东北梨树断陷区块定向井井眼轨迹控制分析

陈 ,利

中石化经纬有限公司华东测控分公司定向技术服务中心 江苏扬州  225000

摘要：

通过在梨树断陷区块定向井的施工过程中，发现井眼轨迹质量控制难度较大，通过优选了钻具组合、钻头、螺杆，合理配置钻井参数，解决了本区块存在的井眼轨迹控制难的难题，既避免了施工中狗腿度不超标，又保证了井眼轨迹的平滑性，具体总结了本区块井眼轨迹控制技术及其定向施工经验，分析了梨树断陷区块定向技术的现场应用及效果，为加快梨树断陷区块勘探开发提供了良好的技术支撑。

关键词：双驱；钻具组合；井眼轨迹；钻头；螺杆

作者简介：陈利，198405，男，本科，工程师

1  钻井施工设计概况

1.1  地质概况

本区块自上而下钻遇的地层分别为：第四系、嫩江组、姚家组、青山口组、泉头组、登娄库组、营城组、沙河子组等地层。嫩江组—营城组地层泥岩易垮塌、造浆，要预防扩径；嫩江组—泉头组泥岩易造浆，并注意防喷防漏；本井泉头组地层泥岩胶结能力差而产生剥落掉块、垮塌，应严格按钻井液配方要求加入各种处理剂，提高钻井液的抑制、防塌、封堵能力。由于地层坍塌压力高而产生剥落掉块、垮塌时，应适当提高密度，平衡坍塌压力，达到防塌目的。全井注意砂岩缩径卡钻，砂砾岩蹩跳钻；该区块仍需密切监测CO2、H2S是否异常，出现异常及时采取措施；该区已完钻井试油显示气油比较大，钻井过程中应注意防火防喷。

1.2  井身剖面设计

井身剖面主要为“直—增—稳”，井深基本在2400-4700m左右，部分井较深，大概为5700m左右，一开为444.5mm井眼，二开为311.2mm井眼，三开为215.9mm井眼。

2  主要施工难点

2.1  直井段防斜打直困难

本井直井段长，这就需要严格要求直井段的井身质量，避免井斜或井底位移超标，否则势必影响下部井眼轨迹控制。

2.2  定向增斜段井眼轨迹质量控制难度大

主要原因是：①该区块施工过的深井定向较少，对各种造斜工具的实际造斜能力缺乏了解，对螺杆钻具单弯度数及钻具组合的优选造成一定的困难。由于该区块地层裂缝发育无规律，而设计目的层与参考邻井距离较大，周围的控制井少，使得目的层垂深、倾角、厚度很难准确预测，只能根据实钻数据随时调整轨迹，对井眼轨迹的控制和井眼的圆滑程度有很大影响，甚至给后期完井作业造成隐患。②本区块由于井深，即4700-5700m，稳斜段长，基本在2000-3000m左右，致使井斜与方位难以控制，影响机械效率，甚至造成脱靶。

2.3  稳斜段井眼轨迹控制难度更大

主要原因是：①稳斜段稳斜时，一般增斜较快，方位左漂。②在稳斜段可能会发生由于托压等因素影响使工具面很难控制，势必会影响对下部井眼轨迹的控制，甚至造成脱靶。③由于地层断裂、地层倾角大、施工中产生的屑床岩等因素的影响，在复合钻进中不好控制井斜与方位，势必影响中靶效果及井眼轨迹的控制质量。

2.4  其他难点

①随着井深逐渐加深，井下温度逐渐升高，对无线随钻测斜仪器MWD的工作稳定性和泥浆性能的稳定性影响逐渐加大，必要时需下入高温MWD仪器。②本区块地层研磨性强，对钻头磨损大，起下钻较频繁，导致钻井周期增加。③本区块营城组地层易产生掉块，定向时易发生卡钻，造成井下事故。④在Φ311.2mm的井眼造斜率比Φ215.9mm的井眼造斜率低，易使造斜率不够，影响井眼轨迹的控制，甚至造成脱靶。

3  井眼轨迹控制效果

3.1  直井段

为提高机械钻速、节约钻井成本，采用PDC钻头+螺杆钻进，即钻具组合为：Φ311.2mmPDC钻头+Φ244mm直螺杆×1根+Φ197mm无磁钻铤×1根+φ310mm扶正器+Φ203.2mm钻铤×6根+Φ177.8mm钻铤×9根+Φ127mm钻杆若干，PDC钻头钻进易井斜，防斜打直技术是PDC钻头钻进过程中的技术性问题，在钻进过程中均采用轻压吊打的方式，转速：螺杆+55（rpm），低钻压10～40（KN）。

本区块使用本钻具组合则效果很好，井斜趋于平稳，且在设计要求范围内，即提高了机械钻速，又缩短了钻井周期。同时在本区块使用MWD仪器（或电子单多点）与定向井井眼轨迹控制软件进行直井监控，控制在每100m以内至少随钻测斜一次。

