工厂化丛式三维水平井轨迹控制难点分析

1、*工厂化丛式三维水平井轨迹控制难点分析宁金生,杨碧学,王可仁,代长灵(川庆钻探工程公司长庆钻井工程总公司,陕西西安710018摘要:工厂化丛式水平井组由同一井场三组每两口设计方位相反的六口水平井组成。本文通过分析长庆油田工厂化丛式三维水平井的特点,针对丛式三维水平井轨迹控制的难点,提出了相应的技术措施。特别对丛式三维水平井的防碰问题,扭方位井段轨迹控制等问题进行了分析。关键词:工厂化;丛式井;三维水平井;轨迹控制中图分类号:T E32+4文献标识码:A文章编号:10067981(2014080069021丛式三维水平井井组设计特点三维水平井指的是实际井口到入窗点的闭合方位与水平段靶体方位不在同

2、一条直线上的井,丛式三维水平井井组是指井组井口大于等于两口,且至少有一口井身轨迹为三维设计的水平井的丛式井组。由于水平井的靶体要求矢量入靶,入靶方位角必须和设计方位一致,而三维水平井由于井口与入靶靶点存在偏移距,这就需要在入靶前提前调整,在合适的井段从三维扭方位段变为目标垂面内二维轨迹,提高现场轨迹控制的精确性和科学性。表1为一丛式三维水平井井组中其中一口井的轨道设计数据。表1三维水平井设计数据测深(m井斜(d e g网格方位(d e g垂深(m北坐标(m东坐标(m视平移(m狗腿度(d e g/30m000000006000826000000748.717.3580.96746.443.512

3、2.069.73.52627.3417.3580.962539.6291.53575.28252.9702793.121702700120600287.3542852.4426.893602754.95142.14600308.5553082.0826.893602959.77245.99600408.0203396.1689.73603116.7500600651.3263696.1689.6903118.3800600938.670.0013996.1689.73603119.911006001226.020.0014296.1789.6903121.514006001513.370.00

4、14596.1789.73603123.117006001800.710.0012施工难点丛式三维水平井除了单口水平井具有的井身轨迹控制难点如:滑动困难,目的层深度不确定,入窗及水平段调整频繁,地层造斜率不稳定之外,还具有以下施工难点:2.1斜井段方位变化范围大,全角变化率相对较高三维水平井设计时一般在井斜40°以后进行扭方位施工,既要保证造斜率又要满足扭方位轨迹调整要求,存在较大施工困难,同时矢量中靶的难度相应增大。中半径水平井平均造斜率在百米15到30°之间,如果在大井斜井段再进行扭方位施工容易造成全角变化率过大,可能超过百米2030°。另外在大井斜井段扭方位

5、全角变化率大,施工中需要根据井下情况及时进行短起下,保证井下的安全,无形中增加了钻井周期和钻井成本。2.2稳斜井段长,相比直井段控制难度增大由于三维水平井存在偏移距的特点,为了实现矢量中靶,需要提前对直井段进行定向控制,利用稳斜段小井斜扭方位较为容易的有利条件在较长井段范围内完成部分偏移距的消除,这就需要控制大段的小井斜稳斜井段,井斜10到15度控制井段长达2000多米。2.3防碰形势严峻由于工厂化丛式井的九口井在同一个井场,已经开发完成的3口直井与设计施工的水平井井口间距多在20m以内,加上同一排相反方向的两口水平井需要在稳斜段消除偏移距,造成直井段、稳斜段和增斜段同时存在防碰问题。2.4井

