论文部分内容阅读
摘要：为了进一步降低浅层稠油区块开发的综合投资和开采成本，结合浅层稠油水平井钻井情况，从技术难点、井身轨迹控制、三维绕障技术、着陆控制、水平段控制等进行了详细的介绍，总结了浅层丛式水平井井身轨迹控制工艺技术，也为今后浅层稠油水平井技术推广应用积累了经验。
关键词：稠油油藏；水平井；轨迹控制；浅层；三维绕障
为了合理开发浅层稠油油气资源，水平井钻井技术已经逐步成为稠油油藏开采方式之一。利用水平井泄油面积大、生产压差小、产量高、投入产出比低、采收率高，蒸汽驱时范围大。
1 施工难点
丛式井防碰。两井之间距离较近时，易发生管柱之间的磁干扰，造斜点浅，地层松软，前期要求造斜率高，井眼扩大率大，极易发生新老井眼相碰。油层垂深浅，造斜点浅，造斜段很短，地层前期造斜率比较低，实际造斜率较设计造斜率偏差大，井段调整余量小，井眼轨迹控制精度要求高。地层比较浅并且松软，斜井段、水平段下钻遇阻易划出新眼，开泵循环易形成大肚子。
2 井身轨迹控制技术
2.1轨迹控制影响因素
影响井眼轨迹控制的因素对于浅层水平井可分为下部钻具（简称BHA）结构、己钻井眼的几何形状、钻井参数、地层特性等[1-2]，其中地层特性因素为非人为控制客观因素，其余均为人为主观因素。施工过程中可以通过采取一定的技术措施进行轨迹控制。
2.1.1 钻具结构对井身轨迹的影响
钻具组合性能是影响定向井、水平井井眼轨迹的主要因素之一。为了防止卡钻事故的发生，斜井段使用柔性斜坡钻杆，减少钻具与井壁的接触面积，降低钻柱与井壁的阻力。采用加重钻杆代替钻铤，将加重钻杆接于井斜小于30°的井段，斜坡钻杆置于斜井段和水平段。由于造斜点浅，在起钻换地质导向作业中，加重钻杆未能按照要求全部入井，可以采取接单根过程中接加重钻杆，直至加重钻杆全部下井。同时使用无磁承压钻杆加长无磁环境，防止地磁场对方位的影响，提高测量数据的精准性。
2.1.2 钻井参数对井眼轨迹的影响
通过合理的钻井参数调节，可有效地发挥和利用钻具的本身特性，使实际井眼轨迹与设计井眼轨迹更吻合。由于地层比较浅，地层松软，钻具自重轻。浅层造斜施工中，适量控制泥浆排量，合理调节转速，根据轨迹控制的需要，合理确定钻压，同时采用连续加压、快速间断加压等方法。
2.1.3 井眼几何参数的影响
井眼几何参数主要包括井眼直径、井眼曲率、井斜角和井斜方位角等[3]。下部钻具组合的弯曲变形总是受井眼几何形状的严格约束。曲率效应的影响最终归结为钻头方位侧向力和井斜侧向力两方面作用。对于刚性钻具组合，需要经过相当长的井段才能逐渐消除，从而显示钻具的自身特征。实践证明，实际钻井过程中，可通过对钻具组合的优选，利用和达到这种效应[4]。
2.1.4 地质因素对井眼轨迹的影响
浅层水平井，由于油层埋藏浅，上部地层胶结疏松，可钻性好，地层应力对钻具组合能力影响不大。但是，可钻性好会影响钻具组合的造斜能力，对于浅层水平井斜控制非常不利。因此，保证造斜率是实现水平井井眼轨迹控制成功的关键。具体施工中，胶结疏松的上部造斜井段采用理论造斜率比设计造斜率高的螺杆钻具造斜，确保工具造斜率不低于设计造斜率，下部井段采用理论造斜率比设计略高的螺杆钻具造斜，合理调整钻井参数，当实际造斜率比设计高时采用开转盘复合钻进，基本上能消除地层因素对钻具组合造斜性能不利的影响，控制精度较高。根据实际施工经验，对于同样的钻具组合钻井参数和不同地层、岩性，造斜率的变化也很大。
