石油定向井钻井轨迹控制技术探究

井眼轨迹控制技术是定向井钻井施工过程中的关键性技术。近年来,随着测井技术与随钻测量技术的改进,井眼轨迹控制技术不断完善,在很大程度上提高了定向井钻井井眼轨迹控制水平。定向井钻井过程中,直井段、造斜段以及稳斜井段,所采取的井眼轨迹控制技术也有所不同。本文主要对石油定向井钻井轨迹控制技术进行了分析。     

页岩气井工厂防碰绕障井眼轨迹控制技术

涪陵页岩气采取井工厂水平井开发模式,井眼防碰是提高钻井效率的重要措施。针对工区井网布置密集、地质构造复杂、直井段易斜,易导致同平台井之间直井段防碰压力大,不同平台井之间轨迹交叉等难题,施工中采用直井段防斜打直技术、防碰预控技术及三维绕障轨道设计和轨迹控制技术,有效控制井眼轨迹,达到优质钻井的目的,为后续页岩气井工厂安全、顺利施工奠定了良好基础。     

大斜度定向井钻井的优化设计研究

通过对井身结构、井眼轨迹、钻具组合、钻柱力学、钻井液、固井等技术的优化设计,优选出符合高陡构造区页岩气勘探的大斜度定向井钻井工程设计方案,建立工区的地层压力剖面和钻头选型方案,在直井段采用防斜打直、造斜段开展复合钻井、目的层段引用旋转导向钻井、油基钻井液等技术,能够缩短钻井周期,提高钻井效率,实现优快钻井。     

“井工厂”作业时直井段防碰设计与控制探讨

“井工厂”在石油开采中已得到广泛应用,特别是非常规油气资源的勘探和开发,能实现钻完井批量化和流水线施工,有效提高作业效率,降低作业成本。但由于井间距普遍较小,直井段轨迹受诸多因素影响不能完全钻直,与邻井的碰撞风险很大。指出了在应用“井工厂”技术时,为保证钻井绝对安全,直井段施工不仅要严格控制井斜角,同时还应控制水平位移;探讨了设计的最小井间距与纠斜点处的井斜角、水平位移以及允许的最大狗腿度等因素间的关系;提出了在直井段允许的最大狗腿度和水平位移的限制条件下对井斜的控制要求。以X 平台的丛式井为例,说明了如何限制丛式井直井段的井斜和水平位移,以及当碰撞风险出现时如何采取纠斜控制措施防碰。     

单弯单稳钻具结构在定向井中研究与应用

吐哈定向井钻井技术自1992年开始发展．到2004年走向成熟．完善了在各区块单弯双稳钻具结构的应用．该套钻具在常规定向井中实现了直井段-定向段-稳斜段的一趟钻工程，简化了施工工序，缩短了钻井周期，但在实现快速钻井的同时也出现了一些局限性．主要包括以下两个方面：     

复合钻井防斜打快技术研究与应用

在对复合钻井防斜打快机理进行研究的基础上,利用专门的复合钻井导向力计算分析软件SABHA研究了井斜角、稳定器间距、钻压和螺杆弯角等主要结构参数对复合钻井合导向力的影响,设计了444.5mm和311.2mm井眼复合钻井防斜打快钻具组合,并在东海某区块进行了现场试验。复合钻井防斜打快技术不仅可以在直井钻进中实现防斜打快目的,而且可以实现定向井轨迹的连续控制,并且能够大幅度提高钻井速度,减少起下钻次数。复合钻井防斜打快技术在海上油田具有广阔的应用前景。     

降斜防斜控制技术

防斜打直的传统作业方法是采用慢速的轻压吊打法。随着水平井钻井技术的发展,导向钻井控制井斜及连续控制工艺已应用在定向井和直井中,但增加了钻井成本。要实现降斜打快、防斜打直的目标,必须突破“轻压吊打”的传统观念束缚,采用新的降斜防斜技术。文中从分析井斜原因入手,提出采用钟摆钻具大钻压降斜和光钻铤大钻压防斜的技术手段,以及公转法防斜的基本技术特征,通过几十口定向井实钻证明这些方法是可行的。该技术成倍提高机械钻速,具有推广实用价值。     

