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1、第 19 卷第4 期2( X ) 9 年 12 月江汉石油科技刀A N G H A N P E - l,找 0 1卫U M S C I E N C E A N D T E C H N O L O G YV ol.19N o.4D ee.2009大斜度小半径长稳斜段丛式井钻井技术徐全心(江汉石油管理局钻井公司)摘要坪北过去在 /投资少!成本低 0的背景下,采用单点定向钻井模式进行常规定向井轨迹控制, 常因井抖和方位的变化造成多次起下钻,延长了钻井周期,增加了钻井成本 “ 目 前,由于勘探开发的需要 , 必须实施大抖度小半径长稳料段 丛式井钻井技术, 才能开发延伸距 离较远的山底油藏 “因此, 改
2、变老的定向钻井模式 ,应用新的导向钻井技术将显得 十分必要 “本文介绍了长稳料段轨迹控制的三种方法,具有一定的指导借鉴作用 “ 主题词大料度小半径稳抖轨迹控制坪北油田坪北地层平缓,地层倾角较小,方位漂移无规律,当井斜角小于 3 0 /时, 方位忽左忽右, 漂移不确定,过去采用单点定向钻井模式,非常被动,一口井要纠几次方位,井斜的变化也很大,很容易脱靶 “对于设计垂深 1Zo o m ,位移 so o m 的定向井,靶半径为3 0 m ,控制方位允许偏差 土 3.5 /,控制井斜允许偏差士 2, 3 /,如果使用老的单点定向钻井模式来完成井 眼轨迹控制,难度是可想而知的 “在控制过程中进行井斜和
3、方位的调整在所难免, 这样就增加了起下钻次数 ,需要多次倒换钻具来实现井眼轨迹的控制 “当中靶半径由3 0 m 减小至 1 0 m 后,控制方位允许偏差仅 土1.2 /,控制井斜允许偏差仅 土 0.8 /,这样就不能再使用单点定向模式了, 如果位移超过 so o m , 井斜和方位的控制范围就更小,就更难中靶 “本文介绍的3 口 大斜度井,位移都超过了go o m ,靶半径均为 1 0 m ,并且稳斜段较长 ,必须改变过去老的定 向钻井模式 ,大胆应用 /P D C 钻头 + 导 向马达 + 欠尺寸稳定器 + M W D 无线随钻 0组成的导向钻井技术,实现连续定向,不用起下钻,一趟钻完成增斜
4、 !降斜 ! 稳 斜的定向钻井模式 ,控制井眼轨迹平滑 ,减少起下钻次数,提高钻井速度 “1地层对丛式井井眼轨迹的影响分析井 眼轨迹控制就是控制井斜和方位的变化 ,掌握地层 的自然造斜规律和方位 的漂移规律 ,优选钻具组合和钻井参数,随时调整井斜和方位,使井眼走 向沿着预先设计的轨道运行 “然而, 由于诸多因素的影响,实钻井眼轨迹很难与设计轨道同步运行,其主要影响因素有以下两点:1.1地层对 井斜变化的影响规律沿地层倾向附近钻进时, 地层只有降斜作用,且降斜作用最强, 随井斜角的增大而增强 “例如巧9 一 1 2 1井, 在井深 43 0 m 处开始定向, 采用 10单 弯螺杆,全程滑动定向钻
5、进至68 0 m ,井斜3 4 .5 1 /,方位 8 8 .3 4 /,平均造斜率只有 1 3 .2 “ / 1 o o m ,而在同一平台的其它方位钻井时,平均造斜率 2 5 / l o o m , 这 就说明工具的造斜率有一部分被地层的降斜力抵消了,所以,沿地层倾向附近钻进时,要选择较大的工具造斜率才能满足设计要求 “1.2地层对方位漂移的影响规律在钻井过程中, 当钻进的井眼方位与地层上倾(或下倾) 方向一致时, 井眼方位最稳定;当井斜角 小于地层倾角时, 除沿上倾(或下倾)方向钻进外,井眼方位均漂向地层的上倾方向;当井斜角大于地层倾角时, 沿倾角 土 9 0 /范围内钻进, 井眼方位将
