春风油田车排子区块水平井轨迹控制技术

２０１４年９月　第２８卷第３期　中国石油大学胜利学院学报　

Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　ＳｈｅｎＳｉ　Ｃｏｌｌｅｇｅ　Ｃｈｉｎａ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ　Ｓｅｐ．２０１４　

Ｖ０ｌ＿２８　Ｎｏ．３　

ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３－５９３５．２０１４．０３．００３　

春风油田车排子区块水平井轨迹控制技术　董　燕　，李　波　（１．中国石油大学胜利学院油气工程学院，山东东营２５７０００；２．川庆钻探油建公司电气仪表安装公司，四川成都６１００００）　［摘　要］　针对新疆春风油田车排子区块油藏埋深浅、地层成岩性差、上部地层极易坍塌缩径等地质特点　和区块水平井设计时防碰难度高、靶前距小、造斜点浅、造斜率高、轨迹控制难度大等问题，总结得出了该区块浅层　水平井施工和轨迹控制的难点，并提出了相应的技术措施，为该区块后续开发采用同类技术提供了借鉴。　［关键词］　春风油田；水平井防碰；水平井轨迹控制　［中图分类号］ＴＥ２４３　［文献标识码］Ａ　［文章编号］１６７３－５９３５（２０１４）０３—０００７—０２　

１车排子区块地质特点　车排子区块是春风油田主要产油区。属准噶尔盆　地西部隆起带次一级的构造单元。目的层位于白垩　系吐谷鲁群组，油藏为受构造控制的岩性稠油油藏。　区块压力系数０．９６，地层压力４．３　ＭＰａ，地层温度２８　℃。该区块构造整体呈北西方向超覆，向南东倾没，　比较平缓，倾角１。～２。，顶面埋深４２５～６１０　ｍ。储层　砂体岩性为棕褐色中、粗砂岩、含砾中、粗砂岩为主、　夹薄层灰色灰质粉细砂岩。孔隙度平均为３５．２％，渗　透率平均为９　３０６×１０　Ｉｘｍ　，为高孔、高渗储层。砂　体粘土矿物含量３％～８％，相对含量低。储层油藏　埋藏浅，厚度薄，均厚度５　ｍ左右。　

２钻井工程中的难点及解决方案　２．１钻井工程难点　（１）该区块油层构造复杂，储层埋藏浅，地层成　岩性较差且伴有大段砂泥岩互层，多有不整合面、断　层面。开发以浅层水平井为主，由于上部地层构造　松软，设计造斜点浅，开始定向时，会出现实际造斜　率低于设计值的现象。　（２）水平井定向段造斜率一般在７￣／３０　ｍ左　右、设计位垂比大，靶前距较小，轨迹中靶要求很高，　一般要求靶半高０．５　ｍ．个别特殊井位甚至要求半　高０．２５　ｍ。靶半宽２．５　ｍ，高精度的设计要求对于浅　层水平井而言，加大了井身轨迹控制的难度。　（３）现有测量仪器盲区较长，达１９　ｍ，进入目的　层后，油层疏松，为调整井斜、方位带来很大风险。　（４）受地面条件限制，该区块水平井多为２—５　口的丛式井组，增加了防碰难度。　（５）完钻后固井要求水泥浆返至地面，固井质　量难以保证。同时造斜率大、套管附件多、下套管　困难。　２．２优化后的施工方案　２．２．１优选钻具组合　车排子区块设计井造斜点较浅，一般为１６０—　２００　ｍ．储层垂深为４６０～５００　ｍ，设计水平段２００　ｍ。　因钻铤刚性较大，不适合造斜率较高的井，因此，优　选刚性较差的加重钻杆来代替钻铤入井，解决钻进　时加压问题，起钻下导向钻具时，倒置加重钻杆，保　证导向钻进时的钻压传递。　２．２．２优选动力钻具　车排子区块水平井设计造斜率为（２３。～３０。）／　１００　ｍ．造斜点浅，弯度小的动力钻具很难达到设计　造斜率，因此，选用弯度为１．７５。的偏心动力钻具，　前期基本能够达到造斜率的要求，后期油层钻具能　够达到稳斜效果。　