河南油田张店易斜地层大斜度井张3103井的设计与施工

介绍了河南油田张店易斜地层大斜度井张3103井的地质设计与工程设计情况,给出了施工中的难点,介绍了直井段,造斜、调整方位段及稳斜段的井眼轨迹控制方法。针对张3103井为大斜度双靶定向井存在的井壁稳定、井眼净化等问题,二开后选用聚合物润滑防塌泥浆体系。最后介绍了张3103井安全钻进的技术措施。     

大斜度长裸眼定向井钻井完井技术

介绍了临盘油田商25-斜172大斜度长裸眼双靶点定向井各井段施工技术，胺盐聚合物钻井完井液的技术要点及固井作业技术措施，探讨了大斜度长裸眼定向井井身轨迹控制，钻具组合优选，压差卡钻处理，岩屑携带及固井作业等问题，并有针对性地提出了相应技术措施。     

反钟摆防斜打快技术在江苏油田的应用

江苏油田属于复杂小断块油田,在直井段存在打不直、机械钻速慢的现象。常规钟摆钻具组合以牺牲钻井速度和钻井效益为代价来防斜。介绍反钟摆钻具组合防斜打快机理及其钻柱受力分析的影响因素,反钟摆钻具组合受稳定器位置和尺寸的影响。通过江苏油田现场应用情况分析,并与同一区块邻井相同井段没有使用该钻具组合的钻进效果情况对比,实践表明,反钟摆钻具组合解决了防斜打快的瓶颈问题,由于解放了钻压,充分发挥钻头的攻击性,提高了作业效率,缩短钻井周期,使钻直与钻快统一起来。对控制井斜,提高井身质量具有一定的指导意义。     

加蓬SAWZ-10井大斜度长裸眼定向井钻井技术与实践

SAWZ-10井是部署在加蓬共和国G4-188区块上的大斜度、大位移、长裸眼、三开制双靶定向探井,设计斜深2 701.98 m,垂深2 312.45 m,水平位移1 106 m。通过优选钻井工艺技术方案,全井仅用34天安全完钻,比同地区相同难度的定向井提前17天完钻,缩短钻井周期32%,取得了良好的经济效益和社会效益。介绍了SAWZ-10井防止上部浅层松散地层井壁垮塌的钻井液技术和钻井工艺技术、井身结构优化技术、直井段防止钻柱振动及高效防斜打直技术、斜井段井眼轨迹控制技术、MWD无线随钻测量技术和牙轮钻头配井下动力钻具组合的导向钻井技术以及防止钻柱黏卡技术的成功应用。SAWZ-10井钻井技术实践成果对今后施工同类型井,具有借鉴意义。     

中原油田小位移井综合防斜技术

利用定向井技术，在中原油田小位移限主位直井钻井工艺中，获得经济效益。文中认识到：井位优选技术是小位移直井，保证井身质量的重要前提，搞好邻井调研、掌握区块自然造斜规律是井位优选的基础；优选人组合及钻井参数，是小位移井防收斜的重要内容；利用动力钻具扭方位，是保证井身质量的补救手段。通过１９９５年１５口井的应用，获得显著经济效益。     

空气锤钻井技术在定向井中的应用

空气锤钻井技术用于直井钻井可以提高机械钻速和防斜纠斜,同时也可用于定向井和水平井中,以提高机械钻速和缩短钻探周期。为此,介绍了国外空气锤钻井技术在定向井中的应用,包括自回转式空气锤钻井技术和空气螺杆马达驱动式空气锤定向钻井技术,分析其在油田的应用效果,以期对国内空气锤定向钻井技术提供技术参考。     

