陶麗杰

（中國石油大慶油田有限責(zé)任公司采油工程研究院，黑龍江 大慶163453）

為了實現(xiàn)規(guī)?；@井，降低鉆井成本，大慶油田在龍26 區(qū)塊、齊平2 區(qū)塊及垣平1 區(qū)塊開展了“工廠化”鉆井施工項目，共涉及7 個鉆井平臺20 口水平井?！肮S化”平臺水平井的水平段較長（1 400～2 040 m），而且井眼軌跡是三維的。為了便于控制井眼軌跡［1-3］，方便現(xiàn)場施工，要在井斜角70°之前完成扭方位工作。因為進入探油頂段后，既造斜又要扭方位，井眼軌跡會很難控制，很可能會偏出油層，達不到油層穿遇率；而如果在井斜角到達70°之前就完成扭方位工作，進入探油頂段時就可以通過微調(diào)井斜來控制井眼軌跡，不但能夠很好地發(fā)現(xiàn)油層，使軌跡在油層中通過，也會降低現(xiàn)場施工的難度：因此，決定把在井斜角70°之前完成扭方位，作為三維平臺水平井軌道設(shè)計的約束條件。

1 常規(guī)設(shè)計井眼軌道

采用水平井軌道設(shè)計軟件Navigator，以龍26 區(qū)塊1#平臺龍26-平2 井為例，根據(jù)常規(guī)剖面類型 “直—增—穩(wěn)—增—增”設(shè)計的軌道數(shù)據(jù)如表1所示［4-6］。造斜點在1 300.00 m，最大狗腿度5.00°/30 m。在井斜角達到87°時完成增斜、扭方位，這樣既增加了定向施工的難度，又給矢量中靶帶來風(fēng)險，因此要對設(shè)計軌道剖面類型進行優(yōu)選［7-9］。

2 添加虛擬靶區(qū)

如何優(yōu)選設(shè)計剖面是討論的重點。要在進入探油頂段之前或井斜角比較小時（最好是65°之前）完成三維軌道的扭方位，所以，在進行井眼軌道設(shè)計時，需要在地質(zhì)給定的靶區(qū)之前虛擬一個10 m 間隔的靶區(qū)，在設(shè)置的虛擬靶區(qū)之前完成扭方位。設(shè)置虛擬靶區(qū)的具體方法如下：已知鉆達地質(zhì)給定的靶點B 時井斜角達到87°，假定要在井斜角68°時已完成扭方位，由于采用的造斜率是4.68°/30 m，所以虛擬的一個靶點與靶點B 之間的弧長應(yīng)該為122 m。虛擬靶區(qū)和靶點B的空間位置剖面如圖1所示。

計算過程為，（87°-68°）÷（4.68°/30 m）=122 m，所以虛擬靶點的大概位置為靶點B 的測深2 029.33 m減去122 m，約為1 907 m。將該虛擬靶區(qū)的位置，添加到井眼軌道數(shù)據(jù)中，經(jīng)過微調(diào)，得出優(yōu)化的設(shè)計軌道數(shù)據(jù)（見表1），滿足了設(shè)計前設(shè)定的約束條件。

圖1 虛擬靶區(qū)和靶點B 的空間位置剖面

表1 龍26-平2 井常規(guī)、優(yōu)化設(shè)計軌道數(shù)據(jù)對比

3 優(yōu)化后軌道剖面

由表1中的優(yōu)化軌道數(shù)據(jù)可以看出，優(yōu)選后的剖面為“直—增—穩(wěn)—增—穩(wěn)—增”。采用該剖面類型，在井斜角68°時完成扭方位，距離探油頂還有134.12 m。在這段軌道上只有井斜角的變化，不僅有利于現(xiàn)場施工，而且便于井眼軌跡的控制，有利于及時發(fā)現(xiàn)、找準油層。

圖2為龍26-平2 井的三維立體設(shè)計軌道。從圖2a可以看出，此時設(shè)計井的井眼軌道從2 口鄰井中間穿過，而且在水平段與鄰井最近距離只有8.27 m，鉆進時鄰井套管會對隨鉆測井工具造成磁干擾，影響測井結(jié)果，引起與鄰井相碰的事故發(fā)生。但是通過添加虛擬靶區(qū)，實現(xiàn)了井眼軌道提前扭方位，如圖2b所示。設(shè)計井的井眼軌道從2 口鄰井的同一側(cè)穿過，而且最近距離達到17.65 m。這樣不但優(yōu)化了井眼軌道，降低了施工難度，有利于找準油層，而且順利避開了與鄰井相碰的風(fēng)險［10-11］。

