油井定向井井眼轨迹控制技术的应用

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1、1 油井丛式井组轨迹控制技术探讨谌建祁景小英长庆油田定向井历来是我局油井钻井的主要战场，2005 年钻井总公司完成进尺239.47 万米，其中油井定向井完成进尺160.1 万米，占任务总量的66.7% ，这一领域钻井队多、生产任务重。能否加快油井定向井的钻井速度，对钻井总公司的整体速度和效益都有极大影响。为了加快定向井的钻井速度，通过对近两年钻井施工资料进行综合分析对比， 结合长庆油田的基本情况和钻井技术难点，优化井身剖面设计和轨迹控制工艺， 同时积极加强试验和推广新工艺新技术，挖掘潜力，以形成累积效应，提高长庆油井定向井整体钻井速度。主题词：技术难点优化井身剖面设计轨迹控制一、定向井井眼轨迹

2、控制主要技术问题易漏洛河组存在水平裂缝和垂直裂缝，裂缝发育、裂缝通道的具有多变性，地层孔隙压力低，洛河地层的承压能力低, 钻进中极易发生井漏。易塌直罗、富县组泥岩易吸水膨胀垮塌，从而造成井壁不稳定。易斜黄土层与石板层交接面、 洛河组下部易斜， 常采用吊打防斜，钻井速度慢。易漂移 延长组增斜率低且方位漂移大、规律难以掌握， 定向一次成功率低。井深质量要求高 陇东区块要求直增或直增稳剖面，油层埋藏深度超过 2000米， 0.3 毫达西庄 9、 庄 19 井区要求中靶半径小于15米，井身质量要求高。防碰难度大 由于滚动开发方案的实施， 丛式井组不能按工程设的顺序进行施工，防碰绕障难度大。施工效率低

3、造斜、扭方位主要依靠个人技术， 区块分散且各井差异大，造斜施工效率低。2 二、提高油井轨迹控制技术思路（一）油井井眼轨迹控制的整体思路1、西峰、白豹、白于山区块(1) 采用 PDC 钻头二开钻完安定以上地层。(2) 用复合钻井实现一趟钻完成定向造斜、增斜作业。(3) 采用双扶及三扶钻具结构，力争三趟钻完钻，其他超过1700米的井，争取四趟钻完钻。2、 安塞、盘古梁区块(1) 采用单弯螺杆二开， 一次复合钻进 1000米以上井段， 完成定向、增斜及调整方位作业。(2) 采用双扶及三扶钻具结构，力争实现二趟钻完钻。（二）优化井身剖面设计各区块地质分层有较大差别， 除安塞区块环河、 华池、洛河缺失，

4、西峰、白豹、虎狼峁、白于山、盘古梁主要特点表现在：1. 环河、华池地层厚度约600米，如果在二开后直接进行复合钻进，螺杆使用时间相对其它区块会大大延长，同时地层主要为砂泥岩互层，可钻性较差，复合钻进机械钻速的提高并不明显。2. 洛河地层可钻性好， 在该段进行复合钻进对螺杆和钻头的使用寿命都比较有利， 该地层厚度一般为300-400 米左右，能够满足造斜和增斜的要求， 安定组地层虽然较硬， 该地层方位漂移量较小，也比较适合转盘加螺杆进行复合钻进，该地层厚度一般约为150米，用一只钻头通过复合钻进完成造斜段和增斜段的施工，这两个地层总厚度500 米，是进行复合钻进的合适井段。3. 直罗和延安、延长

5、地层可钻性较差， 在这些地层进行复合钻进，由于螺杆钻进稳斜钻具难以优选，通过滑动钻进反抠调整井斜属于低效施工。通过以上分析， 对井身剖面类型进行了优化设计，各区块剖面设计类型按以下3种方案进行优选推广：小位移（ A200m ）3 压低造斜点， 提高造斜率和初始井斜角， 减少增斜段和稳斜段长度，延长直井段长度，提高钻井速度，在造斜段完成以后，继续采用复合钻进技术， 直至完钻。此剖面方案在西峰区块已经比较成熟，已全面推广。中位移（ 400m A200m ）造斜点上移至洛河组（9001200m ） ，按照位移大小适当调整造斜点，在造斜段和增斜段用222mm 钻头复合钻进，将复合钻进井段控制在 400

