劉釗，宋文婷

大古33-斜1井長(zhǎng)距離防碰技術(shù)分析

劉釗1，宋文婷2

（1. 中石化勝利石油工程有限公司黃河鉆井總公司，山東 東營(yíng) 257100；2. 中石化石油工程設(shè)計(jì)有限公司，山東 東營(yíng) 257100）

大古33-斜1井由于距離臨井過(guò)近，導(dǎo)致施工受臨井限制嚴(yán)重，且施工難度增加，在施工過(guò)程中通過(guò)對(duì)井眼軌跡的高精度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，時(shí)刻進(jìn)行與臨井大古33井之間進(jìn)行空間上的掃描測(cè)算，加強(qiáng)直井段井身軌跡控制，合理選擇鉆具進(jìn)行搭配組合、通過(guò)操作人員進(jìn)行鉆進(jìn)過(guò)程中對(duì)井眼軌跡精確地控制，達(dá)到預(yù)期效果。因此，通過(guò)科學(xué)手段對(duì)存在碰撞可能的井段進(jìn)行預(yù)測(cè)和掃描，加上優(yōu)良的操作技術(shù)去操控井眼軌跡防止產(chǎn)生碰撞，很有實(shí)際意義。

防碰間距；鉆具組合；井眼軌跡；井深結(jié)構(gòu)；精度測(cè)量

井眼相碰及是指空間上客觀存在的井眼軌跡，其中新鉆井眼軌跡有一個(gè)或多個(gè)連續(xù)變化并與鄰近的井眼軌跡相交于一點(diǎn)。井與井之間的碰撞，除了極少數(shù)的為了井噴及煤礦坍塌等事故而不得已所打的救援井[1]以外。對(duì)于絕大多數(shù)井眼軌跡間相互碰撞來(lái)說(shuō)，是其工程上對(duì)軌跡失控而導(dǎo)致的, 且碰撞所帶來(lái)的后果是災(zāi)難性的，會(huì)極大程度的影響正常的生產(chǎn)。

由空間幾何中的碰撞幾何學(xué)得知，鉆進(jìn)過(guò)程中兩個(gè)路徑呈90度角相互交插的鉆井路線比兩個(gè)相互平行的鉆進(jìn)路線更有風(fēng)險(xiǎn)，但其風(fēng)險(xiǎn)更為短暫。因?yàn)橐坏┐┰搅苏系K井的路線，風(fēng)險(xiǎn)就隨之而去了。所以從一線鉆井的角度看來(lái)，井位間相互平行造成的井位間長(zhǎng)時(shí)間相鄰，或者多井之間呈現(xiàn)高角度的交叉會(huì)使得發(fā)生碰撞事故的概率增大。

1 大古33-斜1井工程設(shè)計(jì)

大古33-斜1井，井別新區(qū)產(chǎn)能建設(shè)井。位于大古33井口方位30°，距離1.50 m。完鉆層位位于奧陶系[2]，構(gòu)造位置：濟(jì)陽(yáng)坳陷[3]車(chē)鎮(zhèn)凹陷大王莊油田中部潛山帶大古33斷塊高部位。鉆探目的：開(kāi)發(fā)大王莊油田中部潛山帶奧陶系油藏[4]。大王莊中部潛山帶儲(chǔ)層發(fā)育在潛山頂部，為奧陶系八陡組中厚層海相灰?guī)r、白云巖和灰質(zhì)白云巖。儲(chǔ)集空間以裂縫及溶蝕孔洞為主[5]，裂縫密度12~27條/m，裂縫傾角集中在20~50°之間，傾向300°。

大古33-斜1井，A靶點(diǎn)垂深為2 140.00 m，位于井口方位198.89°，與井口水平距離[6]為173.29 m。該區(qū)塊構(gòu)造落實(shí)，大古33-斜1井周?chē)延卸嗫谕赉@井。由于該區(qū)塊內(nèi)井網(wǎng)非常密集[7]，縱橫交錯(cuò)，固將該井軌跡剖面設(shè)計(jì)為“直井-增斜-穩(wěn)斜”。因?yàn)榇蠊?3-斜1井距離臨井大古33井過(guò)近，所以每測(cè)一點(diǎn)都要掃描、搜索出正鉆井與鄰井的近空間距離[8]，從而來(lái)判斷是否在空間上會(huì)與大古33井產(chǎn)生相交碰撞。空間上在前1 600 m的直井段都有可能產(chǎn)生碰撞，因此鉆井設(shè)計(jì)和施工難度很大。

表1 軌道參數(shù)

2 大古33-斜1井技術(shù)難點(diǎn)

2.1 技術(shù)難點(diǎn)

大古33-斜1井施工難點(diǎn)和重點(diǎn)主要是一開(kāi)及直井段防碰，東營(yíng)組、沙三段斷層防漏，造斜點(diǎn)處防大肚子井眼，卡潛山奧陶系界面，防進(jìn)山太多漏失。具體有以下幾點(diǎn)：

