張小平 陳宏剛

摘要：文章分析了大位移定向井鉆井技術(shù)的難點(diǎn)問(wèn)題，大位移定向井鉆井的設(shè)備、工具配套組合、水力學(xué)分析，造斜控制等諸多方面都是鉆井成功的主要問(wèn)題，提出了大位移定向井鉆井井身軌跡設(shè)計(jì)控制方法，對(duì)油田推廣大位移定向井技術(shù)提供了技術(shù)支持和理論依據(jù)，有利油田開(kāi)發(fā)中后期階段進(jìn)行大位移定向井的推廣，解決了目前低油價(jià)時(shí)期油田開(kāi)發(fā)中的諸多難題，是新時(shí)期效益開(kāi)發(fā)、經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)的技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞：大位移；定向井；造斜點(diǎn)；鉆井軌跡

1緒論

近年來(lái)國(guó)內(nèi)各大油田的大位移定向井鉆井?dāng)?shù)量逐年增多，技術(shù)服務(wù)項(xiàng)目也相應(yīng)豐富起來(lái)，但是由于大位移定向井技術(shù)尚未形成規(guī)范的技術(shù)規(guī)范，各大鉆井公司和技術(shù)設(shè)計(jì)部門在鉆井參數(shù)、鉆具配套使用、大尺寸井眼軌跡設(shè)計(jì)等許多方面都沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和權(quán)威認(rèn)可的理論支持。因此有必要對(duì)大位移定向井技術(shù)的造斜點(diǎn)選取，定向井身軌跡控制等理論和技術(shù)進(jìn)行分析總結(jié)，推出一套適合大位移定向井鉆井技術(shù)的技術(shù)參考和操作規(guī)范[1]。

2 大位移定向井的造斜點(diǎn)選取

2.1鉆井施工難點(diǎn)

2.1.1 造斜點(diǎn)淺，井眼尺寸大，造斜率高

大位移定向井往往造斜點(diǎn)選擇在淺層，此時(shí)地層成巖差、松軟、易垮塌、易產(chǎn)生鍵槽，加上造斜率高、井眼尺寸大，井下施工安全問(wèn)題特別突出。

2.1.2 井斜大、穩(wěn)斜井段長(zhǎng)、位移垂深比大

大位移定向井穩(wěn)斜段井斜大，極易產(chǎn)生巖屑床，隨著水平位移的逐漸加長(zhǎng)，摩阻及扭矩將逐漸增大，因而如何保證有效攜砂、保持井眼清潔，盡量降低摩阻、扭矩，也是為鉆井施工的技術(shù)難點(diǎn)之一[2]。

2.1.3 鉆井液要求高

現(xiàn)在油氣生產(chǎn)對(duì)環(huán)保要求相當(dāng)嚴(yán)格，對(duì)鉆井液藥品的加入有嚴(yán)格的管理規(guī)定，不允許加入原油等有熒光的處理劑，這不僅給鉆井液處理帶來(lái)很大困難，也對(duì)井下安全提出了更高的要求[4]。

2.1.4 套管防磨問(wèn)題突出

因?yàn)樵煨倍卧O(shè)計(jì)造斜率較高，且斜井段較長(zhǎng)，套管防磨問(wèn)題將十分嚴(yán)重。

2.2造斜點(diǎn)設(shè)計(jì)

現(xiàn)在以目標(biāo)點(diǎn)垂深2650m，水平位移4000m，造斜點(diǎn)深度變化范圍300～600m，穩(wěn)斜角65°-80°，按圓弧形軌道剖面，在不同造斜點(diǎn)深度和穩(wěn)斜角時(shí)，進(jìn)行軌跡剖面計(jì)算和摩阻/扭矩計(jì)算，不同條件下鉆柱摩阻、摩扭和井眼長(zhǎng)度不同[5]。

2.2.1 井眼長(zhǎng)度

當(dāng)造斜點(diǎn)一定時(shí)，井眼長(zhǎng)度隨著穩(wěn)斜角增大，井眼長(zhǎng)度依次增加隨著造斜點(diǎn)深度下移，井眼長(zhǎng)度也隨著依次增加，穩(wěn)斜角越大，增加幅度越大。

2.2.2 起鉆摩阻

當(dāng)造斜點(diǎn)一定時(shí)，穩(wěn)斜角越小，起鉆摩阻越大隨著造斜點(diǎn)深度下移，起鉆摩阻也隨著增加，穩(wěn)斜角達(dá)到75°時(shí)，起鉆摩阻相對(duì)較小。

2.2.3 滑動(dòng)鉆進(jìn)摩阻

當(dāng)造斜點(diǎn)一定時(shí)，穩(wěn)斜角在65°-80°區(qū)間內(nèi)，穩(wěn)斜角在區(qū)間的兩側(cè)，滑動(dòng)鉆進(jìn)摩阻相對(duì)都較大，而當(dāng)穩(wěn)斜角靠近區(qū)間中點(diǎn)時(shí)，滑動(dòng)鉆進(jìn)摩阻相對(duì)較小當(dāng)隨著造斜點(diǎn)深度下移，滑動(dòng)鉆進(jìn)摩阻也隨著增加，穩(wěn)斜角越小時(shí)增加越快，而穩(wěn)斜角達(dá)到75°左右時(shí)，滑動(dòng)鉆進(jìn)摩阻相對(duì)保持不變[6]。

