鄂西渝东地区定向钻井速度影响因素分析及对策
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第２３卷第４期
２０１３年１２月 江 汉 石 油 科 技
ＪＩＡＮＧＨＡＮ ＰＥＴＲＯＬＥＵＭ ＳＣＩＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮ０Ｌ０ＧＹ Ｖｏ１．２３ Ｎｏ．４
Ｄｅｃ．２０ｌ３
鄂西渝东地区定向钻井速度影响因素分析及对策
文 涛，马建辉，黄军辉
（中国石化江汉石油管理局钻井一公司，湖北潜江４３３１２１）
摘要：随着鄂西渝东地区非常规油气资源的进一步开发，大斜度井、水平井已成为该区块提高产量的 主要手段。鄂西渝东区块定向钻井存在着地层可钻性差、直井段易斜、水平井造斜段摩阻大、小井眼长水平 段轨迹控制难等难点，严重影响了定向钻井速度。从优化井眼轨迹、完善常规防斜打块技术、优选￣－ｇ－． 组合等方面提出了有针对性的技术措施，现场实施具有较好的效果，为提高该区块定向速度提供了宝贵经 验。 关键词：非常规；定向钻井；井眼轨迹；防斜打快；鄂西渝东
鄂西渝东天然气勘探区域地处鄂渝两省市交界 的山区，石油天然气分布较广，近年来已成为非常
规油气资源勘探开发主战场。根据鄂西渝东地区油
气藏特点和气田整体开发部署方案，对老井、新井
大规模应用了水平井钻井技术。目前，鄂西渝东地
区定向井、水平井的施工数量逐年增多，部署的大 多数井都需要进行定向施工，特别是水平井施工已 成为常态化。但是由于各种因素的制约，鄂西渝东
地区定向施工速度长期以来处于较慢的状态，这与
目前提速提效的总体目标是相违背的，必须对影响
定向施工速度的因素进行分析，并在其基础上提出
相应的解决措施，以达到提速提效之目的。
１定向速度影响因素分析
鄂西渝东地区非常规能源开发目前已进人实施 阶段，已施工的页岩气、致密砂岩气水平井均获得
了较高产能。受制于气藏特点，水平井施工遇到了
一些难题，对提高定向施工速度造成了影响。
１．１气藏埋深浅，造斜难 设计水平井剖面时，必须选择较浅造斜点，且 地层为砂泥岩互层，定向施工存在造斜率偏低、造
斜率变化大，页岩段造斜率不清的困难。
１－２大位移水平井摩阻扭矩大 大位移水平井由于水平延伸距离长，井下钻具
受重力作用， “躺”在下井壁处，由于接触面积 大，钻进时摩阻扭矩极大，钻压难以有效施加到钻
头上。
１．３小井眼长水平段轨迹控制难
小井眼水平段钻进，由于钻柱柔性强，水平段 难以稳斜钻进，控制井眼轨迹难度较大，且小尺寸 的井下动力钻具使用寿命较短，这些都是影响小井
眼长水平段穿行速度的因素。
２提高定向施工速度的措施
在分析影响鄂西渝东地区定向井施工速度因素
的基础上，必须制定出有针对性的解决方案，才能
达到提速的目的。我们从优化井眼剖面设计、完善
防斜打直技术、优选造斜钻具组合等方面人手，形
成一套适合鄂西渝东地区定向施工提速的技术措 施。
２．１优化井眼轨迹 通过分析鄂西渝东地区定向井、水平井施工情 况，发现普遍存在的一个问题是造斜段钻具在井内
摩阻较大，造成定向施工时速度得不到保证。对于
水平井来说，为降低摩阻和改善钻具在井内的受力
状态，在设计井眼剖面时必须考虑以下因素：