［收稿日期］２０１４—０４—２３　［作者简介］董燕（１９７９一），女，山东淄博人，中国石油大学胜利学院油气工程学院助教，主要从事油气田开发研究。　

７　第２８卷　中国石油大学胜利学院学报　２０１４年第３期　２．２．３井身轨迹优化　根据车排子区块地层特点，优化水平井的施工　剖面，按照“先低后高再低”的原则，前期造斜率不　能太高，到达一定井深后，造斜率适当增大，快进入　油层时，考虑到轨迹调整和油层垂深不确定等因素，　设计造斜率要低一些。通过优化井身轨迹。既有利　于轨迹的控制，又利于地质导向仪器的安全。　２．２．４施工参数优化　确定合适的排量，既能保证仪器正常工作和钻　井液的携岩性，又保证前期造斜率能够到达设计要　求Ｉ】］。在增斜段，钻压控制在６—８　ｔ，通过控制钻　压，确保工具面稳定，保证造斜率；水平段，采用大钻　压８—１０　ｔ，复合钻进，既可以提高钻速，又能稳斜。　２．２．５提高钻井液性能　通过固控设备等降低钻井液含砂量，提高钻井　液性能，从而提高钻速［２］，保证施工安全和后期测　井、下套管等工艺的顺利进行。　３水平井轨迹控制　３．１一开直井段控制　该区块地层自上而下依次为西域、独山子、塔西　河、沙湾、吐谷鲁群组等。上部西域组，岩性主要为　灰色含砾细砂岩、灰色细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩　与灰色泥岩、砂质泥岩不等厚互层，因此不适用　ＰＤＣ钻头作业，故选择高转速的三牙轮钢齿钻头。　一开直井段采用塔式防斜钻具组合：　３４６．１　ｍｍ牙　轮钻头＋１７７．８　ｍｍ无磁钻铤（ＮＭＤＣ）×１根＋　１７７．８　ｍｍ钻铤（ＤＣ）×５根＋　１２７．０　ｍｍ斜坡钻　杆。尽可能控制直井段井斜＜１。，为二开定向段施　工打好基础。　３．２二开直井段控制　二开之前．进行定向施工预案、防碰预案的设　计，同台井防碰是二开直井段施工的重点，需要上提　或者下压造斜点．使同井组所有的井处于不同的定　向点，开钻前详细了解周围井注气情况，对３００　ｍ以　内的注气井按管理局相关文件要求及时停注。直井　段钻完后，在起钻之前进行电子多点测斜，确保井眼　满足设计施工要求。二开直井段钻具结构：　ｑ￣２４１　ｍｍ　ＨＡＴ１２７钻头＋　１７７．８　ｍｍ无磁钻铤　（ＮＭＤＣ）１根＋　１７７．８　ｍｍ钻铤（ＤＣ）×６根＋　ｑｂ１２７．０　ｍｍ钻杆。钻进参数：钻压６Ｏ～８０　ｋＮ，转　盘转速４０　ｒ／ｍｉｎ、排量２８～３０　Ｌ／ｓ。　８　３．３二开定向段的轨迹控制　由于上部地层成岩性差，造斜率低，故采用　１．７５。动力钻具进行定向造斜，钻具组合：ｑｂ２４１　ｍｍ　ＨＡＴ１２７钻头＋＠１９７　ｍｍ动力钻具（１．７５。）＋回压凡　尔接头＋ｑｂ１２７　ｍｍ无磁加重钻杆＋ＭＷＤ无线随钻＋　１２７　ｍｍ加重钻杆×５柱＋ｑｂ１２７　ｍｍ斜坡钻杆。钻　进参数：钻压６０～８０　ｋＮ．转速５０～６０　ｒ／ｍｉｎ，排量　２７—３１　Ｌ／ｓ，泵压１２～１３　ＭＰａ；复合钻进：钻压６０～　８０　ｋＮ，转速５０—６０　ｒ／ｒａｉｎ，排量２８～３２　ｌＭｓ，泵压ｌ２　１３　ＭＰａ。大弯度动力钻具可以在定向过程中快　速增斜，有效抵消了上部地层增斜率不够所带来的　风险，滑动钻进配合复合钻进可以很好地控制狗腿　度。使轨迹保持平滑。　在排６０１一平１５１井施工中，定向段进尺１５０　ｍ，　纯钻进时间７．５　ｈ，井斜由０．４。增至３３．５。，取得了　良好的效果。本井施工中．每打完一个单根坚持反　复划眼２—３次，通过修整井壁，使井眼保持稳定，确　保轨迹平滑、井眼开放，便于下一步施工。　３．４二开导向段的轨迹控制　该地区水平井一般要求目的层垂深以上１００　ｍ　下ＬＷＤ地质导向仪器．采用ＬＷＤ地质导向技术，　随钻测量自然伽马曲线、电阻率曲线，找到油层，跟　踪油层，根据油层深度变化调整井眼轨迹＿２　Ｊ。　地质导向钻具结构：ｑｒ２４１．３　ＩＴＩＩＴＩ　ＨＡＴ１２７钻头＋　ｑｂ１９７．０　ｍｍ螺杆（１．７５ｏ）＋回压凡尔＋ＬＷＤ地质导向　＋无磁加长短节＋ｑ￣１２７．０　ｍｍ无磁承压钻杆＋ＭＷＤ无　磁悬挂短节＋ｑ￣１２７．０　ｍｍ斜坡钻杆×９柱＋　１２７．０　ｍｍ加重钻杆×５柱＋ｑｂ１２７．０　ｍｌｎ斜坡钻杆。钻进参　数：钻压６０—８Ｏ　ｋＮ，转速５０—６０　ｒ／ｍｉｎ，排量２７—３１　Ｌ／ｓ，泵压１２～１３　ＭＰａ；复合钻进：钻压６０—８Ｏ　ｋＮ，转　速５０—６０　ｒ／ｍｉｎ．排量２８　３２　Ｌ／ｓ，泵压１２～１３　ＭＰａ。　此钻具结构将加重钻杆倒置。提高钻压传递效率［３］，　随时根据导向参数调整预着陆靶点。　在目的层以上垂深４０　ＩＴＩ左右位置有１５～１７　１ＴＩ　的水层。轨迹控制中尤其注意，因其钻时可达１００　