2.2.4 旋轉(zhuǎn)摩扭

當(dāng)造斜點(diǎn)一定時(shí)，穩(wěn)斜角越小，旋轉(zhuǎn)摩扭越大，當(dāng)穩(wěn)斜角達(dá)到75°-80°時(shí)，旋轉(zhuǎn)摩扭幾乎相同但隨著造斜點(diǎn)深度下移，穩(wěn)斜角越小，旋轉(zhuǎn)摩扭增加越快，而當(dāng)穩(wěn)斜角達(dá)到75°-80°時(shí)，旋轉(zhuǎn)摩扭增加相對(duì)較慢。

通過(guò)理論研究與計(jì)算表明，造斜點(diǎn)深度越淺，井眼長(zhǎng)度越短，起鉆摩阻、滑動(dòng)鉆進(jìn)摩阻和旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)摩扭越小，所以大位移井的造斜點(diǎn)應(yīng)以實(shí)施井區(qū)塊地層允許造斜的最高點(diǎn)為宜。

3大尺寸井眼軌跡控制技術(shù)研究

井眼軌跡控制技術(shù)是定向鉆井的關(guān)鍵技術(shù)之一，在大尺寸井眼定向井鉆井時(shí)的井眼軌跡控制主要是單井造斜率和叢式井防撞技術(shù)控制。鉆井施工中鉆遇不同巖性的地層時(shí)同一鉆柱組合的造斜能力也是不一樣的，因此定向井鉆井過(guò)程中要時(shí)刻關(guān)注巖性變化情況，及時(shí)調(diào)整造斜段的長(zhǎng)度，保持井身軌跡正常。在井?dāng)?shù)較多的是時(shí)候采用的叢式井進(jìn)行防碰控制時(shí)候首先要保證單井軌跡的控制，然后利用先進(jìn)的技術(shù)手段人情叢式井的井間關(guān)系，實(shí)現(xiàn)合理的防碰[7]。

3.1 大位移定向井眼造斜率控制難點(diǎn)和要點(diǎn)

一般鉆井時(shí)主要根據(jù)實(shí)鉆軌跡數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算和控制井身軌跡，要求合理的控制每根立柱定向鉆進(jìn)和鉆動(dòng)鉆進(jìn)的比例，是井身軌跡平滑完整。鉆機(jī)鉆進(jìn)時(shí)跟去區(qū)域地質(zhì)資料，預(yù)先判斷主要巖層出現(xiàn)的深度和時(shí)間，減少巖性變化產(chǎn)生的誤差[8]。

3.2 提高大位移定向井造斜率的方法

（1）采用大鉆壓和低轉(zhuǎn)速，保證關(guān)鍵深度的造斜效率；

（2）在淺層鉆井時(shí)，減小鉆井液排量可以提高鉆具的造斜能力；

（3）控制鉆頭壓降數(shù)值，實(shí)現(xiàn)水力推力平衡，降低噴射對(duì)井壁的沖刷；

（4）滑動(dòng)鉆進(jìn)完成后，上下多次鉆頭保證井眼通暢，然后進(jìn)行下一次定向位置的鉆井。

4結(jié)論

大位移定向井的造斜點(diǎn)選取與軌跡優(yōu)化，不僅考慮鉆機(jī)和頂驅(qū)設(shè)備的能力，設(shè)計(jì)軌道的摩阻扭矩大小和現(xiàn)場(chǎng)施工的難易程度，同時(shí)還要考慮鉆柱的強(qiáng)度優(yōu)化設(shè)計(jì)及套管磨損等因素。大位移井的軌道設(shè)計(jì)，絕不是簡(jiǎn)單的幾何曲線的計(jì)算，而是與鉆柱力學(xué)、鉆井現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際作業(yè)密切相關(guān)的一個(gè)系統(tǒng)工程。

參考文獻(xiàn)

[1]高來(lái)春.A油田大位移定向井事故原因與施工對(duì)策[J].西部探礦工程，2019，31（03）：54-55.

[2]聶濤，周小東，胡曉輝，林琦淞，白樂(lè).淺談蘇77區(qū)大位移定向井鉆井技術(shù)[J].石化技術(shù)，2018，25（10）：321.

[3]夏陽(yáng)，冉輝，王若灃，陸川，宋健，楊靖堯.蘇里格氣田東區(qū)大位移定向井鉆井液技術(shù)優(yōu)化與應(yīng)用[J].石油化工應(yīng)用，2018，37（09）：64-66+69.

[4]劉春波.抽油機(jī)變頻控制柜在采油管理中的應(yīng)用[J].黑龍江科技信息，2008（05）：50.

作者簡(jiǎn)介：陳宏剛，男，延安吳起人，工程師，主要從事地質(zhì)工程研究。

（作者單位：延長(zhǎng)油田股份有限公司吳起采油廠.陜西延安）