2.2优选造斜率
为了安全、优质、快速钻井，控制好井身轨迹，避免井下事故的发生，选择合适的造斜率和井身轨迹比较关键。井眼曲率过小，使造斜井段的钻进时间太长，稳斜段太短，调整方位的回旋余地太小。井眼曲率过大，钻具偏磨严重，摩擦阻力增加，起下钻困难；容易磨出键槽，造成键槽卡钻，对井下仪器不安全，并且还会对后期其他作业造成困难。
2.3 三维绕障防碰技术
2.3.1 优化设计
对区块进行整体开发设计，确保设计井身轨迹与已钻井有一定的安全距离。对确实不能错开的井， 通过调整造斜点、造斜率以及绕方位的方法来解决。根据上部直井段多点数据，及时修正井身轨迹，确保后期施工的顺利进行。
2.3.2 测量仪器选择
三维绕障作业通常是在强磁干扰环境中进行，因此选择适当的测量仪器至关重要。一般来说，如果预计磁干扰不是很强， 并且绕障作业允许的轨迹范围较大时，可采用一般的MWD。如果预计磁干扰很强，并且绕障作业允许的轨迹范围很有限时，应考虑使用不受磁场影响的陀螺测量仪器。同时增加无磁环境，减小磁干扰。
2.3.3 防碰扫描
在实际施工过程中严格控制井身轨迹，尽量的沿着设计轨迹线，确保施工井与已钻井有一定的安全距离。同时使用相应的计算机防碰软件，在防碰问题出现的井段用计算机防碰程序算出有关数据， 绘出大比例尺的防碰图。钻进中随时跟踪井眼轨迹，观察是否有钻时突然加快、钻具放空及蹩跳，随时注意转盘扭矩的变化，观察岩屑中是否含有水泥及铁屑，若砂样异常要及时停钻，做出分析与判断，及时处理。
2.4 着陆控制
着陆控制是一口水平井成功与否的前提和关键，因而在施工前认真分析油藏地质构造，参考邻井施工过程和相关设计。针对地层特点，结合现场作业的情况制定了一套周密的施工方案及应变措施。根据现场情况对井身轨道进行调整，按照“先低后高再低”的原則，即上部造斜率低，中部造斜率高，下部造斜率低，这样既有利于着陆控制，又有利于保护后期地质导向仪器的安全。
2.5水平段控制
在靶体内钻水平段这一过程称为水平控制。进靶钻进是着陆控制过程的最后一个阶段，也是该过程最关键、难度最高的一个阶段。在水平段钻进时，由于随钻测量仪器零长较长，这就使得井底的井斜角，方位角不能及时的测量，只能靠预测进行轨迹调整，靶窗较小对造斜率精度要求较高，通过“动态监测，精确预测”。预测并控制下部待钻井眼轨迹变化趋势，通过及时调整钻进参数，调整工具面位置，实现井眼轨迹的连续控制，在储层内穿行。
3 结论建议
1、加强仪器的更新进步，应积极采用新的钻井测量仪器和技术。如推广近钻头测量技术，降低轨迹调整的难度。
2. 浅层稠油层水平段的施工具有较大的难度，为保证水平段施工，前期的井身轨迹需要尽量精确控制，因此要根据直井段的数据修正轨迹剖面，在施工中保证前期井身轨迹尽量圆滑。
3. 在水平井的施工中，钻井液的性能对后期施工至关重要，因此要加强钻井液性能的处理，及时清理岩屑，保持井壁稳定，保证钻井液的润滑性，使井眼保持畅通。
4、提前了解稠油层厚度、走向、倾角、岩性以及盖层、底层相关情况，确保油层钻遇率。
参考文献：
[1]宋朝晖.浅层大位移水平井钻井工程优化设计应用研究[D].西南石油学院硕士毕业论文.四川南充，1998.
