Y區(qū)塊定向井鉆井提速技術(shù)研究

高軍飛

(大慶鉆探國(guó)際事業(yè)部哈法亞項(xiàng)目部，黑龍江大慶163411）

Y區(qū)塊的P油層儲(chǔ)層的巖石類型主要為長(zhǎng)石質(zhì)巖屑砂巖和巖屑質(zhì)長(zhǎng)石砂巖，少數(shù)為長(zhǎng)石砂巖。石英含量一般為15.56%～34.88%；長(zhǎng)石含量一般為23.33%～48.42%；巖屑含量為19.57%～61.11%。砂巖結(jié)構(gòu)以細(xì)砂巖、粉砂巖為主，部分有中砂巖、中細(xì)砂巖、細(xì)中砂巖、粉細(xì)砂巖、細(xì)粉砂巖，主要粒級(jí)為0.03～0.30mm，部分可達(dá)0.4mm以上。全區(qū)砂巖分選性基本上都為好—中等，顆粒磨圓程度中等，以次棱狀為主，部分為次棱—次圓狀，風(fēng)化程度為中等，少數(shù)為中—深，接觸關(guān)系有點(diǎn)式、點(diǎn)線式及線點(diǎn)式，個(gè)別井發(fā)育有線式。據(jù)砂巖粘土礦物X-衍射分析和掃描電鏡資料分析結(jié)果看，本區(qū)常見的粘土礦物有蒙脫石、伊利石/蒙脫石混層、伊利石、高嶺石、綠泥石和少量的綠泥石/蒙脫石混層，葡萄花油層儲(chǔ)層粘土礦物以伊利石為主，一般在22.00%～93.00%，平均50.08%；其次為綠泥石，一般在8.00%～70.00%，平均19.91%；高嶺石一般在0.45%～65.00%，平均14.65%；伊蒙混層一般在0.39%～25.00%，平均8.29%。通過調(diào)研該區(qū)塊以往施工的定向井鉆井施工數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，該區(qū)塊的平均建井周期在13d左右，相比較其它區(qū)塊施工效率低、鉆井成本高、影響該區(qū)塊的經(jīng)濟(jì)有效開發(fā)。

1 定向井施工效率低下因素分析

通過調(diào)查以為在該區(qū)塊施工的定向井井史數(shù)據(jù)可以知道，影響該區(qū)塊定向井施工效率低下的原因是比較多的，但是最后的所有影響因素進(jìn)行總結(jié)歸納我們發(fā)現(xiàn)主要有以下幾個(gè)大的方面。

1.1 應(yīng)用的PDC鉆頭不能滿足提速要求

通過對(duì)該區(qū)塊的地質(zhì)巖芯進(jìn)行三壓力試驗(yàn)分析發(fā)現(xiàn)，該區(qū)塊屬于軟—中硬地層，而且該區(qū)塊的上部300m左右還存在大段的流砂層，以往鉆井施工選用的鉆頭都難以實(shí)現(xiàn)一個(gè)鉆頭完鉆，中間往往要起下鉆一次進(jìn)行更換鉆頭，所以造成該區(qū)塊施工的定向井行程鉆速低，增加了該區(qū)塊施工的定向井的周期。

1.2 軌跡難以控制，需要二次定向

通過對(duì)某區(qū)塊以往施工的定向井施工井史資料進(jìn)行調(diào)研分析發(fā)現(xiàn)，該區(qū)塊施工的定向井井眼軌跡剖面主要為三段制的直—增—穩(wěn)形式，這種剖面雖然設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，有利于現(xiàn)場(chǎng)定向操作，但是在該區(qū)塊的施工過程中穩(wěn)斜井段過長(zhǎng)（800m以上），井斜和方位總是與設(shè)計(jì)的井斜、方位出現(xiàn)偏差，不得已而二次上車進(jìn)行定向才能中靶，因此造成該區(qū)塊的定向井施工效率低。

2 定向井提速技術(shù)

2.1 鉆頭優(yōu)選技術(shù)

通過影響施工效率的難點(diǎn)分析我們可以發(fā)現(xiàn)，鉆頭是影響該區(qū)塊定向井施工效率的一大因素，因此要針對(duì)該區(qū)塊的地質(zhì)巖性特征進(jìn)行鉆頭優(yōu)選和個(gè)性化設(shè)計(jì)，通過調(diào)研國(guó)內(nèi)外各個(gè)鉆頭廠家生產(chǎn)的PDC鉆頭的特點(diǎn)，由針對(duì)性的對(duì)適合該區(qū)塊巖性特征的鉆頭在冠部結(jié)構(gòu)、布齒密度和鉆頭的保徑方面進(jìn)行個(gè)性化設(shè)計(jì)，生產(chǎn)出了適合該區(qū)塊巖性特點(diǎn)的R4624型號(hào)的PDC鉆頭。該鉆頭采用中長(zhǎng)拋物線結(jié)構(gòu)，單排布齒，適合軟至中硬地層巖性，優(yōu)化了噴嘴與流道結(jié)構(gòu)，對(duì)井底的清洗效果更好，減少了鉆頭對(duì)巖屑的重復(fù)破碎，提高了機(jī)械鉆速，同時(shí)在保徑方面采用中長(zhǎng)保徑，提高了對(duì)鉆頭的扶正作用，更適合定向井施工中井斜角與方位角的穩(wěn)定性，有利于井眼軌跡控制。