圖2 龍26-平2 井軌道剖面

4 實鉆分析

龍26-平2 井造斜段的鉆具組合為：φ215.9 mm PDC鉆頭（M1656RS）+φ172.0 mm 單彎螺桿鉆具（1.5°/210 mm 螺旋扶正器）+φ172.0 mm 單流閥+哈里L(fēng)WD+φ127.0 mm 無磁鉆桿×1根+φ127.0 mm 加重鉆桿×9根+φ127.0 mm 鉆桿（18°斜坡）+φ127.0 mm 加重鉆桿×21 根+φ127.0 mm 鉆桿（18°斜坡）。

本井采用PDC 鉆頭施工，造斜率能達到設(shè)計要求，鉆速相對較快；井斜角達到68°時扭方位，需要立即起鉆更換牙輪鉆頭。牙輪鉆頭在扭方位時工具面較穩(wěn)，方位變化率能滿足設(shè)計要求［12-15］，滑動定向的進尺相對不需要很多。

甲方地質(zhì)導(dǎo)向要求盡量少損失水平段進尺，通過優(yōu)化設(shè)計以后，增加虛擬靶點，斜深2 040 m 進入靶點B，造斜率在4.7°左右，能滿足甲方地質(zhì)導(dǎo)向的要求。

龍26-平2 井通過鉆井設(shè)計優(yōu)化及現(xiàn)場井眼軌跡精確控制與施工，取得了良好的效果，目的層砂巖鉆遇率達82%。由于后期鉆進過程中巖性為干砂巖，該井提前完鉆。從設(shè)計軌道與實鉆軌跡的對比可以看出，實鉆軌跡與設(shè)計軌道吻合非常好，滿足了地質(zhì)開發(fā)要求（見表2、圖3）。

表2 設(shè)計與實鉆數(shù)據(jù)對比

圖3 設(shè)計軌道與實鉆軌跡擬合投影

5 結(jié)論

1）通過添加虛擬靶區(qū)，實現(xiàn)在井斜角70°之前完成扭方位，不但優(yōu)化了井眼軌道，降低了施工難度，有利于找準油層，而且有效地避開了與鄰井相碰的風(fēng)險，實現(xiàn)了安全、高效鉆井。

2）添加虛擬靶區(qū)可以有效地應(yīng)用于三維水平井井眼軌道設(shè)計，形成了一套實用的“工廠化”平臺水平井設(shè)計方法。

［1］劉修善，石在虹.給定井眼方向的修正軌道設(shè)計方法［J］.石油學(xué)報，2002，23（2）：72-76.

［2］竇玉玲.長水平段大位移井井眼軌道優(yōu)化設(shè)計［J］.探礦工程：巖土鉆掘工程，2011，38（7）：50-52.

［3］崔紅英.水平井軌道優(yōu)化設(shè)計方法［J］.石油鉆探技術(shù)，2002，30（6）：18-20.

［4］唐雪平，蘇義腦，陳祖錫.三維井眼軌道設(shè)計模型及其精確解［J］.石油學(xué)報，2003，24（4）：90-93.

［5］張焱.定向井井眼軌跡最優(yōu)化設(shè)計方法研究［J］.天然氣工業(yè)，2000，20（1）：57-60.

［6］孫騰飛，高德利，杜剛，等.目標垂深不確定條件下的水平井軌道設(shè)計［J］.斷塊油氣田，2012，19（4）：526-528.

［7］劉匡曉，魏士軍，郭金愛，等.川東北超深水平井軌跡控制方法優(yōu)選［J］.斷塊油氣田，2011，18（2）：254-256.

［8］羅萬靜，王曉冬，李義娟，等.水平井著陸控制模型探討［J］.斷塊油氣田，2006，13（6）：55-57.

［9］李枝林，鐘敬敏，張杰，等.一種新的繞障三維定向井軌跡設(shè)計方法研究［J］.鉆采工藝，2003，27（1）：11-13.

［10］李昕.圓柱靶小半徑三維繞障定向井鉆井技術(shù)在薩中區(qū)塊的應(yīng)用［J］.石油地質(zhì)與工程，2013，27（2）：82-84.

［11］佟長海，江宇.定向井的中靶分析［J］.石油鉆探技術(shù)，1993，21（1）：60-61.

［12］韓志勇.三維定向井軌道設(shè)計和軌跡控制的新技術(shù)［J］.石油鉆探技術(shù)，2003，31（5）：1-3.

［13］劉修善，曲同慈，孫忠國，等.三維漂移軌跡的設(shè)計方法［J］.石油學(xué)報，1995，16（4）：118-124.

［14］任志杰.中曲率水平井入靶設(shè)計與控制技術(shù)［J］.特種油氣藏，2006，13（5）：82-84，90.

［15］孫文博，劉明國，王琪.三維繞障水平井軌跡控制技術(shù)在紅南平6井的應(yīng)用［J］.斷塊油氣田，2007，14（3）：63-65.