3.2  定向增斜段

为提高机械效率，缩短钻井周期，定向增斜段采用双驱钻具组合：A: Φ311.2mmPDC+1.25°*Ф216mm螺杆+浮阀+Ф203mm无磁钻铤（MWD）+悬挂短节+Ф203mm钻铤*3+Ф139.7mm加重钻杆*27根+Ф139.7mm钻杆若干，B：Φ215.90mmPDC钻头+Φ172.00mm1.25°螺杆+411×410箭型止回阀 +Φ158.80mm无磁承压钻杆1根（内含MWD）+Φ158.80mm钻铤3根+Φ127.00mm加重钻杆15根+Φ127.00mm钻杆若干。，基本控制在40-80KN。控制效果详见下表1：

表1：定向增斜段井眼轨迹控制效果

井号	钻具组合（BHA）	井斜变化率 （°/30m）	方位变化率 （°/30m）	全角变化率 （°/30m）	控制 效果
梨深2-1井	A	3.28	1.84	3.25	好
sw33-45井	B	3.86	5.32	4.34	好

由上表可见：本区块使用钻具组合A、B在不同井眼中井眼轨迹控制效果好，井斜增的很快。同时在本区块使用MWD仪器与定向井井眼轨迹控制软件进行定向造斜监控，控制在每10m以内至少随钻测斜一次。

两组钻具组合在滑动过程中复合钻进比例较高，即每个单根滑动与复合比为5:4.5，既提高了机械钻速，又加强了井眼轨迹的平滑性。

在两组钻具组合都加入了3根钻铤是为了下面定向结束直接稳斜，避免了中途起钻而影响钻井周期。

3.3  稳斜段

稳斜段采用双驱钻具组合：A：Φ311.2mmPDC+1.25°*Ф216mm螺杆+浮阀+Ф203mm无磁钻铤（MWD）+悬挂短节+Ф203mm钻铤*3+Ф139.7mm加重钻杆*27根+Ф139.7mm钻杆若干，B：Φ311.2mmPDC+1.25°*Ф216mm螺杆+浮阀+定向接头+Ф304mm球形扶正器+Ф203mm无磁钻铤（MWD）+Ф203mm钻铤*6+Ф139.7mm加重钻杆*15根+Ф177.8mm随钻震击器+Ф139.7mm加重钻杆*6根+Ф139.7mm钻杆若干。钻进参数：钻压80～100(KN)；转速螺杆+55(rpm)。本区块在稳斜段钻进施工中，使用MWD仪器进行监控，控制每30m以内至少随钻测斜一次，为出现特殊情况随时进行调整，以确保中靶要求。控制效果详见下表2：

稳斜段钻进过程中主要通过复合钻进控制钻压与转速进行稳斜，同时适当进行滑动调整，最终达到设计中靶要求，使用两套钻具组合滑动钻进与复合钻进比例详见下表2：

表2：稳斜段滑动钻进与复合钻进比例

井号	钻具组合（BHA）	滑动钻进（%）	复合钻进（%）	控制效果
梨深2-1井	A	33	67	较差
梨深2-1井	B	2	98	好
梨页1井	B	3.4	96.6	好

由上表可见使用钻具组合B明显控制效果很好，复合钻进比例增高，即提高了机械效率，又符合稳斜段多复合少滑动的理想要求，加强了井眼轨迹的平滑性。

梨深2-1井在营二段易产生掉块，钻井施工时以复合钻进为主顺利过渡，且后期螺杆选用了1.25°三瓣直棱螺杆并加入了随钻震击器，能更好的保证了井下的安全性。

3.4  钻头使用情况

为提速提效，特本区块采用PDC钻头钻进，主要分为刚体钻头与胎体钻头，刚体钻头机械机械钻速较高，但耐磨性较低，定向时主要采用六刀翼胎体PDC钻头，在二开后使用胎体钻头效果好，特别对于定向井段，需要耐磨性较强、使用寿命长的钻头，这样可以提高机械钻速，缩短钻井周期。

4  认识与建议

4.1  梨深断陷区块定向井，在直井段钻进时，主要采用单扶钟摆钻具组合，就能较好控制井斜大小变化，再辅以轻压吊打，高转盘转速（45-60rpm），每钻进200-300m短起下一次，对井眼轨迹的控制能起到更大的效果。

4.2  通过上述对本区块的阐述，在定向钻进中选用六刀翼胎体钻头钻进效果很好；选用1.25°螺杆，即能够满足本区块的造斜率，又可以复合钻进多些，提高了机械钻速，加强了井眼轨迹的平滑性。

4.3  本区块砂泥岩互层较多，特别是在井深时的中砂岩、粗砂岩、含砾粗砂岩呈略等厚-等厚互层中，滑动钻进时工具面很难控制，如若必要，尽量在此岩性中复合钻进。

4.4  本区块大多数井在钻具组合与钻井参数不变的情况下，稳斜井段的登娄库组增斜较快，进入营城组后井斜微增，方位大多左漂。

4.5  本区块如需侧钻，必须要注意一个字“慢”，最好重新换振动筛布，避免因前期岩屑存留在筛布上，造成侧钻时判断不准岩屑和水泥比例，致使是否侧钻出去造成误判，出现井下复杂情况，甚至重新回填侧钻。

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