井眼轨迹连续控制钻井技术研究与应用

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  摘要:井眼轨迹连续控制钻井技术的提高,可以有效的对钻井周期进行缩短、对钻井成本进行节约。本文就井眼轨迹连续控制钻井技术研究与应用相关问题进行了分析。
  关键词:井眼;轨迹连续控制;钻井技术;应用
  前言:石油工业不断发展,近几年对石油资源的开采逐渐走向深层底层及海洋等方向,多样化的发展方向对钻井技术有了更高的要求。为油田开发的要求得到满足、加快钻井速度、提高井身质量,我们针对地层特点,使用不同的钻井技术是必然趋势。井眼轨迹连续控制钻井技术的提高,可以有效为中、大曲率半径的大斜度井以及水平井提出技术支持,促进钻井速度提升,同时保证井身的质量。
  一、井眼轨迹连续控制技术的原理和钻具的组合
  (一)井眼轨迹连续控制技术原理
  一种是,钻具组合的下部,钻头在单弯螺杆本身弯度的驱使下相对倾斜,同时钻头利用偏心距对井眼的一侧井壁不断进行切削,促使井眼倾斜,完成造斜。
  二开时导向钻具在转盘的带动下旋转,工具面连续改变,造斜能力失去,直井段完成钻进。当钻井造斜井设达到设计要求时,将转盘停止,滑动定向钻进完成造斜。当方位以及井斜到达设计要求时,恢复转盘的旋转,钻具稳斜钻进工作。有扭方位、增斜及降斜要求时,转盘停止,继续进行滑动定向钻进。一套钻具完成降斜段、稳斜段、直井段等连续井眼轨迹的控制,加上可以随时轨迹调整的技术支持,提高井眼轨迹控制能力的基础上,下钻及换钻具的次数减少,有效降低工人勞动的强度,对钻井技术进行提高,同时保证井身质量。
  (二)井眼轨迹连续控制钻井技术钻具的组合
  利用导向钻井系统进行工作,对井下钻具组合要求是关键,首先它适用的范围要较大,可以对不同设计的造斜率进行满足;其次,它的使用寿命不能低;对转盘旋转钻井及滑动定向钻井都可以做到满足;钻井工作完成后的井眼轨迹平滑;井下钻具组合不需要更换的前提下,还可以实现改变井眼走向和钻直井两个工作;井径扩张率不高,为完井工作提供一个最佳的井眼条件。
  井眼轨迹连续控制钻井技术在钻水平井及定向井时,在满足上述要求的前提下,还要对井身质量做到满足。为满足钻具完成多样化工作的需求,我们在确定钻具前要首先对导向钻具完成力学分析,以确保钻具组合稳斜效果及降斜、造斜能力达到预期。
  二、井眼轨迹连续控制钻井技术的应用
  (一)应用于浅水平井区
  辽河断陷盆地西部凹陷的西斜坡中段,它表现为由北西向南东倾斜的一个单斜构造形态,称为杜48断块。此断块的主要含油层为沙河街组四段上部杜家台油层,它油藏的埋深在852米至1334米之间,储层的纵向和平面物性有着极大的差异,有严重的非均质性,是一种极为典型的薄互层稠油油藏。“直、增、稳、增、增、稳、降、稳、降、稳”是杜48-杜H5的井轨迹类型。
  对此井的工程设计及地质设计后发现,该井有几个施工难点:首先,轨道的设计和控制的难度相当大。这个井的三阶梯式的水平段设计,无形中增加了轨迹设计的难度,实钻时需要面对的轨迹控制的难度也需要重视;其次,造斜段的岩性是砾岩及不等粒砂岩,岩层疏松、粒径大,以及井径不规则,无一不影响着井眼曲率以及施工造斜率的控制难度;油层的胶结相当疏松、人靶前的井斜为106.57°,使得造斜率很难做到保证,对着陆点进行控制极为困难;还有井眼轨迹的控制精度较高。靶区的半径为左右2米,上下0.5米,对轨迹控制有极高的精度要求。水平段有较多的靶点,井斜有着极大变化,,使得后期进行降斜加压较为困难,轨迹很难控制。采用常规定向井技术对这个井进行完成,我们需要下入造斜、满眼、稳斜、降斜钻具。井眼轨迹连续控制技术可以将二开至完钻全部的井段完成。此井二开至入靶阶段和水平段的钻具组合相同,只改变倒装的加重钻杆的位置。与杜48-杜H4井二开至完钻阶段时间相比,可以节省1.31d,24.56m/h的平均机械钻速,3.79d的平均钻井周期,可以比未用井有效节省1.76d,有效提高钻速,对钻井周期做到了缩短。
  (二)井眼轨迹连续钻井技术在中深水平井
  兴古7块在辽河断陷盆地西部凹陷中南段兴隆台潜山兴古7断块区,兴古7块中包括了兴古7-H253井。井眼轨迹连续钻井技术应用在兴古7-H253井,虽然全井的钻进过程不能一趟钻完成,但由于它可以在起钻前对方位、井斜做到调整,定向作业均做到了一次成功。3个分支侧钻主眼沿主眼钻进时平均机械转速达到了13.5m/h,应用效果显著。
  (三)井眼轨迹钻井技术在侧钻水平井应用
  超稠油油藏杜84块。此井在828-1546米,利用的钻具组合是Φ215.9 mm钻头+Φ165 mm(1.5°)单弯螺杆+定位接头+Φ178mm无磁钻铤x1根+Φ127mm加重钻杆x3根+Φ127mm斜坡钻杆x60根+Φ127mm加重钻杆x 12根+Φ177.8钻铤x 6根+Φ127 mm斜坡钻杆"。经过设计选择的这套钻具组合对造斜率的要求做到了满足,同时井眼轨迹连续控制钻井技术的应用,在完成增、稳、降、稳斜一系列操作时,可以有效节省起下钻时间及倒换钻具时间,可以比其他侧钻井缩短1.5d的周期。
  结论:随着石油工业的不断发展,多元化的钻井技术需求现状下,井眼轨迹连续控制钻井技术的应用成为了必然趋势。井眼轨迹连续控制钻井技术可以及时精准的对井眼轨迹做到调整,对提高井眼轨迹的控制精度及控制能力效果显著,井眼轨迹连续钻井技术的应用可以有效的对钻具组合进行简化,起下钻井眼抽汲的减少,都直接保证了井下安全、井眼轨迹连续控制钻井技术对起下钻作业次数做到减少,明显降低了劳动强度,对生产效率做到了提高,对钻井周期做到了缩短,同时节约钻井成本等都是井眼轨迹连续钻井技术的明显优势,在以后的钻井作业中理应做到有效利用,同时在实践中做到技术的提高与改进,以最大程度服务于钻井作业。
  参考文献:
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