6、漂向地层的倾向方向“而沿其他方向钻进时, 井眼方位漂向地层的上倾方向,但是随着井斜角的增大, 方位趋于稳定 , 即地层对井眼方位的影响作用减弱 “1.3丛式井井位布署丛式井井位布署要根据地层对井斜和方位的影响规律来进行 “在丛式井设计中,对不同方位的井要进行整体布局,尽量减少由于地层因素的影响造成井斜变化和方位漂移 ,避免出现重复定 向,甚至发作者简介徐全心 ,2( X ) 3 年毕业于中国劳动关系学院,陕北分公司经理,工程师,一直从事钻井技术管理工作 “江汉石油科技第 19 卷生碰套管故障 “当沿着地层倾向附近钻进时,设计的位移应小一些, 防止造斜率低井斜达不到要求;当钻进的井眼方位与地层上
7、倾(或下倾) 方向不一致时,设计的井斜角应大于4 5 /,使方位趋于稳定 “先打位移大的井 ,后打位移小的井; 丛式井两井造斜点应错开不少于 1 0 m ,可有效避免造斜点附近两井串通和相交 “P1 9 9 一 5 平台发生过碰套管故障,该平台 即6 一1 2 0 井在二开钻水泥塞时,钻至表层套管鞋处发生整跳现象, 震 动筛上有铁屑返 出, 于井深2 1 5.8 4 m 将邻井套管钻穿 “因此, 针对这 3 口大斜 度井必须精心设计,做好安全椭圆扫描计算 “是由于这3 口大斜度井是后来增加的,没有经过整体设计和整体布署,与该平台已完井的2 1口中有7 口井需要重点防碰,地面井距 4m ,上部井
8、段地层 自然方位与设计方位都在第一象限,相邻两井方位差 1 0 /左右 “所以防碰工作是重中之重 “2导向钻井技术的应用导向钻井技术的的优势最主要应用在长稳斜段钻进中,因为任何钻具在地层因素的影响下,是不能保证井斜和方位稳定不变的, 再加上靶半径井仅1 0 m 的大位移长稳斜段,其井斜和方位的控制范围就更小 ,靶区几乎是一个点 “因此 ,长稳斜段 的井眼轨迹控制除了采用导向钻井技术之外还辅助下列 3种方法 :(l ) 余留划眼法 “当井斜缓慢下降时,采取每钻进一根单根划眼两遍,剩余井底 Zm 不划 “原理:由于井底钻具组合 1.sm 左右有稳定器,下井壁存在一定的台阶,扶正器趟在下并壁具有上翘
9、趋势,即增斜趋势,能达到抑制降斜的目的“(2 ) 微调稳定 器外径法 “当出现微增井斜 时,采取降低螺杆本体稳定器的外径或者增加单弯螺杆上面欠尺寸稳定器外径的方法, 即可达到稳斜的目的 “(3 ) 短距离滑动定向加复合钻进的方法 “当需要微调方位时,工具面放在要求的位置,滑动定向几米再复合钻进, 即可达到稳方位的目的 “以 P 7 2 一12 4井为 例,设计剖面 /直 一增 一稳 0三段制,设计目的层垂深 1 2 1 0 m ,方位 6 4 .3 6 /,位移9 15 m “2 .1直井段(0 一 2 2 3m )一开采用塔式钻具组合:中311.2m r nPD C 钻头 + 中178.8n
10、 u n钻艇 3 根 +中158.8钻挺 6 根 钻压 2 0一30kN 吊打钻进 , 采用 电子 多点测斜仪监测井斜方位,防止直井段打斜,确保直井段最大井斜角小于 10,直井段井底位移不超过 1.sm , 为下部井段井眼轨迹控制打好基础, 同时也为丛式井防碰创造了良好条件 “2.2增斜段(223 一 503.sm )钻具组合 :叨 15.gm r n钻头 + 中172r r u n(1.25 /)单弯螺杆 + M W D + “15 8 .8无磁钻挺 1 根 +中 巧8.8钻挺 3 根, 钻井参数:钻压 8 0 kN !泵压 1 0 M P a !排量3 0 口S “使用 MW D 无线随钻
11、测斜仪跟踪测斜,有效控制造斜率,如果造斜率大于设计, 立即停止滑动钻进,采用旋转复合钻进,这样既满足了设计造斜率的要求,又提高了定向速度,并且使整个增斜段轨迹平滑 “该井实际造斜点在 22 3 m , 井斜1.50,方位 81.7 “ ,增斜至井深 503.5m ,井斜 47.6 /, 方位 6 5 .2 6 /, 达到了设计要求, 整个增斜井段轨迹平滑,施工顺利 “2.3稳斜段(503.5 一1673.52m )稳斜段是大斜度井施工的难点 ,位移越大,稳斜段越长,井斜角和方位角的控制范围就越小 “既要保持井眼轨迹平滑,降低摩阻和扭矩,又要避免在富县组地层定向,防止富县组垮塌! 阻卡 ! 电测