第～作者简介：文涛，男，毕业于长江大学油气 井Ｔ程专业，硕士研究生，工程师，现从事定向井技术 服务工作。
・３４・ 江 汉 石 油 科 技 第２３卷
图１建密ＨＦ一１井设计轨道与实钻轨迹
（１）造斜段造斜率设计较低，且造斜率逐渐 上升，可有效降低造斜段井眼摩阻并改善钻具受力
状态” 。
（２）该区块常规水平井造斜段至目的层均为 碳酸岩地层，岩石硬度级别高，岩石可钻性差，井
眼轨迹控制井段长，如何提高造斜段和水平段的机 械钻速，也应是剖面设计需要考虑的问题。
（３）非常规能源水平井主要目的层为须家河
组和飞仙关组，垂深较浅，浅层造斜必须对造斜率 进行控制，否则定向施工时井下摩阻增大将导致 “托压”严重，影响定向速度和效果。
根据以上特点，我们在设计水平井井眼剖面 时，按最低造斜率进行设计，以降低井眼曲率。如
建密ＨＦ一１井，根据计算，中靶最低造斜率为ｌ９。 ／ｍ，在实际施工时，首先摸清螺杆实际造斜率，再
结合复合钻进控制定向井段的全角变化率，最终实 现井眼轨迹的平滑。
２．２完善常规防斜打快技术 鄂西渝东地区属于高陡构造，直井段易发生井 斜。控制井斜是减少定向施工，提高钻井速度的必
经之路，但常规的轻压吊打不能满足提速的要求。 因此我们必须从钻具组合上人手，设计合理的钻具 组合以满足防斜快打的要求。防斜钻具组合一般采
用钟摆钻具组合和塔式钻具组合口 。
２．３优选造斜钻具组合
在鄂西渝东地区定向井施工中，采用钻头＋螺 杆钻具组合，通过复合钻达到增斜目的。这种新的
钻具组合有以下优点：
（１）在复合钻进时是一种增斜钻具，增斜率 比较稳定，可达到０．０４～０．０６。／ｍ。通过复合钻自 然增斜，可大幅度减少定向工作量和定向进尺，极
大地提高钻井速度。 （２）采用复合钻进使井眼轨迹更加平滑，能 够保证钻井后续施工、电测和固井等作业的顺利进
行。 （３）井下工具进一步简化，减小了井下摩 阻，保证了定向施工顺利进行，同时也提高了定向
施工的速度。
２．４提高浅层造斜率的对策
（１）增大钻头水眼，提高钻头水眼的当量面
积。 （２）初始造斜时，降低泵压，减少对井壁冲
蚀。 （３）采用比设计大一级的单弯螺杆。
（４）初始造斜段不划眼，保证初始井斜角稳 定。 （５）采用小钻压（１０ ２０ｋＮ），低转速，控
制机械钻速 。
３现场应用效果
建密ＨＦ一１井是鄂西渝东第一Ｅｌ致密砂岩气水平
井，设计目的层Ａ靶垂深８０８ｍ，Ｂ靶垂深８１４ｍ，设
计水平位移９２０ｍ。该井井眼轨迹控制的根本目的是 在确保中靶的前提下，务必使井眼轨迹平滑，为顺
利下人完井管柱奠定基础。 直井段下人刚性满眼钻具组合，较好的控制了
井斜，直井段最大井斜为１．５。。增斜段下入钻具组 合 ２４１．３ｍｍ钻头＋中１９７ｍｍ×１．
２５。单弯螺杆＋ 第４期 文涛等：鄂西渝东地区定向钻井速度影响因素分析及对策 ・３５・
２３６ｍｍ扶正器＋ １７７．８ｍｍ无磁钻铤×１根＋ ＭＷＤ悬挂短节＋无磁短节＋ １５８．８ ｍｍ钻铤×６Ｊｇ￣：
＋ １２７ｍｍ￣［１重钻杆×１５根十 １２７ｍｍ钻杆，井斜
达￣１］３０。后使用倒装钻具组合。在造斜过程中，严 格按照设计造斜率１９。／１００ｍ来进行控制，采用滑
动钻进为主、复合钻进为辅的钻进模式，保证了经
