论文部分内容阅读
[摘 要]随着新场区块的开发逐渐进入后期，井位较密集，诸如地面建筑物、地貌特性等客观条件的制约和钻井经济效益降低等一系列问题凸显出来，丛式井在新场区块的应用解决了这一系列问题，但是由于丛式井的距离较近，同时新场区块普遍存在地层倾角，所以对新场区块丛式井直井段的防碰要求比较高。本文通过对新场区块多口丛式井施工的经验及总结，从直井段的防斜打直，井斜与方位的监控和提高机械钻速等方面来探讨新场区块丛式井直井段的防碰问题，对新场区块的丛式井施工具有指导意义。
[关键词]丛式井、防碰、直井段、防斜打直、井斜监控
中图分类号：TG333.7 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）22-0004-01
1.前言
由于新场区块普遍存在地层倾角的问题，在实钻过程中，一个井组每一口井的直井段方位是基本固定的，所以井斜的大小就成为了控制直井段位移的关键环节，所以运用合理的钻探技术将直井段井斜控制在一定范围之内不但可以有效解决丛式井防碰问题，同时直井段水平位移的减小还为后期的定向钻井作业提供了有利条件。常规钻具要达到良好控制井斜的目的，难免要通过轻压吊打，虽然可以控制井斜，但是直接导致了机械钻速的降低，钻井周期的增加，从而影响了钻探开发的经济效益。在近年来钻探行业逐渐走向开放化、市场化，尤其在川气东送等工程启动后，如何保证钻探施工快速优质成为近年来的热点话题。通过多口丛式井在施工中井斜数据的对比发现，高效PDC+螺杆的钻具组合对井斜的控制比较出色，同时机械钻速较快，能够很好的适应市场发展的要求，值得在新场区块的丛式井中推广使用，本文着重以丛式井直井段的防斜打直、井斜与方位监控和提高机械钻速等方面共同探讨新场区块丛式井直井段的防碰问题。
2.各种钻具组合防斜打直效果
2.1 各种钻具组合防斜纠斜理论与效果分析
多年的钻探历史总结出影响井斜的因素可概括为以下几大类：一是地质因素，二是安装因素，三是操作因素，四是钻具因素。
除了地质因素是客观存在，无法改变的；安装因素和操作因素都是可以通过科学仪器、人为的控制和合理的技术措施将其降至最低；合理的选用钻具组合可以起到控制井斜的效果。长期以来，人们在通过钻具控制井斜的方面做了大量的研究，并设计了多种防斜纠斜钻具组合。针对新场区块的丛式井，最常见的就是塔式钻具组合和钟摆钻具组合，而在近几年推广使用的螺杆钻具组合其防斜打直，控制井斜的效果要明显优于常规钻具组合。下面我将对各种钻具的防斜纠斜原理加以说明。
塔式钻具多用于新场区块丛式井的一开钻进，由于上部地层对井斜控制的影响相对较小，一开时多采用Φ228.60mmDC+Φ203.20mmDC+Φ177.80mmDC+Φ165.00mmDC的大塔式钻具组合，其防斜原理是利用下部大钻铤的重量加压打钻，由于下部钻铤较重，使得在钻进的过程中利用钻铤自身重量的自然铅垂力来控制井斜，另外一个原因是228.60mmDC钻铤刚性较强，不易在加压过程中产生较大的弯曲形变，所以大塔式钻具结构在新场区块一开钻进中应用广泛，防斜效果较好。
2.2 一开塔式钻具井斜控制效果表
由表1可以看出大结构塔式钻具对新场区块丛式井一开井斜的控制效果较好。
2.3 二開直井段螺杆钻具与常规钻具对比分析表
由表2可以看出钟摆钻具组合与螺杆钻具组合在新场区块丛式井二开直井段的的防斜效果和对井斜变化率的控制要明显优于塔式钻具组合，而螺杆钻具组合与钟摆钻具组合相比，其防斜效果要优于钟摆钻具组合。
