謝 鑫，丁少華，王進濤，竇正道，徐 浩

（1.中國石化江蘇油田分公司石油工程技術(shù)研究院，江蘇揚州225009）

叢式井組開發(fā)可節(jié)約大量的道路、井場建設(shè)投資，節(jié)省地面空間，便于采油集中建站和管理。目前，江蘇油田已開采多年，地面水網(wǎng)密布，房屋和農(nóng)田密集與地下條件常常限制區(qū)塊開發(fā)方案的整體實施，為了滿足油藏整體開發(fā)的部署要求，減小投資成本，大量使用叢式井鉆井技術(shù)［1-2］。由于叢式井組之間井位密集，而且叢式井組之間的施工順序?qū)M之間的防碰至關(guān)重要。目前“一字形”叢式井組一般施工原則是利用造斜點相互錯開的方式實現(xiàn)各井間防碰，通常推薦的鉆井施工順序優(yōu)化原則是：先鉆靶前距大、造斜點淺的井，后鉆靶前距小、造斜點深的井［3］。但是該原則并不能適用于所有平臺和部署井間的位置關(guān)系，有的反而會出現(xiàn)“蹩腿”現(xiàn)象，即隨著井深增加兩口井防碰距離出現(xiàn)一個更近的拐點。因此，根據(jù)平臺與部署井之間相對位置關(guān)系，科學(xué)地布置井架整拖方向，優(yōu)化鉆井施工順序，對叢式井施工是否經(jīng)濟、高效，甚至能否成功有重要的影響。

1 叢式井施工原則

1.1 叢式井組設(shè)計部署計算模型

根據(jù)“一字形”叢式井組施工規(guī)則，選擇2 口井組成的叢式井組進行模擬計算。假設(shè)如下：

（1）有A、B 兩個靶點，A 靶點坐標：南北坐標為A1、東西坐標為A2；B 靶點坐標：南北坐標為B1、東西坐標為B2。令A(yù)1＞B1，A2＜B2。

（2）井口坐標：南北坐標X1、東西坐標Y1；

（3）計劃采用叢式井組施工，井口的位置有2個地方可以選擇，一個位置在靶點的一側(cè)，即X1＞A1或X1＜B1 或Y1＜A2 或Y1＞B2；一個位置在靶點中間，即B1＜X1＜A1且A2＜Y1＜B2［4-5］。

（4）由于叢式井組之間的“蹩腿”主要是發(fā)生在直井段或者是剛開始造斜的井段，故認為A 井“蹩腿”現(xiàn)象發(fā)生的點在A 井直井段，B 井“蹩腿”現(xiàn)象發(fā)生的點在B井的剛開始造斜的井段。

1.2 井口坐標在靶點坐標一側(cè)的井位部署

當井口的坐標在靶點坐標的一側(cè)時，叢式井井位部署時要特別避免出現(xiàn)所謂的“蹩腿”現(xiàn)象，如圖1、圖2 所示，A 井的靶前距大于B 井，井口位置在靶點的右側(cè)［6-7］。

圖1 大門向著靶點方向的井口位置

圖2 大門向著靶點方向井口位置空間圖

B 井軌跡上“蹩腿”點E 在水平面的投影點為F點，整拖方向線與B 井軌跡水平投影的夾角為θ；A井直井段“蹩腿”點為G 點投影到水平面為點O1，B井直井段投影到水平面為O2點。O1O2為整拖距離5 m。O1點到B 軌跡水平投影的最短距離O1F=O1O25sinθ。G點和E點之間的垂深之差為ΔH。則G點和E點的距離S為：

由于G點和E點最近安全距離為5 m。

當井架整拖接近靶點時，即由O2向O1整拖，如圖1 所示。由于B 井先施工，如果A 井的造斜點深于B 井，則B 井軌跡上必然有一點E，與A 井上G 點垂深之差ΔH = 0，即蹩腿（見圖2）。如果設(shè)計將A井的造斜點淺于B，則可確保G 點與E 點的垂深之差ΔH ＞5cosθ，避免“蹩腿”現(xiàn)象。

反之，如圖3 所示，當井架整拖遠離靶點時，即由O1向O2整拖。由于B 井先施工，如果A 井的造斜點淺于B 井，則B 井軌跡上必然有一點E，其與A 井上G 點垂深之差ΔH = 0，即蹩腿。如果設(shè)計將A 井的造斜點深于B 井，則可確保G 點與E 點的垂深之差ΔH ＞5cosθ，避免“蹩腿”現(xiàn)象。

圖3 大門背著靶點方向的井口位置

總之，由于A井的靶前距大于B井的靶前距，則A 井的造斜點通常會淺于B 井的造斜點。當井架整拖接近靶點時，應(yīng)先鉆B井再鉆A井，這樣便不會出現(xiàn)蹩腿情況，如圖1 所示鉆井順序。當井架整拖遠離靶點時，應(yīng)先鉆A井然后再鉆B井，這樣便不會出現(xiàn)蹩腿現(xiàn)象，如圖3所示鉆井順序。

在圖1的情況，如果在地質(zhì)要求必須先鉆A 井，則必須使A 的造斜點比B 井深。如果A 井靶前距過大，且靶點垂深比B井靶點垂深淺很多，會使鉆井施工難度增加。

