據(jù)實(shí)鉆軌跡來選擇位移，并且利用到降斜上能夠大大的降低施工難度。各種降斜工具中，直螺桿鐘擺鉆具在實(shí)用性和效率上是最好的。模式化施工可以大大提高工作效率，保障了軌跡圓滑的同時(shí)，還節(jié)省了大量的起下鉆和軌跡調(diào)整時(shí)間，大大縮短建井周期，降低投資成本。