楊 曉 峰（中國石油長城鉆探工程有限公司，遼寧盤錦 124010）

引用格式：楊曉峰. 伊朗北阿首口雙分支井AZNN-022井眼軌道設(shè)計(jì)與控制［J］.石油鉆采工藝，2015，37（5）：26-29.

伊朗北阿首口雙分支井AZNN-022井眼軌道設(shè)計(jì)與控制

楊 曉 峰
（中國石油長城鉆探工程有限公司，遼寧盤錦 124010）

引用格式：楊曉峰. 伊朗北阿首口雙分支井AZNN-022井眼軌道設(shè)計(jì)與控制［J］.石油鉆采工藝，2015，37（5）：26-29.

摘要：伊朗北阿油田自2011年進(jìn)入了整體開發(fā)階段，以savark3為目的層，鉆成了大量水平井。已完鉆的水平井井深均在4 000 m以上，平均鉆井周期3個(gè)月以上。為了提高單井采收率，縮短鉆井周期，部署第1口雙分支井AZNN-022井，該井分支井眼的完鉆層位與主眼不同，且水平偏移距短，曲率設(shè)計(jì)高，防碰施工難度大。采取開窗位置優(yōu)選、軌道優(yōu)化設(shè)計(jì)、精確軌跡控制、防碰掃描技術(shù)等措施，成功解決了上述難題，順利地鉆完分支井眼，實(shí)現(xiàn)了井下安全。這對(duì)于該區(qū)塊的后續(xù)雙分支井施工和斜井段開窗側(cè)鉆井的施工具有重要的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：軌跡控制；防碰掃描；鉆具組合；地質(zhì)導(dǎo)向；摩阻水力分析

伊朗北阿油田是一個(gè)平行于兩伊邊境寬20 km、長60 km北南方向的長軸型背斜，位于伊朗胡澤斯坦省阿瓦茲市西約80 km。AZNN-022井是部署在北阿油田北部構(gòu)造高點(diǎn)的一口雙分支井，根據(jù)開發(fā)方案的要求，在合同一期要在北阿油田鉆52口井，其中包括7口雙分支井。AZNN-022井是部署在該油田第1口雙分支井，位于PAD12鉆井平臺(tái)［1］。

1　分支井眼軌跡設(shè)計(jì)難點(diǎn)與對(duì)策

1.1 開窗位置的選擇

分支井眼設(shè)計(jì)在斜井段開窗，除了需要考慮常規(guī)開窗側(cè)鉆井要在巖性穩(wěn)定、可鉆性好的穩(wěn)定地層，附近地層固井曲線顯示良好，避免在套管接箍上開窗等條件以外，還要考慮開窗后軌跡的走向，以及如何實(shí)現(xiàn)與老井眼的安全分離。AZNN-022主井眼的部分實(shí)鉆軌跡如表1。可以看出，測深2 586.26 ~ 2 615.09 m，狗腿度均在5（°）/30 m以下，觀察井斜變化率，可以發(fā)現(xiàn)每個(gè)單根增斜略高于1°，比較適合于開窗。參考主井眼上下兩段設(shè)計(jì)的造斜率為5.5（°）/30 m，如果分支井眼選擇在主井眼造斜井段開窗，那么側(cè)鉆成功后就需要更高的造斜率，增加了后期篩管等作業(yè)的難度，而且施工起來也比較困難，滑動(dòng)鉆進(jìn)多，井眼不規(guī)則［2］。根據(jù)套管磁定位接箍數(shù)據(jù)圖，盡量避開套管接箍位置開窗，依據(jù)LWD設(shè)備測得GR曲線圖，表明2 588~2 620 m無水層。綜合以上因素，開窗點(diǎn)位置選擇在2 596 m。

表1　AZNN-022井主井眼造斜段部分實(shí)鉆軌跡數(shù)據(jù)

1.2 分支井眼軌跡設(shè)計(jì)難點(diǎn)與對(duì)策

主眼已鉆完，軌跡已經(jīng)確定，依據(jù)分支井眼的地質(zhì)設(shè)計(jì)，進(jìn)行分支井眼軌跡設(shè)計(jì)。主眼設(shè)計(jì)井斜85°，從savark1層穿越至sarvak6層，分支井眼設(shè)計(jì)井斜89.77°，一直穩(wěn)斜在油層savark3鉆進(jìn)。分支井眼設(shè)計(jì)難點(diǎn)一是斜井段開窗，且目的層垂深淺，客觀上導(dǎo)致造斜率設(shè)計(jì)要高于主井眼。二是要實(shí)現(xiàn)2條軌跡理論上的安全分離，先改變方位，從方向上避開主眼軌跡，之后再以更高的造斜率增斜，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)入靶。所以，分支井眼的造斜率和與主眼防碰是設(shè)計(jì)的難點(diǎn)［3］。