圖1 井身結(jié)構(gòu)圖

一開(kāi)及直井段防漏，鄰井大古33井距離本井1.50 m，鉆進(jìn)施工防碰間距非常小。

明化鎮(zhèn)組地層及其上部地層成巖性差，需要防坍塌，防卡鉆，而館陶組砂層發(fā)育，防蹩漏[9]。

東營(yíng)組及沙三段可能存在斷層，在鉆進(jìn)至1 650.00 m造斜點(diǎn)附近后，加強(qiáng)坐崗觀察，觀察有沒(méi)有發(fā)生漏失，是否順利穿過(guò)斷層。

造斜點(diǎn)位于東營(yíng)組地層，定向鉆進(jìn)時(shí)避免開(kāi)泵時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，產(chǎn)生大肚子井眼，保證井眼的規(guī)則。

防止鉆遇斷層、古生界地層及不整合面附近注意防漏失。

所施工大古33-斜井為三開(kāi)井，井下的摩阻、扭矩大，鉆井風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較大。

鉆進(jìn)過(guò)程中一旦出現(xiàn)鉆具碰到技術(shù)套管的特征[10]，按以下防碰程序執(zhí)行。

表1 軌道參數(shù)

2.2 直井段防碰程序

（1）上提鉆具3~5 m，禁止在井底循環(huán)。

（2）用MWD不間斷地進(jìn)行長(zhǎng)距離測(cè)斜,密切觀察其相關(guān)參數(shù)值是否處于±2%正常浮動(dòng)范圍[11]。

向井筒內(nèi)灌入稠泥漿對(duì)巖屑進(jìn)行攜帶時(shí)，注意探查井口反出的泥漿里是否含有鐵屑，若含有鐵屑，立即進(jìn)行處理[12]。

（3）如果Btotal值超出正常值±2%范圍，并且水泥含量高于30%時(shí)，采取如下措施：

分析本井和周?chē)従能壽E，保證給周?chē)淬@的井留有空間，經(jīng)過(guò)分析，作出防碰方案。

3 大古33-斜1井軌跡控制及防碰分析

3.1 一開(kāi)井段0-300.00

大古33-斜1井一開(kāi)時(shí)因?yàn)榫嚯x大古33井過(guò)近，接好鉆具后，不得采用方鉆桿直線過(guò)猛下放的方式，應(yīng)采取相應(yīng)的防碰預(yù)案，考慮到初期水龍帶對(duì)鉆具產(chǎn)生的作用力造成側(cè)向影響。在轉(zhuǎn)盤(pán)啟動(dòng)之后，司鉆控制轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)速，對(duì)方鉆桿采取勻速下放的策略，保證鉆頭勻速接觸地層，使得一開(kāi)井眼呈直線，避免過(guò)多晃動(dòng)，不產(chǎn)生偏移。

表層垂直井段，為了防斜打直，避免在直井段結(jié)束時(shí)與大古33井有相碰的危險(xiǎn)，一開(kāi)采用清水，鉆井液密度小于1.05 g/cm3。一開(kāi)采用了塔式鉆具組合: ? 444.5 mm牙輪SKG124鉆頭+730×610雙母+610×410接頭+ ? 178 mm鉆鋌×6根+ ? 127 mm鉆桿。

3.2 直井段鉆進(jìn)

二次開(kāi)鉆出套管進(jìn)行吊打300 m以上。

對(duì)于從一開(kāi)到1 650 m造斜點(diǎn)間的長(zhǎng)直井段作業(yè)就可能與臨井發(fā)生碰撞的大古33-斜1井，按預(yù)案直接下入牙輪鉆頭，穩(wěn)定鉆壓，平穩(wěn)接觸井底切削作業(yè)，保障軌跡平直。

直井段選擇用小鉆壓、轉(zhuǎn)速90 r/min、大鐘擺鉆具組合方式鉆進(jìn)。嚴(yán)格執(zhí)行大古33-斜1井防碰技術(shù)措施。

二開(kāi)直井段鉆進(jìn)300.00~1 592.00

造斜點(diǎn)以上直井段要打直，井斜控制在1゜以內(nèi)。二開(kāi)采用聚合物防塌鉆井液體系，鉆井液密度1.10～1.15 g/cm3, API失水≤5 mL。二開(kāi)采用鐘擺鉆具組合為? 215.9 mm牙輪HAT127鉆頭+430×410雙母+ ? 178 mm鉆鋌×19.61 m+210 mm扶正器+ ? 178 mm鉆鋌×4根+ ? 127 mm加重×169.29 m+ ? 127 mm鉆桿。

二開(kāi)直井段鉆進(jìn)中，除了采用18 m扶正器外，還下入了定向井儀器，每鉆進(jìn)30 m測(cè)斜一次，測(cè)量磁場(chǎng)強(qiáng)度，通過(guò)磁干擾大小來(lái)判斷實(shí)鉆軌跡與鄰井軌跡距離的遠(yuǎn)近。