[2]高德利.影响井眼轨迹控制的诸种因素[J].石油钻采工艺.1992.2：27.34
[3]苏义脑.大斜度井和水平井井眼轨迹控制的几个问题[J].石油钻采工艺.1992.2：22-26
关键词：稠油油藏；水平井；轨迹控制；浅层；三维绕障
为了合理开发浅层稠油油气资源，水平井钻井技术已经逐步成为稠油油藏开采方式之一。利用水平井泄油面积大、生产压差小、产量高、投入产出比低、采收率高，蒸汽驱时范围大。
1 施工难点
丛式井防碰。两井之间距离较近时，易发生管柱之间的磁干扰，造斜点浅，地层松软，前期要求造斜率高，井眼扩大率大，极易发生新老井眼相碰。油层垂深浅，造斜点浅，造斜段很短，地层前期造斜率比较低，实际造斜率较设计造斜率偏差大，井段调整余量小，井眼轨迹控制精度要求高。地层比较浅并且松软，斜井段、水平段下钻遇阻易划出新眼，开泵循环易形成大肚子。
2 井身轨迹控制技术
2.1轨迹控制影响因素
影响井眼轨迹控制的因素对于浅层水平井可分为下部钻具（简称BHA）结构、己钻井眼的几何形状、钻井参数、地层特性等[1-2]，其中地层特性因素为非人为控制客观因素，其余均为人为主观因素。施工过程中可以通过采取一定的技术措施进行轨迹控制。
2.1.1 钻具结构对井身轨迹的影响
钻具组合性能是影响定向井、水平井井眼轨迹的主要因素之一。为了防止卡钻事故的发生，斜井段使用柔性斜坡钻杆，减少钻具与井壁的接触面积，降低钻柱与井壁的阻力。采用加重钻杆代替钻铤，将加重钻杆接于井斜小于30°的井段，斜坡钻杆置于斜井段和水平段。由于造斜点浅，在起钻换地质导向作业中，加重钻杆未能按照要求全部入井，可以采取接单根过程中接加重钻杆，直至加重钻杆全部下井。同时使用无磁承压钻杆加长无磁环境，防止地磁场对方位的影响，提高测量数据的精准性。
2.1.2 钻井参数对井眼轨迹的影响
通过合理的钻井参数调节，可有效地发挥和利用钻具的本身特性，使实际井眼轨迹与设计井眼轨迹更吻合。由于地层比较浅，地层松软，钻具自重轻。浅层造斜施工中，适量控制泥浆排量，合理调节转速，根据轨迹控制的需要，合理确定钻压，同时采用连续加压、快速间断加压等方法。
2.1.3 井眼几何参数的影响
井眼几何参数主要包括井眼直径、井眼曲率、井斜角和井斜方位角等[3]。下部钻具组合的弯曲变形总是受井眼几何形状的严格约束。曲率效应的影响最终归结为钻头方位侧向力和井斜侧向力两方面作用。对于刚性钻具组合，需要经过相当长的井段才能逐渐消除，从而显示钻具的自身特征。实践证明，实际钻井过程中，可通过对钻具组合的优选，利用和达到这种效应[4]。
2.1.4 地质因素对井眼轨迹的影响
浅层水平井，由于油层埋藏浅，上部地层胶结疏松，可钻性好，地层应力对钻具组合能力影响不大。但是，可钻性好会影响钻具组合的造斜能力，对于浅层水平井斜控制非常不利。因此，保证造斜率是实现水平井井眼轨迹控制成功的关键。具体施工中，胶结疏松的上部造斜井段采用理论造斜率比设计造斜率高的螺杆钻具造斜，确保工具造斜率不低于设计造斜率，下部井段采用理论造斜率比设计略高的螺杆钻具造斜，合理调整钻井参数，当实际造斜率比设计高时采用开转盘复合钻进，基本上能消除地层因素对钻具组合造斜性能不利的影响，控制精度较高。根据实际施工经验，对于同样的钻具组合钻井参数和不同地层、岩性，造斜率的变化也很大。
2.2优选造斜率