～２００　ｍ／ｈ。根据该地区３０余口施工井经验总结，　水层钻压必须控制在８　ｔ以上，定向滑动钻进造斜　率方可达到１５。／１００　ｉｎ。出水层后进油层前需要进　行一次短程起下钻作业，保证轨迹畅通，继续倒置钻　具，提高钻井液切力和钻井参数，保证井壁稳定，清　洁井眼，保证井眼规则，利于下步施工。　（下转第２２页）　第２８卷　中国石油大学胜利学院学报　２０１４年第３期　９２　９０　８８　

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提馏温度　／℃　图４脱乙烷塔提馏温度与Ｃ３＋收率关系　

３　结束语　根据上述分析和计算，目前气体处理装置制冷　和分馏系统最佳运行区间如下：　入口压力控制在２．７５—２．９５　ＭＰａ；浅冷温度控　

制在一３０℃以下，保证深冷温度在一７８℃以下：脱乙　烷塔的塔顶压力控制在１．１０～１．１５　ＭＰａ：脱乙烷塔　提馏温度控制在４５—５０　ｃｃ。　ＨＹＳＹＳ软件模拟时未考虑环境和实际生产过　程中的诸多复杂因素．计算结果与实际情况存在一　定的偏差，不能完全作为生产运行的参数调控依据。　因实际生产中各项参数是相互影响的．在调控时要　综合考虑工况变化、环境因素和其他辅助生产设备　的影响，在保证装置安全运行的条件下．使其在最佳　工况下运行。　［参考文献］　［１］　王遇东．天然气处理与加工工艺［Ｍ］．北京：石油工业出版社，　２００７：１３４－１３６．　［责任编辑］辛艳萍　

（上接第８页）　水层以下到目的层井段为泥岩．厚度垂深２２～　２４　ｍ，岩性较为稳定，钻时８～１０　ｍ／ｈ、电阻率２～４　Ｑ・ｍ，伽马６０～７０　ＡＰＩ，在轨迹控制时，钻压１０—　１２　ｔ，定向滑动钻进时可达到２３．５￣／１００　ｍ．是调整　着陆点最有利的井段。泥岩层底部，油顶处有垂深　１～５　ｍ致密灰岩，其特征为钻时较慢，电阻率较高，　伽马波动大，增斜率会产生突变。轨迹控制中采取以　下措施：若致密灰岩较厚，超过３　ｍ，则进油层的角　度一般控制在７９。～８０。之间，若致密灰岩较薄３　ｍ　以内。保证油层着陆井斜角度在８０ｏ　８２ｏ的最佳区　间。由于ＬＷＤ地质导向测斜盲区为２２　ｍ．因此必　须对井底的井斜进行合理的预测，控制井眼轨迹。　进入油层后钻时较快８０～１００　ｍ／ｈ。电阻率　２０—４０　Ｑ・ｍ之间，伽马５Ｏ～６０　ＡＰＩ之间．地层比　较稳定，轨迹控制主要以复合钻进为主，采取加大钻　压、增加转速，来保证稳斜效果，使轨迹持续在靶区　范围内穿行。排６０１一平２６３井，人靶井斜８８．５。，水　平段１９８．６　ｍ．定向滑动钻进仅５　ｍ，通过钻压调整　井斜有效保证了水平段的顺利穿行。　２２　４　结　论　（１）由于造斜点较浅，地层软，小弯度动力钻具　无法达到设计造斜率，因此选用１．７５。偏心动力钻　具，配合ＨＡＴ１２７三牙轮钻头，能够很好的保证造斜　率和钻进速度。　（２）通过优化设计轨迹，优选钻具结构，施工中　加密测斜，在水层、致密层、油层等造斜率异常地层，　提前做好施工预案，在施工过程中，优选钻进参数，　从而达到控制轨迹平滑的目的，满足设计要求。　（３）ＬＷＤ地质仪器，测斜盲区较长。在条件容　许的前提下，宜采用更加先进、近钻头端测斜仪器，　对现场高效钻达目的层有更好的作用。　［参考文献］　［１］姜仁．钻井工程［Ｍ］．北京：石油工业出版社，１９８７：１３５．１５４．　［２］　谢国明，袁祥成．江汉湖区浅层大位移定向井长１０Ｘ井井眼　轨迹控制技术［Ｊ］．天然气工业，２００５，２５（１２）：６８Ｊ０．　［３］陈寿康．胜利油气区钻井地质标准设计［Ｍ］．北京：石油．＝＝Ｉ＝业　出版社，１９９６：５３—６５．　［责任编辑］时凤霞