川西首口水平深井钻井难点与技术措施

通过对川西首口水平深井X21-1H井的分析,介绍了该区块钻水平井存在直井段防斜难度大、斜井段及水平段钻井液携砂困难、地层可钻性差及井控风险大等难点。针对上述难点,从井眼轨迹控制技术、钻具组合的选择、钻井液性能优化及配套快速钻井技术等方面介绍了该井所采用的主要钻井技术。认为直井段的防斜打直、良好的井眼轨迹以及钻井液优良的携砂护壁性是钻水平井成败的关键。     

川东北地区井斜因素与防斜打快技术方案

直井钻探井眼易斜是制约我国川东北地区钻井速度的主要技术难题之一。分析认为地层倾角大、岩性变化大、岩石可钻性级值高以及钻井方式单一、技术措施不合理是易发生井斜的主要因素。推荐利用φ279．4大尺寸钻铤塔式钻具组合、“PDC＋单弯马达＋MWD”复合钻进、利用地层自然造斜规律以及采用自动垂直钻井技术等技术方案进行现场应用,试验效果较好。建议充分利用地层自然造斜规律,通过改变井口位置,将直井改变为定向井钻探,有效减小施工中井斜问题的困扰,提高钻探效率。     

定向井轨迹设计与控制初探

定向井钻井技术已经成为国内外各大油气田应用的一项成熟技术,文章从定向井轨迹设计原则出发,对定向井轨迹类型选取、定向井轨迹控制中的直井段、增斜段和稳斜段进行了细致探讨,以期为定向井从业人员有所帮助。     

临盘油田PDC钻头防斜打快钻具组合优化及应用

临盘油田地层软硬交错频繁,直井井斜问题突出、钻井效率低。为了充分发挥PDC钻头在软到中硬地层中钻速和进尺方面的优势,在提高钻速的同时确保直井防斜打直,应用钻头与地层相互作用模型,以钻进方向角作为钻进趋势判别指标,模拟分析了稳定器位置和钻压对钻进趋势的影响规律,优化设计出了适用于临盘油田直井的PDC钻头防斜打快钻具组合,并对钻压及钻头转速进行了优选,钻压优选为50~70 kN,钻头转速优选为100 r/min以上。PDC钻头防斜打快钻具组合在临盘油田7口井进行了现场应用,结果表明,该钻具组合防斜打直效果好、钻进速度快、起下钻次数少、钻井成本低,能够满足临盘油田直井或定向井直井段防斜打快的要求。      

防托压冲击器在盘40斜501井的应用

为了解决临盘油田40块区域内定向井长稳斜段的托压问题,提高机械钻速,缩短建井周期,试验应用了防托压冲击器。通过防托压冲击器水平井模拟试验,验证了其在水平井、定向井应用的可行性,并进行了性能参数测试及寿命评价试验。测试结果表明,防托压冲击器的冲击力为20~160 kN,冲击频率为8~20 Hz,工作寿命达120 h以上。依据施工井钻井设计,模拟计算了应用井段的钻柱摩阻,在此基础上优化了钻具组合及钻井参数。3套防托压冲击器在盘40-斜501井进行了3井次现场试验,总进尺1 080 m,降摩减阻提速效果明显,防托压冲击器的井下有效工作寿命均达到了100 h以上。应用结果表明,防托压冲击器是解决水平井、定向井长井段托压问题的有效工具。      

曲104块大斜度井钻井技术实践

介绍了临盘地区曲１０４块２０多口大斜度井钻井施工情况。总结分析了曲１０４块大斜度井直井段、造斜段、稳斜段井眼轨迹控制技术要点以及井下安全钻井措施。     

定向井井史中应增加记录的几项内容

从实际角度出发，对定向井井史资料方面存在的问题进行分析，并提出增加和改进定向井造斜（扭方位）、钻井组合、分井段技术、丛式井组完井、中靶与实钻油层、测斜等有关项目的内容表格，对井史资料的收集有一定的参考价值。