3.直井段井斜监控措施
新场区块丛式井一开的直井段监控由于受到客观条件的限制，一般采用单点吊测监测井斜，采用单点吊测的优点是由于井深较浅，吊测时节省时间，再有就是节约钻井成本。而二开直井段的井斜监控技术则相对多元化。下面我将着重介绍一下在新场丛式井二开直井段监控井斜的一些具体方法及各方法的优缺点。
3.1 采用单点调测监控井斜
在实钻中，同一井组的丛式井推荐使用同一根测量探管，任何一种仪器都有相应的测量误差，在测量过程中仪器处于高温、高压、高震动的恶劣环境中，重力加速器及磁通门内的石英晶片将产生微小影响，因此选则同一根高稳定测量探管统一数据是关键。另外一定要在探管每次入井前进行校验，确保探管工作正常，每测一个单点都要做防碰扫描，搜索出正钻井与临井最近空间距离，预测出井眼轨迹的发展趋势以及与临井是否有“相碰”危险。
3.2 采用导向马达配合MWD监控井斜
该井斜监控系统的优势在于能够随时监测井斜及方位，并且能够根据多个监测数据计算与临井间的准确防碰距离并建立防碰扫描图，能够提供更科学，更直观的数据。另外该套系统可以通过监测的井斜及方位等数据及时调整工具面，具备主动纠斜的能力。该系统同时能够适应易斜地层的井斜控制，可以通过复合钻+定向钻进相结合和的方式监控井斜，确保良好的井身轨迹。由于单弯马达，支点作用，如果在直井段相碰，马达的高边将自然改变方位，引导钻头进入相对软的地层，它将改井眼方向达至侧钻效果，如果地层较硬钻具会沿着水泥环下行，测量数据磁场一直发生异常，从另一个方面来讲，定向时如果摆不上工具面、无进尺、旋转钻进中无进尺，泵压上升马达制动，震动筛出水泥，对于丛式井来讲，就应该认识到有可能和老井相遇，针对这特点及时采取措施将必免了二井相碰钻穿套管。最关键的是马达所产生的扭距、冲击力不会破坏套管，超过它自身的最大扭距钻具将制动。所以二开直井段使用马达是安全可靠的。
4.小结
综上所述，想要解决丛式井直井段防碰问题，从根本上入手就是控制好直井段的井身质量，保证其防斜打直。通过上文的比较，在控制直井段井身质量方面螺杆钻具的使用要比常规钻具控制井身质量的效果好。相比之下具有以下几种优点：①小钻压工况，有利于防斜打直，对井身质量控制较好，降低防碰风险。②螺杆自身的高转速配合转盘转动的复合钻可以增加切削地层频率，有效提高机械钻速③采用高钻速，低钻压的钻进方式配合高效PDC钻头可以有效增加单只钻头进尺，减少起下钻时间，缩短了钻井周期，提高钻井经济效益。与常规的单点吊测监测井斜及方位的方法相比，采用导向马达配合MWD进行导向钻进有以下几种优点：①能够随时监测井身轨迹，便于及时调整工具面，提高井身质量，减小防碰风险②该系统具备主动纠斜的能力，相比常规井斜监控系统，其数据更直观，主动性更强。③小钻压，高钻速的钻进方式，既可以提高机械钻速，又可以增加单只钻头进尺。在螺杆使用时间允许的情况下可以不起钻，直接定向，减小了起下钻时间，节约钻井周期，提高钻井的经济效益④即使两井相碰，由于单弯马达的支点作用，马达的高边将自然改变方位，引导钻头进入相对较软的地层，最关键的一点是马达产生的扭矩、冲击力不会破坏套管，超过它自身最大扭矩钻具将制动。
5.几点认识
（1）高效PDC+直螺杆+钟摆钻具在直井段防斜纠斜效果优于常规钻具组合，降低防碰难度，推荐使用。
（2）在易斜地层，防碰难度大以及对直井段水平位移有特殊要求的井推荐使用单弯+MWD井斜监控系统配合进行导向钻进，以达到井身质量要求。
