嚴(yán)軍

（中石化華北石油工程有限公司五普鉆井分公司 河南新鄉(xiāng) 453000）

定向井五段式軌道井眼軌跡控制技術(shù)現(xiàn)場實(shí)踐與分析

嚴(yán)軍

（中石化華北石油工程有限公司五普鉆井分公司 河南新鄉(xiāng) 453000）

井眼軌跡控制是鉆井技術(shù)的關(guān)鍵內(nèi)容，井眼軌跡能否實(shí)現(xiàn)科學(xué)設(shè)計(jì)直接影響到工程進(jìn)度和質(zhì)量。在實(shí)際工作中定向井適用地形特征決定了軌道設(shè)計(jì)及控制準(zhǔn)確性的重要意義。從當(dāng)前實(shí)際控制情況來看，在工作中往往是采用一種具體方法來進(jìn)行研究，這樣實(shí)際上是缺乏對定向井經(jīng)驗(yàn)軌道設(shè)計(jì)及井眼軌跡控制的整體性描述及人事的。正因?yàn)槿绱耍疚膶⒅貙Χㄏ蚓宥问骄圮壽E控制技術(shù)進(jìn)行分析，希望通過分析能夠使得人們對此能夠重視起來。

軌跡；定向井；井眼

定向井是鉆井業(yè)務(wù)的主要發(fā)展方向，在油藏開發(fā)對鉆井技術(shù)要求越來越高的背景下，分支井、側(cè)鉆井、多底井、大位移井、水平井等定向井獲得了較快發(fā)展，這些定向井的應(yīng)用范圍也越來越廣泛。對定向井的鉆探開發(fā)已經(jīng)成為當(dāng)前鉆井公司的重要業(yè)務(wù)。定向井五段式軌道井眼軌跡的設(shè)計(jì)及控制是重中之重。

1 定向井五段式軌道井眼軌跡設(shè)計(jì)

對于定向井五段式軌道的設(shè)計(jì)要重視井斜角的控制及造斜點(diǎn)的選擇，這是設(shè)計(jì)重點(diǎn)。常規(guī)定向井是當(dāng)前應(yīng)用非常廣泛地一種類型，在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中通常造斜點(diǎn)是要選擇在那些比較穩(wěn)定的區(qū)域的，要避免巖石破碎帶、流沙層、漏失地帶等。對于井斜角設(shè)計(jì)必須要合理，井斜角過大，測井和完井施工難度和起下鉆載荷都將會增加，最終會導(dǎo)致扭轉(zhuǎn)盤扭矩變大，嚴(yán)重情況下由于扭方位困難還可能會產(chǎn)生井壁坍塌等事故。對于定向井五段式軌道而言，穩(wěn)斜井段井斜角應(yīng)該是在15～25°之間。

根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，為了實(shí)現(xiàn)科學(xué)設(shè)計(jì)就應(yīng)該根據(jù)井深結(jié)構(gòu)、采油技術(shù)、完井需求等來對定向井五段式軌道井眼軌跡進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)，對于軌道設(shè)計(jì)應(yīng)該要充分滿足現(xiàn)場實(shí)際施工情況。對于井眼曲率和井眼斜角應(yīng)該是根據(jù)造斜點(diǎn)深度、施工難度大小以及造斜工具造斜能力等因素來合理確定。

2 定向井軌跡控制

對定向井軌跡進(jìn)行嚴(yán)格控制已經(jīng)成為實(shí)際鉆井業(yè)務(wù)過程中的不可缺少的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。對于定向井五段式軌道井眼軌跡的控制通常是包含了定向造斜段控制、井眼預(yù)測、直接段軌跡控制、穩(wěn)斜井段、降斜井段以及扭方位等內(nèi)容。對于這些內(nèi)容必須要進(jìn)行科學(xué)分析。

2.1 定向造斜段控制

軌跡設(shè)計(jì)過程中定向造斜段方位如果出現(xiàn)偏差，此時(shí)對于以后軌跡控制也將會形成巨大障礙。從現(xiàn)場使用的工具來看，定向彎頭螺桿是經(jīng)常采用的造斜工具。不同的定向彎頭螺桿造斜率也是不一樣的。在設(shè)計(jì)中應(yīng)該是從實(shí)際出發(fā)來根據(jù)井身所設(shè)計(jì)的造斜率來對螺桿進(jìn)行科學(xué)選擇。中石化華北工程石油公司五普鉆井公司在設(shè)計(jì)過程中遇到的井設(shè)計(jì)井斜是8°/30m，據(jù)此工作人員決定采用1.5°的造斜螺桿。經(jīng)過實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，這一螺桿是能夠滿足實(shí)際要求的。