2.2 軌跡設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)

通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)三段制井眼軌跡既然不適合該區(qū)塊定向井施工，造成二次定向施工的現(xiàn)象比較普遍，因此需要對(duì)該區(qū)塊施工的定向井井眼軌跡進(jìn)行重新優(yōu)化設(shè)計(jì)。在對(duì)定向井井眼軌跡剖面進(jìn)行重新優(yōu)化設(shè)計(jì)的原則首先是要保證定向井施工過程中的井下安全、實(shí)現(xiàn)高效、快速施工；其次是要滿足現(xiàn)有鉆機(jī)的提升能力，盡力地減小施工過程中的摩阻與扭矩；第三是要實(shí)現(xiàn)地質(zhì)目的，滿足后期采油工程的需求?；谝陨?個(gè)方面的原則對(duì)定向井進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。從力學(xué)方面的分析我們可以知道，隨著定向井井斜角的產(chǎn)生，鉆具與井壁之間的張力在不斷地增加，這也就是增加了鉆具與井壁之間的摩擦阻力，所以要盡力地減少造斜井段的長(zhǎng)度，而且該區(qū)塊的上部還存在大段地流砂層，所以造斜點(diǎn)的選取可以適當(dāng)?shù)厣钜稽c(diǎn)，三段制定向井既然不適合該區(qū)塊施工，根據(jù)該區(qū)塊的地層傾角特點(diǎn)設(shè)計(jì)了四段制定向井軌跡剖面，即直—增—穩(wěn)—降形式，這種剖面的好處是減少了穩(wěn)斜井段的長(zhǎng)度，利用了地層的造斜規(guī)律，提高了一次定向準(zhǔn)確中靶的成功率。入到定向井井眼軌跡設(shè)計(jì)與施工軟件中進(jìn)行計(jì)算，發(fā)現(xiàn)井斜與方位有偏離設(shè)計(jì)的時(shí)候及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，保證井眼光滑。當(dāng)井底位移達(dá)到設(shè)計(jì)位移后把井斜降到1°左右，起鉆更好常規(guī)鉆具組合進(jìn)行施工，以此提高機(jī)械鉆速，縮短鉆井周期。

3 施工效果

以上技術(shù)措施在Y區(qū)塊53口定向井施工中進(jìn)行了應(yīng)用，平均機(jī)械鉆速由原來的20.5m/h提高到26.7m/h，平均建井周期由原來的13d縮短到9d，定向一次成功率達(dá)到100%，大大提高了施工效率，同時(shí)由于井眼軌跡控制過程中比較平滑，使完井中沒有發(fā)生測(cè)井遇阻與下套管遇阻的現(xiàn)象，取得了非常好的鉆井提速、提效與提質(zhì)的效果。

4 結(jié)論

（1）通過鉆頭個(gè)性化設(shè)計(jì)與優(yōu)選，確定了某區(qū)塊的施工鉆頭型號(hào)為R4624的PDC鉆頭，實(shí)現(xiàn)了一只鉆頭完鉆，提高了施工效率。

（2）充分利用地層特點(diǎn)，優(yōu)化設(shè)計(jì)了“直—增—穩(wěn)—降”的四段制井眼軌跡剖面形式，保證了定向井的中靶率。

（3）在井眼軌跡控制過程中應(yīng)用螺桿+MWD無線儀器進(jìn)行跟蹤控制，保證了一次定向成功率，同時(shí)也使井眼軌跡更加光滑，為后期的完井施工奠定了基礎(chǔ)。

2.3 軌跡控制技術(shù)

在井眼軌跡控制過程中，為了增加一次定向成功率，減少因起下鉆倒換鉆具組合而影響行程鉆速，增加鉆井周期，所以在該區(qū)塊施工中首選應(yīng)用螺桿鉆具+MWD無線隨鉆儀器進(jìn)行跟蹤控制，在增斜過程中，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)的井眼曲率剖面進(jìn)行施工，避免井眼軌跡大起大落，減小施工的狗腿度，保證井眼光滑。穩(wěn)斜井段采用勤調(diào)整、少調(diào)整的施工原則，勤進(jìn)行測(cè)量，并輸

[1]于文波.提高中深定向井鉆井速度的技術(shù)研究[J].內(nèi)蒙古石油化工，2012（13）.

[2]王昕奇.定向井鉆井速度影響因素及提高策略[J].化工管理，2016（18）：26-30.

[3]佟長(zhǎng)海，江宇.定向井的中靶分析[J].石油鉆探技術(shù)，1993，21(1):60-61.