6、下情况复杂三维水平井造斜段地层较浅,岩性较为疏松,962014年第8期内蒙古石油化工*收稿日期:2014-03-10加之狗腿度过大,岩屑携带困难等,在下钻的时候容易遇阻和出现新井眼。对井斜3070°的岩屑的携带困难井段,如果狗腿度偏大,岩屑携带将更加困难。因此在施工过程中也容易出现复杂的井下情况。3技术措施3.1提前造斜,利用小井斜稳斜段完成偏移距轨迹控制为减少大偏移距给钻井施工带来的风险.我们利用气井水平井直井段较长的优势,将常规在斜井段完成的扭方位工作,在直井段使用适当的钻具结构进行三维轨迹控制,在井斜角很小时完成部分轨迹控制,实现尽可能大的偏移距离,使斜井段需要的偏移距离变短,

7、避免在大井斜井段既要增斜又要大范围扭方位的矛盾,有利于增斜井段施工,降低了水平井施工风险。3.2合理优化钻具组合,保证稳斜段施工在丛式水平井组稳斜段施工中,要合理选择钻具组合,保证稳斜的效果,尽量减少滑动,使井身轨迹尽可能平滑。选择使用四合一钻具,配197螺杆,两扶正器间距离11米左右,扶正器外径238m m左右。此钻具组合在延安、延长组、纸坊组、和尚沟组,复合稳斜微降,平均每单根根降0.1°左右,复合100到200米左右需要进行斜滑动,滑动4米增斜1.5°左右,调整工作量不大,能够保证井眼轨迹的平滑。3.3做好防碰预案制定,严格控制直井段和稳斜段井身质量、优化井身轨迹设计

8、水平井直井段的井身质量直接影响丛式井的防碰、斜井段和水平段的轨迹控制及施工速度如直井段位移较大将会使井眼间距变小,增加了防碰的难度,为此,在表层、直井段施工中,必须加强防斜打直技术措施,确保直井段井身质量。在稳斜段施工中,要对本井和邻井数据及时预算。认真分析已完成井和未施工井的设计情况,有防碰趋势时要提前做出调整,必要时采取提前定向,造侧位移或负位移的方式进行防碰。做好井组的整体设计和各井队的资源共享。按照井组各井轨迹,做好总体的井组设计,根据各井的施工进度,提前做好预算,避免出现在斜井段防碰的问题,在设计阶段减小防碰及施工的难度。同时在施工前,合理安排施工顺序,降低施工难度。3.4增斜段及时

9、修正方位,实现准确入靶由于稳斜度已经做了大范围的方位调整和减小偏移距,在增斜井段只需要在增斜的同时对方位进行微调,使其在入窗前与水平段设计方位保持一致,实现矢量入靶。需要注意的是应该在增斜率较小处及时调整方位,避免井斜方位同时调整,造成造斜工具无法实现,轨迹失控的情况。3.5保证钻井液性能和严格施工措施钻井液要维护较高的性能,保证井壁稳定、携岩、润滑等效果,这是保证井下安全最主要的条件。根据井下情况及时进行短起下作业。起下钻时严格遵守操作规程,避免出现复杂情况。4结论丛式三维水平井井组的施工中,表层要按照规定测斜,保证数据准确性,做好防碰扫描。通过严格控制直井段的井身质量或提前进行定向,造侧位

10、移或负位移的方法进行防碰。根据丛式三维水平井井组直井段长的特点,采取小井斜稳斜段消除偏移距。在直井段和斜井段之间加入一个小井斜的稳斜段,采取表层-直井段-稳斜段-增斜段的剖面形式,在井斜较小时扭方位,提前调整轨迹,减少后期方位角特别是入油层前方位角的变化。做好井下安全措施。丛式三维水平井井身轨迹复杂,狗腿度普遍较高,岩屑携带较为困难,施工中要保证钻井液性能,及时进行短起下作业来保证井下的安全。在类似的丛式井组设计时,在条件允许的情况下适当增加井间距,降低防碰的难度。同时适当增加靶前距,减小三维水平井的狗腿度,从而降低施工难度,确保井下安全。参考文献1田逢军,王万庆.长庆油田中半径三维水平井环平3井钻井技术J.石油钻采工艺,2009,31(6:2731.2王万