在對定向造斜階段進(jìn)行控制的過程中，也就是在30～60m的時(shí)候，軌跡控制主要是以定方位為主，在這一階段的主要工作就是為了能夠?qū)崿F(xiàn)對井眼方位得到有效控制。為了能夠及時(shí)掌握工具面、井斜角、方位角等信息，工作人員決定采用MWD儀器，這是一種專業(yè)先進(jìn)的儀器，利用這樣一種儀器將能夠?qū)崿F(xiàn)對上述信息的嚴(yán)格有效掌握。從工具面角來看是有磁北模式的工具面角和高邊模式的工具面角這兩種模式。通常情況下儀器上讀數(shù)顯示的是磁工具面值和重工具面值。

對于高邊轉(zhuǎn)換閥值進(jìn)行設(shè)置也是軌跡控制的重要內(nèi)容，高邊轉(zhuǎn)換閥值通常是設(shè)置在5～7°井斜之間。此時(shí)就應(yīng)該比較井底測量的井斜值和高邊轉(zhuǎn)換閥值，通過比較來確定參考工具面。當(dāng)井底井斜值大于高邊轉(zhuǎn)換閥值的時(shí)候就必須要采用重工具面來作為重要參考工具面。當(dāng)井底測量的井斜值小于高邊轉(zhuǎn)換閥值的時(shí)候，此時(shí)就應(yīng)該利用磁工具來看作參考工具面。

對于工具面的調(diào)整也要應(yīng)該重視井下造斜初始段實(shí)際情況，應(yīng)該是根據(jù)具體情況來進(jìn)行逐步調(diào)整。在實(shí)際工作中有些工作人員還有誤區(qū)以為只要把工具面擺正放到所需方位角就行了，這種想法顯然是錯(cuò)誤的。井眼軌跡在離軌道一段時(shí)間之后，在對工具面進(jìn)行調(diào)整過程中往往是要能夠使得其能夠趨向井眼軌道的。

2.2 直井段軌跡控制

在對直井段軌跡進(jìn)行控制過程中重點(diǎn)是要能夠做好防斜工作。直井段是基礎(chǔ)，直井段的井斜如果過大就極有可能會導(dǎo)致方位出現(xiàn)偏差，這對于今后的軌跡控制會造成影響，嚴(yán)重情況下還會進(jìn)一步提升工程復(fù)雜度，一旦工作難度和工作量上升就會使得工程成本也會上升。正因?yàn)槿绱耍诮窈蟪晒Φ闹本诬壽E實(shí)際上將能夠?yàn)橄乱徊焦ぷ鞔蛳聢?jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

直井段鉆進(jìn)過程中通常是要利用直井防斜技術(shù)，現(xiàn)場則是采用鉆具組合方式來實(shí)現(xiàn)對井斜的嚴(yán)格控制。通常情況下如果采用鐘擺鉆具同塔式鉆具相結(jié)合的方式，在對工藝參數(shù)進(jìn)行科學(xué)選擇的過程中應(yīng)該是采用輕壓吊打方式。五普鉆井公司在實(shí)際鉆井過程中，對于直井段的控制起到了一定的滿眼防斜作用，鉆進(jìn)過程中使用的4～6t小鉆壓實(shí)際上是起到了一定防斜作用。當(dāng)直井段結(jié)束時(shí)，工作人員人員對井斜值經(jīng)過專門測量之后發(fā)現(xiàn)是0.55°，這就說明這已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)對井斜的控制。

2.3 井眼軌跡預(yù)測

對井眼軌跡進(jìn)行科學(xué)預(yù)測是實(shí)現(xiàn)井眼軌跡控制的重要內(nèi)容。在具體設(shè)計(jì)過程中應(yīng)該是從實(shí)際出發(fā)來采取專門措施。之所以要進(jìn)行科學(xué)預(yù)測主要是因?yàn)榫淄琈WD測試儀器之間是有一定滯后距的。在這種因素的影響下，實(shí)時(shí)軌跡參數(shù)就不能夠有效讀出來。這樣在工作中就需要對井眼參數(shù)和井底軌跡來進(jìn)行科學(xué)預(yù)測，通過預(yù)測實(shí)際上將能夠?qū)崿F(xiàn)對實(shí)際經(jīng)驗(yàn)參數(shù)的有效把握，這樣實(shí)際上便于采取下一步控制措施。

