三维水平井钻井技术浅析.doc

三维水平井钻井技术浅析摘要：三维水平井目前已经被广泛应用于钻井工程中，对单井产量的提高、降本提效有很大的促进作用本文通过分析三维水平井轨迹控制特点，改变只在斜井段进行轨迹控制的传统模式，在直井段使用适当的钻具结构进行三维轨迹控制降低水平井施工风险，为三维水平井施工提供建议1 关键词：钻井工程；三维；水平井；钻具结构；轨迹控制概述合理的轨道设计是三维水平井快速钻进的重要前提，以往三维水平井的轨道设计，是在增斜段同时集中进行井斜和方位的调整，这就使增斜段狗腿度严重，制约定向效率，也对后期作业产生影响目前对全井眼轨道进行精细化分析，在井斜增大到一定程度时，随着偏移距的消除，进行方位的改变，减少每一段的狗腿度，达到更好的井身质量，使得水平井井眼轨迹更加平滑2 三维水平井施工难点三维水平井不仅具有井身轨迹难控制的特点，比如滑动钻进比较难，达到目的层前调整频繁，地层造斜率不确定等，同时还具有以下施工难点：造斜段增斜困难、水平段稳斜困难PDC钻头钻进时滑动井段多、钻时慢，严重影响施工速度；地层岩性变化大钻头选型对施工效率有很大的影响，如牙轮钻头虽然定向和复合都比较容易，但是钻时较慢，且使用寿命过短PDC复合钻进钻时快，但是滑动钻时比牙轮钻头慢，工具面受钻压影响比较大，有些钻头滑动托压现象严重，不易稳定工具面。

螺杆的选择同样影响施工的效率，不同弯度的螺杆造斜率不同，造斜能力越好，滑动钻进的进尺越小，钻井施工效率越高但滑动井段的狗腿度也越大钻井液性能不易调整，既要保持合适的粘切力，提高钻进过程的携砂能力，净化井眼，同时还要做好井眼的润滑性能，使得水平钻进过程中不易托压，减少钻进摩阻三维结构实际井口与入窗点的闭合方位及水平段靶体方位并不在同一条直线上，在增斜的同时需要控制方位的变化由此带来的变方位工作量较大，尤其在大斜度井段，变方位较为困难，如果提前扭方位，实际偏移距达不到设计要求，会造成入窗困难；如果滞后扭方位实际偏移距达到设计要求，则靶前位移又无法满足定向工具造斜要求为能顺利命中目标，三维井眼轨迹控制过程中既要考虑偏移距的变化，又要考虑到靶前位移的变化，控制难度较大维护井壁稳定，保证携砂效果，降低摩阻和保证井眼轨迹光滑，这三方面是单独存在又是有紧密联系的井壁失稳必然造成“大肚子”或“糖葫芦”井眼，从而使返砂困难，岩屑不能及时返出又会导致浮密度变大，容易憋漏地层造成井下复杂返砂不正常又会导致摩阻异常变大、上提下放或调整轨迹困难，从而导致井眼轨迹不良而井眼轨迹不良反过来又会导致返砂困难、调整轨迹困难又会影响钻井周期，进而导致井壁更难稳定，形成恶性循环，最终井下安全无法保证。

3 三维水平井钻井技术措施三维水平井在确保精确进窗入靶的前提下，井眼轨迹全角变化率的控制是重点，降低钻井施工中摩阻和扭矩，进行井眼剖面优化在施工前优化三维轨迹剖面设计，比如钻井设计中，井眼轨迹分为直井段-二维增斜井段-三维扭方位井段-着陆井段-水平段针对原井眼轨道设计不利于三维水平井优快定向钻井的问题，以降低三维井眼定向施工难度，提高三维井眼轨迹控制效率为目的，对原井眼轨道类型及轨道参数进行优化与完善，把井眼轨迹设计成“直井段-二维增斜段-纠偏井段-增斜扭方位段-着陆段-水平段六段，形成三维井眼轨迹控制技术其中调整轨迹最难的井段在纠偏井段，这个时候工具面不容易稳定，方位增长较慢，纠偏效果不好因此在前期增加造斜率，进入纠偏井段全力扭方位，降低井斜增率，减少纠偏井段全角变化率，纠偏井段之后井斜、方位同步增加，方位调整到位后，稳定方位调整井斜着陆同时为了保证轨迹平滑、渐变，对井眼轨迹做好提前预判，进入斜井段加密测斜，必要时半根侧斜1次，提前定向水平段后期摩阻大，定向钻时慢，同一位置钻具反复上提下放，定向钻进困难需要反复活动钻具，影响钻井周期为了保证钻压有效传递，通过landmark计算，合理安排钻具组合，把加重钻杆放在容易螺旋弯曲的斜井段位置，有效降低了钻具的螺旋屈曲程度，保证了钻压传递，保证了施工后期定向调整轨迹相对顺利。