6、500m ，控制最大井斜25 度左右，采用多稳定器完成下部稳斜段。大位移（ A400m ）上提造斜点至上部环河、华池地层。二开用222mm 钻头复合钻进，至造斜点按设计方位造出2-3 度左右井斜，采用相对高的钻压。这种做法的主要目的在于在上部地层延长正向位移，通过上部井段将位移缩短 100m以内，然后通过二次滑动完成井斜、方位调整。在这一过程中要充分考虑洛河地层强降方位的地层特性，一般超前角取1020 度，其实质在于：通过二开后的小幅度调整， 利用 8001300m的小斜井段增加正向位移， 将位移较大的井变成位移较小的井进行施工。降低施工难度， 提高钻井速度。 这一方案稳斜段设计井斜角1820

7、 度。后续井段采用双稳定器或多稳定器。在优化剖面设计的同时， 我们及时分析总结已钻井的规律，及时做到设计的细化：各钻井队由于钻具外径和内径不尽相同，增斜率有一定的差别，设计时应考虑差异，做到设计增斜率与实际施工相符。根据不同区块地层统计增斜率的差别，及时调整设计增斜率，以提高剖面符合率。根据位移不同， 在控制最大井斜角的前提下，综合考虑稳斜段长度及不同地层的影响因素，进行剖面细化设计。根据单弯螺杆弯曲角度的不同，调整设计造斜率， 提高剖面符合率。设计时充分考虑地层自然方位的影响因素（如直井段自然方4 位、位移）使造斜点选择更加合理。（三）采用上述剖面优点：1、有利于丛式井组上部地层防碰打快和绕

8、障施工对于绕障作业的井， 结合造斜点的上移减少直井段，复合钻井技术实现一套钻具组合完成部分直井段、绕障作业、定向、增斜井段，减少起下钻次数，提高速度。2、提高部分地层的机械钻速通过减少环河、 华池、直罗等不适合定向造斜钻进的井段，增加适合定向造斜钻进的洛河地层段，同时由于上提造斜点， 不考虑防斜打直，可适当强化参数，从而达到大幅度提高机械钻速。3、有利于提高剖面符合率在满足地质设计的前提下，结合地层特点对造斜点、造斜率、最大井斜角、稳斜段长度进行优选，选择在井斜、方位易控制、滑动钻进机械钻速相对较高的井段实施定向造斜，为实现安全顺利起下钻作业、完井电测创造良好的条件。4、有利于减少定向造斜时间

9、一方面由于选择上部可钻性好的地层容易定向，可以减少定向纯钻时间；另一方面由于井斜角相对较小，从而缩短了定向施工时间，同时，由于较小的井斜角相对增加了稳斜段长度，有利于发挥复合钻进的优势，从而提高速度。5、有利于提高螺杆使用寿命由于在适合可钻性好、适合螺杆钻进的地层采用定向造斜钻进，机械钻速较高，纯钻时间短，同时，滑动时井斜小，滑动段短，可有效延长螺杆使用寿命。（四）优化井身剖面设计优化剖面设计实施效果2004 年与 2005 年全年完成井数据对比表5 三 、丛式井组综合防碰工艺技术丛式井防碰历来定向井钻井施工中重点和难点之一，在以往的钻井过程中，碰套管的事故时有发生。2005年我们主要强调了以

10、下的技术措施：（一） 、优选直井段钻具结构：三种钻具结构：塔式钻具： 222Bit +178DC 3 根+165NDC+ 165DC 14 根塔式钟摆钻具： 222Bit + 178DC 2 根+213Stab +178DC1 根+165NDC+ 165DC 14 根复合导向钻具： 215.9（222）Bit+5LZ165(1.25-1度)+431460(定向直接头 )+165 NDC+ 165 DC14根222Bit+ 172直螺杆 +165 NDC+ 165 DC14根222BIT+5LZ165(直)+431460（2-1.5 ）+165NDC + 165DC+461 410 （二） 、表

