P47-X3大位移定向井鉆井施工實踐與認識

閆玉良 李昕 牛守民 石昌森 孟祥松

摘要：為了開發P47區塊庫里泡底部的油層，部署了P47-X3大位移定向井。在介紹P47-X3井井身結構與井眼軌跡的基礎上，對P47-X3大位移定向井施工中的井眼軌跡控制、降摩阻和扭矩技術，以及井壁穩定技術進行了詳細的論述。該井的施工成功為實現葡47區塊庫里泡底部的油層有效動用探索了一條新路。

關鍵詞：大位移;軌跡控制;降摩阻和扭矩;井壁穩定，P47-X3井

P47區塊內有庫里泡大型湖泊，水域面積較大，約占P47區塊總面積的58%，普通定向井難以開發到庫里泡底部的油層，因此在P47區塊部署了P47-X3大位移定向井。該井完鉆斜深3549.00m，垂深1237.43m，井斜角78.46°，方位角159.66°，水平位移2971.11m，水垂比2.4。

1 設計概況

1.1井身結構設計

對井身結構進行優化，是保證鉆井施工安全和順利進行的重要保證。P47-X3井由于是一口大位移定向井，在鉆井施工中一定存在摩阻與扭矩比較大的情況，甚至會出現井壁掉塊坍塌的難題，因此在最大限度減少施工摩阻扭矩，兼顧井壁穩定的基礎上，優化設計了3層套管的井身結構。一開施工井深216.00m，套管下深260.00m封固上部腐殖土與流沙層，同時保護地表水;二開施工井深1041.00m，套管下深1040.00m，封固青山口大段不穩定泥巖地層，同時盡可能的減少三開裸眼井段長度，降低三開施工摩阻扭矩;三開施工井深3549.00m，套管下深3545.00m，封固油層。具體施工井眼尺寸及套管尺寸見表1所示。

1.2井眼軌跡設計

對于大位移定向井井眼軌跡設計來說，盡可能減小施工井的摩阻與扭矩是井眼軌跡設計需要重點考慮的問題，因此P47-X3井以施工摩阻扭矩最小為目標，在優選不同造斜點和造斜率基礎上，應用蘭德馬克定向井摩阻扭矩計算軟件對不同的井眼軌跡模式摩阻扭矩進行計算，最終優選出造斜率為280.00m，造斜率為，最大井斜角為78.46°的“直-增-穩”三段井眼軌跡，這種軌跡不僅施工摩阻扭矩最小，而且現場易于造斜工具選擇，操作也比較簡單。井眼軌跡設計見表2所示。

2 施工技術

2.1井眼軌跡控制技術

要想實現井眼軌跡的良好控制，就需要對造斜工具進行選擇，目前常用的造斜工具就是單彎螺桿鉆具，根據P47-X3井設計造斜率為4.00°/30m，因此對單彎1.0°螺桿、1.25°螺桿和1.5°三種型號的螺桿造斜率進行調研，并結合P47區塊以往井施工的實際情況，最終選定造斜段應用1.25°單彎螺桿，穩斜段應用1.0°單彎螺桿。

2.1.1增斜段軌跡控制

鉆具組合：Φ215.9mm鉆頭PDC+Φ172mm單彎1.25°螺桿鉆具（本體帶210mm扶正器）+Φ178mmMWD無線隨鉆儀器+Φ178mm單向止回閥+Φ127mm加重鉆桿6柱+Φ127mm18°斜坡鉆桿。對于這么大位移的定向井來說，井眼軌跡在控制過程中一定要保證平滑，避免井眼曲率大起大落，增加施工的摩阻扭矩。在造斜初期連續定向1個立柱，通過測斜數據可以知道該套鉆具組合在P47區塊的實際造斜率為5.5°/30m，因此為了避免井眼軌跡過高，通過計算后發現每個立柱定向20m就可以達到設計要求的造斜率，其余進行復合鉆進，這樣既能夠保證井眼軌跡平滑，降低施工摩阻，還能夠提高機械鉆速，到井深852.9m的時候預測井底井斜角為78.4°，方位角為160.1°，達到了設計的井斜角與方位角，決定起鉆更換1°螺桿進行穩斜施工。