當井架整拖方向近乎平行于靶點，如圖4所示，只要軌跡不交叉，即由O2向O1整拖，就可避免蹩腿。大門朝上時，先鉆下邊的B井，然后A井。大門向下時，先鉆上邊的A 井，然后B 井。如果軌跡相交，便要通過三維井眼繞開，才可以防碰。

圖4 大門和靶點連線方向一致的井口位置

1.3 井口在兩個靶點之間的井位部署

當井架整拖方向朝上（見圖5），即由O2向O1整拖，很顯然O1E＞O1O2＝5，即G 和E 的距離必然大于5 m。故先鉆下邊的B 井，然后是A 井，可避免“蹩腿”現(xiàn)象。

如果軌跡相交，如圖6 所示，當井架整拖方向朝上，即由O2向O1整拖，B 井軌跡上必然有一點E，與A 井上G 點垂深之差ΔH = 0，即蹩腿。此時，要通過三維井眼繞開，才可以防碰，但會增加施工難度。

圖5 軌跡不交叉的井口位置

圖6 軌跡交叉井口位置

因此，當井口的坐標在靶點之間時，大門朝向沒有特殊要求，對造斜點也沒有要求，只要軌跡不交叉，按照井的分布順序施工，便可避免出現(xiàn)蹩腿的現(xiàn)象。

1.4 井口在多個靶點之間的井位部署

叢式井組布井數(shù)量往往在2 口以上，對于n 口井的叢式井施工，以井口為中心建立一個坐標系，將井分成4 個部分，分別是第一象限井，第二象限井，第三象限井，第四象限井。各個象限之間的井鉆井順序不能相交，要對各個象限中井分別施工。在每個象限內(nèi)，鉆井順序按照“井口坐標在靶點一側(cè)”中的原則設(shè)計。在各象限之間，按照“井口坐標值在兩個靶點坐標值之間”和“井口坐標在靶點一側(cè)”中的原則施工（見圖7）。

圖7 多口叢式井施工設(shè)計

如果大門向東如圖7 所示，總的施工順序要先施工西邊的A 和B，然后是東邊的C，D，F(xiàn)。由于井架整拖方向是遠離靶點，要先鉆造斜點淺的，后鉆造斜點深的。由于A 的靶前距大于B，A 的造斜點比B淺，因此要先對第四象限的A施工，然后是第三象限的B。對于井口東邊的井，由于是整拖方向接近靶點，因此要先鉆造斜點深的，后鉆造斜點淺的。由于C井的靶前距比D和F相對較小，因此要先鉆C井。又由于F 的靶前距比D 要大，其造斜點要淺于D。因此要先鉆D井，而后鉆F井。

2 實例應(yīng)用

2.1 F斷塊

F 斷塊是一個斷背構(gòu)造。預(yù)計布井f11-6，f11-1，f11-4。

圖8 F斷塊井位部署

勘察井位時，在該井組的南邊選擇一井口，大門方向選擇向北。鉆井順序要求f11-1，f11-4，f11-6，此時由于靶前距由大到小，依次為f11-6，f11-1，f11-4。先鉆井口東邊的井，由于是接近f11-1 和f11-4 的靶點，因此要求f11-1 的造斜點要深于f11-4。然后再鉆西邊井f11-6，其造斜點要淺于f11-4。

2.2 B6斷塊

B6 斷塊是由北東至北東東向的反向正斷層切割形成的斷鼻構(gòu)造，井位密集程度高。B6-106，B6-107，B6-108，B6-109 四口井使用一個井場進行叢式井施工（見圖9）。

圖9 B6斷塊井位部署

如圖9所示，大門方向向北，在以井口為中心的坐標系中，先鉆第三象限的B6-107 和B6-110，由于B6-107 的靶前距小于B6-110，井架整拖方向是遠離該兩口井，故先鉆造斜點淺的B6-110，然后鉆B6-107。之后是第二象限的B6-109，第一象限的B6-108，由于這兩口井的靶前距和井深很接近，施工順序無特別要求。故該井組最優(yōu)化的順序是：B6-110，B6-107，B6-109或B6-108。

由于地質(zhì)要求鉆井的順序是B6-107、B6-108、B6-109、B6-110。先對第三象限的B6-107 施工，之后是第一象限的B6-108，之后是第二象限的B6-109，最后又是第三象限的B6-110。由于不同象限之間的井出現(xiàn)交叉，導(dǎo)致B6-110 必須要使用三維軌跡才可避開蹩腿，而三維井的設(shè)計使井身質(zhì)量變差，增大了油井生產(chǎn)時桿管偏磨，同時也增加了施工難度，增加鉆井成本。

3 結(jié)論

（1）當井口位置在靶點坐標一側(cè)時，大門向著靶點方向，則先實施的井造斜點要深，后實施的井造斜點要淺；大門方向背著靶點方向，則先實施的井造斜點要淺，后實施的井造斜點要深。

（2）當井口位置在靶點中間時，大門方向沒有特定要求，只要軌跡不交叉，按順序依次施工即可。

（3）對于井組中井數(shù)較多的叢式井組，要以井口為中心劃分為4個象限，象限之間的井不能交叉，依次對每個象限中的井施工；在每個象限中，按照“井口位置在靶點坐標一側(cè)”和“井口位置在靶點中間”中涉及的原則設(shè)計施工。