验轨迹平滑，减小了钻柱的摩阻和扭矩，同时及时 进行待钻井眼的校正设计，人靶前加密测斜，确保
了Ａ靶点的矢量中靶。 水平段采用 １５２．４ｍｍ钻头＋（１）１２０ｍｍ×０．５。 单弯螺杆＋ １４９ｍｍ扶正器＋ １２０ｍｍ无磁钻铤×
ｌ根＋ＬＷＤ组件＋（１）８８．９ｍｍ无磁承压钻杆＋
８８．９ｍｍ斜坡钻杆×６０根＋ｑｂ８８．９ｍｍ￣Ｈ重钻杆×３０根 ＋ ８８．９ｍｍ斜坡钻杆的钻具组合。根据小直径钻具 柔性强，对钻压极其敏感的特点，通过钻压调整钻
具组合的造斜率，达到了稳斜钻进的目的。
完井管柱的安全顺利下人，说明本井井眼轨迹 控制完全达到了预期目标。该井设计轨道与实钻轨
迹图如图１。
４结论与认识
（１）井眼轨迹必须在满足中靶要求前提下， 尽可能实现较低全角变化率，减小井下摩阻。
（２）所选钻具组合必须满足井眼轨迹要求。 直井段采用钟摆或塔式钻具组合，控制井斜，避免
直井段纠斜；造斜段可采用不带扶正器，多打复合 钻少定向的方法来使井眼轨迹平滑。
（３）稳斜段尽可能选择小度数的单弯螺杆。 大度数的单弯螺杆稳斜效果较差，通过欠尺寸扶正
器和小度数的单弯螺杆配合，可以实现微增斜效
果，减少定向施工。 （４）提高浅层定向造斜率。包括增大钻头水
眼，提高钻头水眼当量面积；初始造斜时，降低泵 压，减少对井壁冲蚀；采用比设计大一级的单弯螺
杆；初始造斜段不划眼，保证初始井斜角稳定；采 用小钻压，低转速，控制机械钻速。
参考文献
［１】祁宏军，振来，唐志军等．金平ｌＹ（长水平段水平井的设 计与施工【Ｊ】．中外能源，２０１０，１：５６—５９． 【２】殷朝阳，柏景海，何俊才． ．天然气工业，２０００，ｌ：５０—５３． ［３１王学俭，浅层定向井连续控制钻井技术ＩＪ】．石油钻探技术， ２００４．５：６２－６３． （编辑胡素梅）
（上接第３２页Ｊ 定向降斜后，新钻井眼还会沿着降斜趋势前进，应
该小钻压３０ ４０ｋＮ钻进一段进尺后再恢复正常钻 压，这样就能够维持一段降斜趋势，较好地发挥
“井眼曲率效应”，同时减少了定向降斜的时间。
（４）钻压控制法：小井眼轨迹控制对钻压很 敏感，由于水平段都是在油气藏砂岩中穿行，大多
数情况下，小钻压降斜时，加大钻压就稳斜，更大
钻压就增斜。具体定量加压多少应根据不同地层试 钻压得出。 由于水平段采取了上述４种有效的方法，稳斜
效果好，井眼轨迹始终沿着９０。±１。穿行了
６１ １ｍ，气层钻遇率１００％，并且井眼轨迹平滑，创
造了江汉油田小井眼水平井水平段最长记录。见图
２
４试验效果 （１）应用小井眼长水平段技术完全能满足致
密砂岩气藏多级分段压裂的完井要求。建密ＨＦ一１井 先导试验成功，为江汉油田勘探开发非常规油气藏
提供了宝贵经验。
（２）该井应用了“长水平段多级分段压裂技 术”进行完井作业，下人完井管柱的同时，需要下 人６个 １４７．８ｒｎｍ的裸眼封隔器，环空间隙仅为
２．３ｍｍ，模拟通井摩阻小于３０ｋＮ，确保了长水平段 完井压裂管柱和裸眼封隔器的安全顺利下人。
（３）应用地质导向钻井技术，使井眼轨迹控 制精度及圆滑度极高，实现了精准着陆油气藏的控
制，气层钻遇率１Ｏ％，获得了高产工业气流。
（４）采用硅酸盐水基钻井液替代国外常用的 油基钻井液，不仅节约了大量的钻井成本，而且有
效地解决了摩￣ｆｔ３ｖ，气侵，防塌等技术难题。
（编辑胡素梅）