3.3 斜井段鉆進(jìn)

斜井段起于造斜點(diǎn)1 650.00 m，定向點(diǎn)提前降低泵的排量，防止大井眼的產(chǎn)生。鉆具采用了? 215.9 mm PDC+ ? 172 mm（1.25°）動(dòng)力鉆具+431×410配合接頭+ ? 173 mm無(wú)磁鉆鋌+ ? 173 mm無(wú)磁懸掛+ ? 127 mm無(wú)磁承壓+ ? 127 mm加重鉆桿×169.29 m+ ? 127 mm+保護(hù)接頭: ? 165.00 mm+旋塞接頭: ? 165.00 mm+轉(zhuǎn)換接頭: ? 165.00 mm鉆桿的鉆具組合

圖2 防碰距離掃描圖

大古33-斜1井在鉆進(jìn)至2 051 m后發(fā)現(xiàn)灰?guī)r，起鉆下常規(guī)鉆具卡界面，通過(guò)循環(huán)撈沙判斷巖心，防止鉆遇斷層、古生界地層及不整合面附近漏失，加強(qiáng)坐崗觀察。本井進(jìn)奧陶系2 m，發(fā)現(xiàn)及時(shí)；

三開(kāi)換小鉆桿時(shí)，主要注意井口安全，防井下落物。三開(kāi)采用清水鉆進(jìn)，鉆井液密度小于1.05 g/cm3。

圖3 防碰誤差橢圓掃描圖

三開(kāi)鉆具? 118 mm單牙輪YC517鉆頭長(zhǎng)度0.20 m +雙母: ? 105.00 mm 長(zhǎng)度0.52 m +止回閥+ ? 88.9 mm鉆鋌2柱長(zhǎng)度54.37 m + ? 73 mm鉆桿長(zhǎng)度2151.80 m+保護(hù)接頭: ? 105.00 mm 長(zhǎng)度0.36 m，順利完鉆，下尾管篩管。

4 結(jié) 論

（1）一開(kāi)采用塔式鉆具鉆表層，增強(qiáng)鉆具剛性強(qiáng)度使其不偏擺，嚴(yán)格防斜打直。啟動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)，嚴(yán)格控制轉(zhuǎn)速，同時(shí)考慮初期水龍帶對(duì)鉆具產(chǎn)生的作用力造成側(cè)向影響，軟吊硬打，控制方鉆桿勻速下放，保證井眼不偏斜。

（2）二開(kāi)下入HAT127鉆頭，采用7寸鉆鋌+18 m扶正器的鐘擺鉆具組合，在鉆進(jìn)中合理控制鉆壓，防斜打直。同時(shí)下入定向井儀器，通過(guò)測(cè)斜防止與鄰井套管打碰。

（3）在鉆進(jìn)至石炭系2 051 m后發(fā)現(xiàn)灰?guī)r立即起鉆簡(jiǎn)化鉆具組合，卡奧陶系界面?？ń缑鏁r(shí)充分配合好地質(zhì)錄井，循環(huán)撈沙判斷巖心，防止進(jìn)入潛山奧陶系太多發(fā)生漏失，該井進(jìn)山2 m，發(fā)現(xiàn)及時(shí)。

（4）三開(kāi)鉆進(jìn)采用無(wú)固相鉆井液體系，泥漿懸浮能力差，通過(guò)延長(zhǎng)循環(huán)時(shí)間，少鉆多拉防止砂卡。完鉆后用稠泥漿清理井底巖屑，保證了井眼的清潔，井壁平滑。

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Analysis on Long-distance Anti-collision Technology in Dagu 33-Xie 1 Well

1,2

（1. Sinopec Shengli Petroleum Engineering Co., Ltd.，Huanghe River Drilling Company, Shandong Dongying 257100, China;2. Sinopec Petroleum Engineering Design Co., Ltd., Shandong Dongying 257100, China）

Dagu 33-Xie1 well is too close to the adjacent well, resulting in severe restrictions on the construction, so the construction difficulty increases. During the construction process, through the high-precision real-time monitoring of the wellbore trajectory, scanning and calculating the spatial locationbetween Dagu 33-Xie1welland the adjacent wellat all times, wellbore trajectory control in vertical well sections was strengthened. Through reasonable selection of drilling tools for matching and combination, accurate control of the wellbore trajectory was achieved by the operator during the drilling process. Therefore, it is of practical significance to use scientific methods to predict and scan well sections where collisions are possible, and to use excellent operating techniques to control well trajectories to prevent collisions.

Anti-collision distance; Drilling tool combination; Wellbore trajectory; Well depth structure; Accuracy measurement

2020-02-10

劉釗（1987-），男，山東濱州人，工程師，碩士，畢業(yè)于遼寧石油化工大學(xué)，研究方向：鉆井工程。E-mail：765043361@qq.com。

TE 242

A

1004-0935（2020）05-0601-04