（3）在使用螺杆控制井斜时，要严格监控泥浆性能，严格将固相控制在设计范围之内，泥浆保证良好的性能，粘度、切力、虑失量易控制，抑制性强，润滑性好，具有较强的携砂能力，能有效保持井眼清洁。
[关键词]丛式井、防碰、直井段、防斜打直、井斜监控
中图分类号：TG333.7 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）22-0004-01
1.前言
由于新场区块普遍存在地层倾角的问题，在实钻过程中，一个井组每一口井的直井段方位是基本固定的，所以井斜的大小就成为了控制直井段位移的关键环节，所以运用合理的钻探技术将直井段井斜控制在一定范围之内不但可以有效解决丛式井防碰问题，同时直井段水平位移的减小还为后期的定向钻井作业提供了有利条件。常规钻具要达到良好控制井斜的目的，难免要通过轻压吊打，虽然可以控制井斜，但是直接导致了机械钻速的降低，钻井周期的增加，从而影响了钻探开发的经济效益。在近年来钻探行业逐渐走向开放化、市场化，尤其在川气东送等工程启动后，如何保证钻探施工快速优质成为近年来的热点话题。通过多口丛式井在施工中井斜数据的对比发现，高效PDC+螺杆的钻具组合对井斜的控制比较出色，同时机械钻速较快，能够很好的适应市场发展的要求，值得在新场区块的丛式井中推广使用，本文着重以丛式井直井段的防斜打直、井斜与方位监控和提高机械钻速等方面共同探讨新场区块丛式井直井段的防碰问题。
2.各种钻具组合防斜打直效果
2.1 各种钻具组合防斜纠斜理论与效果分析
多年的钻探历史总结出影响井斜的因素可概括为以下几大类：一是地质因素，二是安装因素，三是操作因素，四是钻具因素。
除了地质因素是客观存在，无法改变的；安装因素和操作因素都是可以通过科学仪器、人为的控制和合理的技术措施将其降至最低；合理的选用钻具组合可以起到控制井斜的效果。长期以来，人们在通过钻具控制井斜的方面做了大量的研究，并设计了多种防斜纠斜钻具组合。针对新场区块的丛式井，最常见的就是塔式钻具组合和钟摆钻具组合，而在近几年推广使用的螺杆钻具组合其防斜打直，控制井斜的效果要明显优于常规钻具组合。下面我将对各种钻具的防斜纠斜原理加以说明。
塔式钻具多用于新场区块丛式井的一开钻进，由于上部地层对井斜控制的影响相对较小，一开时多采用Φ228.60mmDC+Φ203.20mmDC+Φ177.80mmDC+Φ165.00mmDC的大塔式钻具组合，其防斜原理是利用下部大钻铤的重量加压打钻，由于下部钻铤较重，使得在钻进的过程中利用钻铤自身重量的自然铅垂力来控制井斜，另外一个原因是228.60mmDC钻铤刚性较强，不易在加压过程中产生较大的弯曲形变，所以大塔式钻具结构在新场区块一开钻进中应用广泛，防斜效果较好。
2.2 一开塔式钻具井斜控制效果表
由表1可以看出大结构塔式钻具对新场区块丛式井一开井斜的控制效果较好。
2.3 二開直井段螺杆钻具与常规钻具对比分析表
由表2可以看出钟摆钻具组合与螺杆钻具组合在新场区块丛式井二开直井段的的防斜效果和对井斜变化率的控制要明显优于塔式钻具组合，而螺杆钻具组合与钟摆钻具组合相比，其防斜效果要优于钟摆钻具组合。
3.直井段井斜监控措施
新场区块丛式井一开的直井段监控由于受到客观条件的限制，一般采用单点吊测监测井斜，采用单点吊测的优点是由于井深较浅，吊测时节省时间，再有就是节约钻井成本。而二开直井段的井斜监控技术则相对多元化。下面我将着重介绍一下在新场丛式井二开直井段监控井斜的一些具体方法及各方法的优缺点。