2.1.2穩斜段軌跡控制

穩斜段施工的要點就是保證井斜角與方位角按照設計要求進行鉆進，鉆具組合為：Φ215.9mm鉆頭PDC+Φ172mm單彎1.0°螺桿鉆具（本體帶210mm扶正器）+Φ210mm螺旋扶正器+Φ178mmMWD無線隨鉆儀器+Φ178mm單向止回閥+Φ127mm加重鉆桿4柱+Φ127mm18°斜坡鉆桿。施工中為了提高施工效率，每鉆進1個立柱進行測斜一次，然后輸入到蘭德馬克定向井施工計算軟件當中進行計算，并以此計算結果為依據對待鉆井眼軌跡進行重新計算，以此來指導下部施工是定向調整井斜角、方位角，還是繼續復合鉆進，這樣既保證了井眼軌跡精確控制，同時也避免了大幅度調整井斜角和方位角，保證了井眼軌跡平滑，降低了施工的摩阻與扭矩，直至施工到完鉆井深3549.00m，實現了準確中靶。

2.2降摩阻扭矩技術

在大位移定向井施工中，摩阻與扭矩是影響大位移定向井施工安全與成敗的關鍵因素之一，因此在大位移定向井施工中對于摩阻與扭矩要盡可能地降低。在P47-X3井施工只能夠主要采取了以下幾個方面的措施來降低施工的摩阻與扭矩。

（1）降低設計與施工的造斜率，保證井眼軌跡平滑。在設計中應用4.0°/30m較小的井眼曲率，使鉆柱與井壁之間的接觸面積減少，進而降低了摩阻與扭矩，同時在施工中保證井眼軌跡平滑，避免高造斜率的出現，也在很大程度上降低了施工摩阻與扭矩。

（2）利用蘭德馬克軟件強大的計算功能對施工中的摩阻與扭矩進行計算預測，然后優化待鉆井眼軌跡和施工所用的鉆具組合，為降低施工摩阻扭矩提供理論基礎。

（3）在鉆井液中加入足量的潤滑劑，提高鉆井液的潤滑性，降低鉆井液摩阻系數。在開始造斜的時候就向鉆井液中加入潤滑性及環保油，使其含量不低于2%，隨著鉆井施工的繼續和位移的不大增大，不斷地補充潤滑劑，使其含量不低于4%，并加入油性石墨，保證其潤滑性，使鉆井液的摩阻系數始終控制在0.05以下。

（4）采用不低于34L/S的大施工排量攜帶巖屑，并應用四級固控系統來清除鉆井液中的巖屑和有害固相，降低施工的摩阻與扭矩。

（5）根據井斜施工情況及時進行短起下鉆和長起鉆，對于有巖屑床形成的井段進行重點劃眼，下鉆采取分段循環的方式保證巖屑返出和井眼光滑，降低摩阻扭矩。

2.3井壁穩定技術

造成大位移定向井井壁不穩定因素歸納起來主要有力學因素和化學因素兩個方面，因此就要從這兩個方面入手制定相應的技術措施，來保證井壁穩定。

（1）根據P47區塊施工完成井測得的地層壓力情況，結合大位移定向井施工的實際，采用近平衡鉆井施工方式，鉆井液的施工密度使用控制在1.3g/cm3，用以平衡井筒上覆巖層壓力和地層壓力，從力學上保證井壁穩定。

（2）根據P47區塊巖性特征及地層特點，在室內評價實驗基礎上，在鉆井液中加入足量的抑制劑，防止泥巖水化膨脹剝落，加入足量的降失水劑，最大限度地減少鉆井液濾液進入到地層中，讓鉆井液在井筒壁上形成致密、光滑的泥餅，從化學上保證井壁穩定。

（3）除了從力學上和化學上保證井壁穩定以外，我們還在操作上進行細化。主要是在起鉆和下鉆嚴格控制速度，每次下鉆到底以后都緩慢開泵，使鉆井液正常返出后在逐漸提高泵排量，避免因壓力激動和抽吸引起井壁失去穩定。

3 結論與認識

（1）P47-X3井三層套管的井身結構和三段制井眼軌跡設計是保證該大位移定向井施工成功的必要條件。

（2）在增斜段選用1.25°螺桿，穩斜段采用1.0°螺桿，并配以合適的技術措施，保證了井眼軌跡光滑和準確中靶。

（3）施工中采用合理的降摩阻扭矩技術和井壁穩定技術，是該井施工安全、高效的關鍵。

參考文獻：

[1]祖峰.D2-19大位移定向井鉆井應用技術[J].西部探礦工程，2002年第1期.

[2]宋學義，張洪林，朱業耘，等.遼河灘海海南15-3大位移定向井設計與施工[J].特種油氣藏，2003年8期.