在實(shí)際的分支井眼設(shè)計(jì)中，從開窗后開始鉆進(jìn)的幾個(gè)單根的軌跡走向十分關(guān)鍵，因?yàn)橹餮? 596 m以后此時(shí)主要是造斜，井斜每根增1至1.5°，方位每根降1°左右。所以在分支井眼的設(shè)計(jì)中，側(cè)鉆后每根井斜增0.5°，方位變化0.5°，然后5個(gè)單根以后，井斜增1°左右，方位變化1.5至2°左右。側(cè)鉆后軌跡設(shè)計(jì)參考見表2。

表2　AZNN-022井分支井眼開窗后部分設(shè)計(jì)軌跡數(shù)據(jù)

這樣從設(shè)計(jì)上導(dǎo)致開窗后幾個(gè)單根垂深走的快，而方位變化慢導(dǎo)致向西走的多，而往南走的少，逐漸地就從主眼的右后方越走越遠(yuǎn)［4］。設(shè)計(jì)投影見圖1和圖2。

圖1　 AZNN-022分支井眼設(shè)計(jì)垂直投影圖

圖2　 AZNN-022分支井眼設(shè)計(jì)水平投影圖

2　分支井眼軌跡控制問題與措施

2.1 分支井眼軌跡控制難點(diǎn)分析

首先，全程使用LWD儀器跟蹤軌跡，測斜盲區(qū)長達(dá)18 m，軌跡控制和預(yù)測的難度大。其次，導(dǎo)斜器坐封以后，導(dǎo)斜面方向有誤差，開窗出去后位置不確定造成軌跡施工困難，與主井眼相碰風(fēng)險(xiǎn)大。再有，目的層Sarvak3南高北低，東西方向上地層有傾角，導(dǎo)致靶區(qū)垂深設(shè)計(jì)存在誤差。實(shí)鉆中如果LWD測井曲線結(jié)合地質(zhì)錄井撈砂，判斷沒有油氣顯示，就要根據(jù)地質(zhì)要求更改軌跡設(shè)計(jì)，導(dǎo)致最后幾個(gè)單根曲率很高，滑動(dòng)鉆進(jìn)困難。最后，涉及到套管開窗，造斜段和水平段均為?152 mm井眼，所以裸眼段施工井段比普通水平井長［5］。AZNN-022井分支井段長達(dá)1 600 m，水平段鉆進(jìn)后期，摩阻扭矩很大，無論是滑動(dòng)鉆進(jìn)還是復(fù)合鉆進(jìn)，都存在卡鉆和斷鉆具的風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 分支井眼軌跡控制措施

2.2.1 井眼軌跡精確控制和預(yù)測技術(shù) 是井眼軌跡控制的核心。由于LWD儀器的盲區(qū)長，一是依靠當(dāng)前測得的井斜方位工具面數(shù)據(jù)，關(guān)鍵井段加密測斜，與設(shè)計(jì)軌道進(jìn)行對(duì)比。二是結(jié)合鉆進(jìn)時(shí)的鉆井參數(shù)和施工記錄，對(duì)井底的井斜方位進(jìn)行預(yù)測。三是利用LWD測得的伽馬和電阻率數(shù)據(jù)，與主井眼和導(dǎo)眼進(jìn)行地層資料對(duì)比，可以獲得當(dāng)前鉆頭準(zhǔn)確的位置信息［6］。進(jìn)入sarvak3目的層之前有1個(gè)laffan標(biāo)志地層，及時(shí)地與地質(zhì)監(jiān)督進(jìn)行溝通，提前把垂深和井斜調(diào)整到中靶的地質(zhì)要求，同時(shí)參考主眼及臨井的資料，利用地層自然造斜規(guī)律，盡量沿著油層走向復(fù)合鉆進(jìn)，提高了軌跡的控制精度。

2.2.2 井眼軌跡防碰掃描技術(shù) 開窗側(cè)鉆成功后，一是嚴(yán)格控制實(shí)鉆軌跡符合設(shè)計(jì)；二是將分支井眼軌跡與主井眼進(jìn)行防碰掃描，認(rèn)清井眼的走向和制定下步施工方案；三是在鉆臺(tái)上監(jiān)視鉆井參數(shù)的變化，最大限度地保證與主井眼的安全分離。施工中開窗后測斜發(fā)現(xiàn)實(shí)際井斜比設(shè)計(jì)的低，方位略低?？紤]到主眼此時(shí)施工主要是造斜，井斜每根增1°至1.5°，方位每根降1°左右。為從方向上避開主眼，施工中沒有急于增斜，仍然按照設(shè)計(jì)每根增0.5°，而方位0.5°變化，一直到分支井眼與主井眼逐漸安全分離［7］。分支井眼部分實(shí)鉆數(shù)據(jù)見表3。