为了安全、优质、快速钻井，控制好井身轨迹，避免井下事故的发生，选择合适的造斜率和井身轨迹比较关键。井眼曲率过小，使造斜井段的钻进时间太长，稳斜段太短，调整方位的回旋余地太小。井眼曲率过大，钻具偏磨严重，摩擦阻力增加，起下钻困难；容易磨出键槽，造成键槽卡钻，对井下仪器不安全，并且还会对后期其他作业造成困难。
2.3 三维绕障防碰技术
2.3.1 优化设计
对区块进行整体开发设计，确保设计井身轨迹与已钻井有一定的安全距离。对确实不能错开的井， 通过调整造斜点、造斜率以及绕方位的方法来解决。根据上部直井段多点数据，及时修正井身轨迹，确保后期施工的顺利进行。
2.3.2 测量仪器选择
三维绕障作业通常是在强磁干扰环境中进行，因此选择适当的测量仪器至关重要。一般来说，如果预计磁干扰不是很强， 并且绕障作业允许的轨迹范围较大时，可采用一般的MWD。如果预计磁干扰很强，并且绕障作业允许的轨迹范围很有限时，应考虑使用不受磁场影响的陀螺测量仪器。同时增加无磁环境，减小磁干扰。
2.3.3 防碰扫描
在实际施工过程中严格控制井身轨迹，尽量的沿着设计轨迹线，确保施工井与已钻井有一定的安全距离。同时使用相应的计算机防碰软件，在防碰问题出现的井段用计算机防碰程序算出有关数据， 绘出大比例尺的防碰图。钻进中随时跟踪井眼轨迹，观察是否有钻时突然加快、钻具放空及蹩跳，随时注意转盘扭矩的变化，观察岩屑中是否含有水泥及铁屑，若砂样异常要及时停钻，做出分析与判断，及时处理。
2.4 着陆控制
着陆控制是一口水平井成功与否的前提和关键，因而在施工前认真分析油藏地质构造，参考邻井施工过程和相关设计。针对地层特点，结合现场作业的情况制定了一套周密的施工方案及应变措施。根据现场情况对井身轨道进行调整，按照“先低后高再低”的原則，即上部造斜率低，中部造斜率高，下部造斜率低，这样既有利于着陆控制，又有利于保护后期地质导向仪器的安全。
2.5水平段控制
在靶体内钻水平段这一过程称为水平控制。进靶钻进是着陆控制过程的最后一个阶段，也是该过程最关键、难度最高的一个阶段。在水平段钻进时，由于随钻测量仪器零长较长，这就使得井底的井斜角，方位角不能及时的测量，只能靠预测进行轨迹调整，靶窗较小对造斜率精度要求较高，通过“动态监测，精确预测”。预测并控制下部待钻井眼轨迹变化趋势，通过及时调整钻进参数，调整工具面位置，实现井眼轨迹的连续控制，在储层内穿行。
3 结论建议
1、加强仪器的更新进步，应积极采用新的钻井测量仪器和技术。如推广近钻头测量技术，降低轨迹调整的难度。
2. 浅层稠油层水平段的施工具有较大的难度，为保证水平段施工，前期的井身轨迹需要尽量精确控制，因此要根据直井段的数据修正轨迹剖面，在施工中保证前期井身轨迹尽量圆滑。
3. 在水平井的施工中，钻井液的性能对后期施工至关重要，因此要加强钻井液性能的处理，及时清理岩屑，保持井壁稳定，保证钻井液的润滑性，使井眼保持畅通。
4、提前了解稠油层厚度、走向、倾角、岩性以及盖层、底层相关情况，确保油层钻遇率。
参考文献：
[1]宋朝晖.浅层大位移水平井钻井工程优化设计应用研究[D].西南石油学院硕士毕业论文.四川南充，1998.
[2]高德利.影响井眼轨迹控制的诸种因素[J].石油钻采工艺.1992.2：27.34
[3]苏义脑.大斜度井和水平井井眼轨迹控制的几个问题[J].石油钻采工艺.1992.2：22-26