在井眼軌跡預(yù)測過程中，現(xiàn)場往往采用的是外推法，這是當(dāng)前應(yīng)用比較廣泛地一種方法。這種方法實(shí)際上就是要假設(shè)在一段連續(xù)的井段，鉆頭受力狀態(tài)是基本相同的。這樣實(shí)際上將有助于實(shí)現(xiàn)對所需預(yù)測點(diǎn)的前10～30m實(shí)鉆情況。在工作中通過測斜將能夠有效計(jì)算出該井段實(shí)際造斜率及造方位率，之后就可以外推至井底鉆頭處就可以了。利用這樣一種方式有助于實(shí)現(xiàn)科學(xué)預(yù)測。

2.4 穩(wěn)斜井段

在工作中穩(wěn)定器、鉆頭、短鉆鋌、鉆鋌、非磁鉆鋌、撓性接頭、加重鉆桿是其中典型設(shè)備。這些設(shè)備的應(yīng)用能夠起到非常重要的作用。在實(shí)際施工階段，往往是要從造斜點(diǎn)開始來緩緩下入穩(wěn)斜鉆具，如果遇到高造斜率、軟地層情況，此時(shí)就應(yīng)該看到這個(gè)時(shí)候是非常容易遇阻的。同時(shí)還有可能產(chǎn)生新井眼。在工作中必須要能夠及時(shí)測斜。這樣做是為了能夠保證最大測斜間距能夠嚴(yán)格控制在100m以內(nèi)，對于那些特殊用途的重點(diǎn)井段，側(cè)斜井間距往往是在30m。在工作中必須要嚴(yán)格繪制水平投影圖及垂直剖面圖，這樣就能夠有助于掌握井眼軌跡實(shí)際變化情況。

2.5 降斜井和扭方位

降斜距離通常距離完井段是比較近的，此時(shí)摩擦阻力同井下扭矩都是非常大的，在這樣的情況下就應(yīng)該重視簡化鉆具組合。與此同時(shí)對于定向井降斜鉆具組合如果采用大鐘擺式，這樣實(shí)際上就極有可能會導(dǎo)致下鉆困難以及降斜率過高等問題。這些問題一旦出現(xiàn)就會嚴(yán)重影響到實(shí)際工作質(zhì)量。

最后是扭方位，在定向井中對方位的控制是非常困難的，對于方位的控制往往要受到鉆具組合的影響，對于扭方位鉆具應(yīng)該是少下鉆鋌，這樣做是為了避免壓差卡鉆的現(xiàn)象出現(xiàn)。同時(shí)還應(yīng)該根據(jù)實(shí)際垂直剖面圖來選擇扭方位工具面角度。

對井眼軌跡的控制是定向井鉆井過程中的重要內(nèi)容，在今后工作中對此應(yīng)該進(jìn)一步加強(qiáng)研究。本文重點(diǎn)是分析了設(shè)計(jì)內(nèi)容及軌跡控制內(nèi)容。在實(shí)際控制過程中應(yīng)該做好直井段控制、定向造斜控制以及井眼預(yù)測等工作。做好這些工作是必然要求。

[1]沈忠厚，王瑞和.現(xiàn)代石油鉆井技術(shù)50年進(jìn)展和發(fā)展趨勢.石油鉆采工藝，2003，25（5）.

[2]胡書勇，張烈輝，等.現(xiàn)代鉆井技術(shù)的發(fā)展與油氣勘探開發(fā)的未來.天然氣工業(yè)，2005，25.

[3]張家希.連續(xù)旋轉(zhuǎn)定向鉆井系統(tǒng).石油鉆采工藝，2010，23（2）.

[4]崔紅英.靶段定向井軌道設(shè)計(jì)方案.石油鉆探技術(shù)，2001（6）.

F416.6

A

1004-7344（2016）06-0154-02

2016-1-28

嚴(yán)軍（1977-），男，助理工程師，本科，主要從事石油工程工作。