表3　分支井眼部分實(shí)鉆數(shù)據(jù)

2.2.3 鉆具組合優(yōu)化和摩阻水力分析技術(shù) 考慮到造斜段水平段軌跡特點(diǎn)，采取了不同的鉆具組合。造斜段施工中，采用倒裝鉆具組合來給鉆頭加壓，提高鉆進(jìn)速度。水平段的施工中，采用穩(wěn)斜鉆具組合如下：?152.4 mmPDC鉆頭+?120 mm可調(diào)螺桿（1.25°）×5.62 m+?120 mm浮閥接頭×0.51 m+?120 mm球形扶正器×1.06 m+?120 mmLWD×6.95 m +1根?120 mm無磁鉆鋌×9.19m+6根?88.9 mm加重鉆桿+?120 mm機(jī)械震擊器+2根?88.9 mm加重鉆桿+168根?88.9 mm鉆桿+36根?88.9 mm加重鉆桿+33根?88.9 mm鉆桿+變扣（311×410）+?127 mm鉆桿。采用該鉆具組合大幅度地提高了復(fù)合鉆進(jìn)的比例，機(jī)械鉆速達(dá)到3.5 m/h。分支井眼裸眼段長，施工摩阻和扭矩大于普通水平井，利用軟件進(jìn)行摩阻水力分析，通過輸入鉆具組合、井身結(jié)構(gòu)、井眼軌跡，不斷進(jìn)行優(yōu)化和分析，找到合適的鉆井參數(shù)和水力參數(shù)來指導(dǎo)鉆進(jìn)。定向前充分劃眼和循環(huán)，優(yōu)先選擇鉆時(shí)快的地方定進(jìn)，適當(dāng)加入潤滑劑，降低摩阻，提高機(jī)械鉆速。根據(jù)鉆井實(shí)際不定期進(jìn)行短起下鉆和循環(huán)，堅(jiān)持使用除砂器和離心機(jī)，去除有害固相，優(yōu)化鉆井液性能，保證有效攜帶巖屑。根據(jù)摩阻水力分析技術(shù)和措施，AZNN-022分支井眼造斜段和水平段有效降低了摩阻，清除了巖屑床，確保了該井未發(fā)生任何事故。

3　結(jié)論

（1）雙分支井分支井眼的軌道設(shè)計(jì)是關(guān)鍵，根據(jù)實(shí)際情況優(yōu)選開窗側(cè)鉆點(diǎn)，做好理論上的最優(yōu)化設(shè)計(jì)，使得分支井眼與主井眼的安全分離。

（2）雙分支井分支井眼的施工，軌跡精確控制和預(yù)測技術(shù)是核心，只有保證實(shí)鉆井眼軌跡嚴(yán)格符合設(shè)計(jì)，才能最大限度地保證井下安全。

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（修改稿收到日期 2015-08-07）

〔編輯 薛改珍〕

Well path design and control of the first
double branch well AZNN-022 in Iran North Azadegan Oilfield

YANG Xiaofeng
（CNPC Great Wall Drilling Corp, Panjin 124010, China）

Abstract:Iran north Azadegan Oilfield entered integrated development stage in 2011, and a number of horizontal wells have been drilled targeted at Savark 3. The average depth of the drilled horizontal wells is over 4 000 m, and average drilling period was over 3 months. In order to improve oil recovery of single wells and shorten drilling period, the first double branch well AZNN-022 was planned. The final zone of the holes of this branch well is different from the target of the main hole, and its horizontal offset is short, its curvature is designed as high and it is difficult to prevent collision during drilling. This paper successfully addressed the above difficulty by optimizing the window cutting location, optimized trajectory design, accurate control of the trajectory, and anti-collision scan. The branch holes were successfully drilled and downhole safety was realized. This is of great guidance significance to subsequent drilling of double branch wells and sidetracking drilling in the deviated hole.

Key words:trajectory control; anti-collision scan; drilling tool assembly; geosteering; drag hydraulic analysis

作者簡介：楊曉峰，1983年生。2006年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院測控技術(shù)與儀器專業(yè)，現(xiàn)主要從事國內(nèi)外各種MWD、LWD和鉆井新技術(shù)的現(xiàn)場應(yīng)用和技術(shù)推廣工作。電話：13604274096。E-maill：yangxiaofeng2009@126.com。

doi:10.13639/j.odpt.2015.05.007

文章編號(hào)：1000 – 7393（2015）05 – 0026 – 04

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

中圖分類號(hào)：TE243