12、困难等 复杂故障,全井段采用导向钻并技术一直稳斜至完钻 “其关键问题是钻具组合的选择,本井优选了两种稳斜钻具组合,复合钻井斜变化率 士1“ / 1 o o m ,方位变化率很小,可忽略不计 “钻具组合 1:碗 15.gr n m钻头 + 中 172mm (l/)单弯螺杆 + MW D + 妮 r o 稳定器 + 中 15 8 .8无磁钻挺 1 根 十“12 7 加重钻杆 3 根 + 胡 2 7 钻杆30 根 + 中 127m m加重钻杆 27 根 + 中 z27mm 钻杆 “钻具组合 2 :中 2 1 5.9钻头 + 中17 2 m m (1 /)单弯螺杆 + M W D + 中 Z1 2 m
13、m 稳定器 + + 无磁短节+ M W D + 中1 2 7无磁承 压钻 杆 1 根 + “12 7 加重钻杆 3 根 + “12 7 钻杆 3 0根 + 中12 7 加重钻杆 2 7根 + 中12 7 钻杆 “钻井参数:钻压 40 一 60kN !转速 60r / 而n !泵压10 一1ZM Pa !排量 29 一 32口S “P 7 2 一 12 4井实钻结果:井深 158 7 .3 9 m , 垂深1 2 1 0 m ,最大井斜 4 8 .7 8 / 6 8 9 .7m , 闭合方位 6 4 .3 8/,水平位移 915.Z lm ,靶心距 4.5 6m ,设计轨道与第4 期徐全心:大抖
14、度小半径长稳抖段丛式井钻井技术P了 2一 124井设计轨道与实钻轨迹图5 合O4 韶2 公 公改 内一侧曰E 一一 - 了一- - - -, 二 沉2习 心3 C 心4 C 毛50 06 召 口下 C 习80 召乡 口 公火六粼 . “ l 溉 工B Q O . ! q绷 q k q绷2 书3 的图 14 的5 0 昌6 C心了关日 C 刃9 0 0二 O心公二 二 号 口二 : 忿 二二 3今口飞 4 召 C力 习O二 石斗 CP 7 2 一 12 4 井设计轨道与实钻轨迹见图表 1导向钻井与常规定向井应用情况对比表二0井深位移最大井斜定向钻井调整钻钻井机械钻速夕 t l 了_ _/ “!
15、知翻 巴 r刁 , , 卜曰 喊, 翻 日 rl 刁 习 仙“_l_m坦!1! 交义尹J J !多奄1! 男几)川 洲 8/ 扩 “玛 1 一o o玛 3 一88I y 70 一118种 2 一12 4即 4 一12 4c种4 一12 5147 5巧2 414 11167 318( X )166 63 8 1.58184 50 .562 15 102 39 76 .2 6501157 . 15 89 90492常规62常规73常规81导向11导向1 1导向112 d s h10 d17 hlld llh12d 3h10 d 4 hlld 3h12 .210 .0 29 .812 .6710 .
16、 5 拓16 .5实钻轨迹见图 1 “3导向钻井与常规定向钻井应用情况 对比对于小位移小半径靶圈的定向井来说,预留合适的方位漂移量,完成全井轨迹控制最少需3 趟钻,如果预留方位漂移量不合适,则需要多次更换钻具来调整方位;对于大位移小半径靶圈的定向井,井眼轨迹控制难度更大 ,如果通过预留方位漂移量 !调整钻具组合来实现井眼轨迹控制的话,起下钻次数会更多,甚至难以中靶 “而采用 目前国内外较先进的导向钻井技术 ,在钻进过程 中能随时进行井斜和方位的调整 “ 钻具组合 1或2 ,是在过去常规定向钻具组合中增加了一个欠尺寸稳定器,并且将钻挺和加重钻杆移到上面,形成倒装 ,这一创新起到了防粘卡和稳斜的作用,还可避免因摩阻扭矩增大导致钻压 加不到钻头上的0托压 0现象,特别是在大斜度长稳斜段定向井中,配合高效能 P D C 钻头和大功率螺杆钻具能一次性完成增斜 ! 降斜 ! 稳斜 ! 纠方位等作业,实现滑动钻井与旋转钻井相结合的钻井方式,真正起到了导向钻井的重要作用,大幅度提高机械钻速,减少起下钻次数, 降低工人劳动强度, 缩短钻井周期,节