11、层应用复合钻井技术安塞区块特别是在浅表层或者在川道井施工中，由于钻具悬重轻，不能有效地施加钻压，同时由于第四系黄土层覆盖浅、水力破岩作用差；而使用复合钻具后机械钻速可达120-130 米/小时，因此，复合钻进技术在浅表层或者在川道井施工中更能得到充分的发挥。钻具井数总进尺平均井深纯钻时间机械钻速最大井时间完 井口数平均井深（m ）钻井周期(d) 建井周期(d) 机 械 钻 速（m/h）定 向 一 次成功率 % 西峰2004 年243 2110.9 15.08 19.13 13.92 28 2005 年275 2051.92 11.03 14.19 16.76 43.8 对比32 -58.98

12、-4.05 -4.94 +2.84 +15.8 安塞2004 年347 1510.65 7.00 9.67 22.20 80.34 2005 年276 1509.87 6.3 8.78 25.04 84.52 对比-71 -0.78 -0.7 -0.89 2.84 4.18 靖安2004 年289 1642.32 8.08 11.5 21.45 79.4 2005 年329 1841.16 8.87 12.13 20.33 86.23 对比40 198.84 0.79 0.63 -1.12 4.83 6 类型（口）（米）（米）（小时）（米/ 小时）斜数据 常规242 32290.06 142.

13、4374145 4355 34 复合32 4106.22 128.3256.5 72.68 1.5 对比21028183.8414.11684.95-29.131.9 （三） 、推广应用 PDC 钻头直井段防斜打直及快速钻进技术：今年在西峰油田和靖安油田的23 个井队 , 试验了 16 种型号 PDC钻头，其中大港 86MF281 在盘古梁地区使用较为成熟， 胜利 P5263MF 、石油大学 BTMF506 在西峰油田使用较为成功。PDC钻头在西峰直罗组以上地层使用型号纯钻 时间累计进尺机械 钻速钻速与邻井牙轮 钻头对比（) 使用 口数钻头 只数备注P5263MF-222.3 1326.738

14、255.41 28.83 32.03 5115 安定以上P176MF-215.9 55 1735 31.54 39.89 2 1 安定以上P5263MF-215.9 15.12 571.24 34.21 43.09 1 1 安定以上P6266MF-215.9 17.4 540.48 21.17 41.33 2 1 延长组使用P5465S-222.3 81.7 2893 35.39 38.12 42 安定以上BTMF506222.3 166.84 6000 35.96 41.58 9 1 安定以上BTM114H-222.3 140 2668 19.06 31.11 2 1 钻至延长组BTM506

15、-222.3 240.48 4102.05 17.06 23.04 5 1 跨年使用，钻至延长组BTM115-222.2 84.99 2171 25.54 23.77 4 1 使用了螺杆合计2204.24 60054.18 27.24 30.04 80 24 PDC 钻头在白豹、盘古梁直罗组以上地层使用型号纯钻时间累计进尺机械钻速钻速与邻井牙轮钻头对比（) 使用口数钻头只数备注86FM-222.3 91.42 3565.13 38.99 28.45 4 1 安定以上86kx225-222.3 84 3254.00 38.74 28.31 4 1 安定以上BTM506-222.3 229 713

16、9.59 31.17 25.12 7 2 安定以上BTM115-222.3 72 1882.35 26.14 19.38 2 1 延长组使用P5263MF-222.3 86.45 3647.87 42.16 30.33 4 2 安定以上M5565-216 111 3325 29.95 23.97 3 1 钻至延长组M5565A-216 294 7847.14 26.69 20.1 8 3 钻至延长组合计967.87 30661.03 31.64 25.30 32 11 PDC钻头分层机械钻速和直井段井斜对比表地层PDC钻头（米 / 小时）三牙轮钻头（米/ 小时）对比（米 /小时）直井段井斜PDC 牙轮环河30.07 22.32 +7.75 0.57 1.05 7 华池30.72 25.08 +5.64 0.92 1.74 洛河31.69 27.31 +4.38 2.51 3.45 安定20.11 13.25 +6.86 1.04 1