为提高水平段钻进中钻具强度和防止钻具疲劳损坏，定期倒换下部钻具并错扣释放应力提前进行造斜，气井水平井直井段一般比较长，在直井段应用适当的钻具结构进行三维轨迹控制，使得斜井段需要的偏移距离变短，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，从而使水平井井眼轨迹更加平滑，井身质量得到可靠保证，钻井速度得到提高优化钻具组合，保证稳斜段施工，“钻头＋单弯螺杆钻具＋欠尺寸扶正器（或变径稳定器）+无磁钻具+……"的底部钻具组合（BHA）作为对井眼轨迹影响的标准组合钻井过程的每个参数对井眼轨迹都有一定的影响，其中钻压和转速对井眼轨迹的影响比较大在现场主要是利用钻压来控制底部钻具组合（BHA）的造斜率，实现对井眼轨迹的控制对大肚子井段容易遇阻、影响岩屑上返，选择在大肚子井段反复提拉，压实大肚子内的钻屑，同时在测斜时使用能够正常测斜的最低排量，避免大排量定点循环，减少大肚子的产生，保证了A点测井的顺利完钻后，经充分循环短起下测油气上窜速度后起钻，组合通井钻具组合下钻对于长水平段井，通井下钻过程中分段循环，下钻到底后在井底充分循环后，每起10柱循环一个迟到时间，起至主砂体顶部充分循环，逐步把钻屑循环出井口，清除水平段钻屑床。

4 结论及建议三维水平井在上直井段要关注井斜，预防超标，尽量打直，防止位移偏大，为后期操作增加难度提前造斜，三维水平井施工的难点在于井斜和方位角要同时进行变化，在稳斜段时将偏移距尽量消除在井斜较小的时候扭方位，降低后期操作难度1）施工过程中优化钻具组合，对比周边已钻完成的井眼数据，进行分析对比，针对地层的增斜率变化情况，随时对轨迹进行调整通过优化钻具组合，使加重钻杆位于屈曲严重井段，降低钻具屈曲程度，保证钻压传递，降低定向施工难度通过使用欠尺寸扶正器，选择合理的钻井参数有效的降低水平段复合钻进中井斜、方位的变化曲率，减少定向滑动钻进的比例，保证水平段安全钻进2）斜井段一直处于岩屑堆积和清洗的状态中反复斜井段施工中和下钻途中显示不明显，容易忽视，但是在水平段施工中如果不在意，后期可能成为影响施工的一个重要因素测井前通井，通过对斜井段短起下、循环和封润滑剂，使后期作业顺利进行因此在水平段施工中要时刻注意斜井段情况，中途短起下要对斜井段岩屑进行清理，封润滑剂，这样才能保证斜井段不成为整个钻井施工的短板3）参考文献[1]谷向东，郭鹏程，高岗•丛式三维水平井技术在长庆气田工厂化作业区的应用J]•中国化工贸易，2014.[2]段晓苗，王周强，陈万明.靖边气田水平井钻井关键技术优化设计.内蒙古石油化工，2008，13.[3] 薛彦生.长庆油田油井水平井钻井技术的现状和发展趋势探讨.科技资讯，2012（5）.[4] 王鹏，倪红坚•调制式振动对大斜度井减摩阻影响规律[J]•中国石油大学学报：自然科学版，2014（4）.。