3.1 采用单点调测监控井斜
在实钻中，同一井组的丛式井推荐使用同一根测量探管，任何一种仪器都有相应的测量误差，在测量过程中仪器处于高温、高压、高震动的恶劣环境中，重力加速器及磁通门内的石英晶片将产生微小影响，因此选则同一根高稳定测量探管统一数据是关键。另外一定要在探管每次入井前进行校验，确保探管工作正常，每测一个单点都要做防碰扫描，搜索出正钻井与临井最近空间距离，预测出井眼轨迹的发展趋势以及与临井是否有“相碰”危险。
3.2 采用导向马达配合MWD监控井斜
该井斜监控系统的优势在于能够随时监测井斜及方位，并且能够根据多个监测数据计算与临井间的准确防碰距离并建立防碰扫描图，能够提供更科学，更直观的数据。另外该套系统可以通过监测的井斜及方位等数据及时调整工具面，具备主动纠斜的能力。该系统同时能够适应易斜地层的井斜控制，可以通过复合钻+定向钻进相结合和的方式监控井斜，确保良好的井身轨迹。由于单弯马达，支点作用，如果在直井段相碰，马达的高边将自然改变方位，引导钻头进入相对软的地层，它将改井眼方向达至侧钻效果，如果地层较硬钻具会沿着水泥环下行，测量数据磁场一直发生异常，从另一个方面来讲，定向时如果摆不上工具面、无进尺、旋转钻进中无进尺，泵压上升马达制动，震动筛出水泥，对于丛式井来讲，就应该认识到有可能和老井相遇，针对这特点及时采取措施将必免了二井相碰钻穿套管。最关键的是马达所产生的扭距、冲击力不会破坏套管，超过它自身的最大扭距钻具将制动。所以二开直井段使用马达是安全可靠的。
4.小结
综上所述，想要解决丛式井直井段防碰问题，从根本上入手就是控制好直井段的井身质量，保证其防斜打直。通过上文的比较，在控制直井段井身质量方面螺杆钻具的使用要比常规钻具控制井身质量的效果好。相比之下具有以下几种优点：①小钻压工况，有利于防斜打直，对井身质量控制较好，降低防碰风险。②螺杆自身的高转速配合转盘转动的复合钻可以增加切削地层频率，有效提高机械钻速③采用高钻速，低钻压的钻进方式配合高效PDC钻头可以有效增加单只钻头进尺，减少起下钻时间，缩短了钻井周期，提高钻井经济效益。与常规的单点吊测监测井斜及方位的方法相比，采用导向马达配合MWD进行导向钻进有以下几种优点：①能够随时监测井身轨迹，便于及时调整工具面，提高井身质量，减小防碰风险②该系统具备主动纠斜的能力，相比常规井斜监控系统，其数据更直观，主动性更强。③小钻压，高钻速的钻进方式，既可以提高机械钻速，又可以增加单只钻头进尺。在螺杆使用时间允许的情况下可以不起钻，直接定向，减小了起下钻时间，节约钻井周期，提高钻井的经济效益④即使两井相碰，由于单弯马达的支点作用，马达的高边将自然改变方位，引导钻头进入相对较软的地层，最关键的一点是马达产生的扭矩、冲击力不会破坏套管，超过它自身最大扭矩钻具将制动。
5.几点认识
（1）高效PDC+直螺杆+钟摆钻具在直井段防斜纠斜效果优于常规钻具组合，降低防碰难度，推荐使用。
（2）在易斜地层，防碰难度大以及对直井段水平位移有特殊要求的井推荐使用单弯+MWD井斜监控系统配合进行导向钻进，以达到井身质量要求。
（3）在使用螺杆控制井斜时，要严格监控泥浆性能，严格将固相控制在设计范围之内，泥浆保证良好的性能，粘度、切力、虑失量易控制，抑制性强，润滑性好，具有较强的携砂能力，能有效保持井眼清洁。