浅谈侧钻水平井井眼轨迹控制技术

2022-11-20

侧钻水平井其钻井施工技术的关键就在于水平井井眼轨迹的控制, 其涉及了钻井工艺、水力机械、决策论、计算机以及空间测量、管柱力学等多种学科知识的应用, 因此侧钻水平井井眼轨迹控制是一门典型的多学科综合技术。

1 关于井眼轨迹控制的控制范围

水平井井眼轨迹控制有三个方面的控制范围, 即水平段长度、垂向允许偏差以及横向允许偏差。通常情况下, 水平段长度除要预防偏差满足增产要求外, 还要对实时工艺技术水平综合考虑。允许偏差主要受两方面因素的影响, 目的是为了将水平段控制在剩余油富集区内, 所以要严格控制其允许偏差, 但为了技术经济的合理化又会对允许偏差降低标准。关于侧钻水平井的靶区设计要综合考虑技术水平、成本经济以及地质环境等因素, 在地质环境条件允许的情况下, 将允许偏差最大化, 从而在水平井井眼轨迹便于控制的同时, 将钻井成本资金降到最低。

2 井眼曲率对侧钻水平井井眼轨迹控制的影响

要做好侧钻水平井井眼轨迹控制工作, 就要找出对其产生影响的参数, 因此就不得不提及井眼曲率这个重要参数。当井眼曲率参数设置过大时, 就会出现转盘钻进十分困难、井下复杂情况多等现象;若井眼曲率参数设置过小, 则会增加螺杆钻具的造斜进尺, 从而加大井眼轨迹控制的工作量, 给钻井进度带来影响。所以, 经过实事研究及综合考虑我国使用的单弯螺杆钻具造斜特性、水平井井眼曲率要求等因素的基础上, 一般将侧钻水平井井眼轨迹的井眼设计曲率控制在 (12°—15°) /30m。

3 侧钻水平井井眼轨迹控制施工工艺技术

3.1 侧钻工艺技术

侧钻井段作为全井在井眼轨迹控制的初始阶段, 开窗后需要选择合适的侧钻工具, 将新的井眼快速钻出。而在开窗后侧钻水平井时, 通常采用的是具有较大造斜率的弯外壳螺杆钻具加上配有有线随钻测斜仪功能的定向侧钻工具结合作业。在钻具钻井时要对钻压、钻时、磁工面以及送钻量严格控制。在进行侧钻钻井时要保持每钻进1m都要采集一包砂样, 便于实时掌握侧钻工具的钻头是否与老井眼位置产生偏差。

3.2 侧钻井造斜段轨迹控

由于受到地质环境、技术操作水平、侧钻使用工具摩擦阻力以及井眼实时状况的综合复杂因素的影响和制约, 造斜工具的实际造斜能力一般都会与理论计算参数存在误差, 这些参数间的误差自然给着陆入靶控制带来了一定程度的困难, 情况严重时还会造成脱靶现象发生。因此, 在实际钻井过程中, 为确保井眼轨迹能按照设计参数要求入窗进靶, 在对钻井造斜段的控制上一般采用“增—稳—增”模式来制定三段可行方案。其具体做法就是通过造斜扭方位钻至井斜50°位置以上, 从而保证到达位置与设计一致。再通过对入靶垂深和地质设计误差校正后, 使实钻轨迹与设计误差缩小, 再增斜入靶。

3.3 侧钻井水平段轨迹控制

通常在侧钻水平段时, 在对钻井速度以及钻井成本的综合考虑后, 一般都会使用双稳定器组合钻具通过转盘钻进模式来进行作业, 对于预防井下复杂情况出现以及净化井眼很有作用。在钻进过程中, 要根据实时斜测参数及时的更换钻进使用工具、调整钻进参数, 保证井眼轨迹始终控制在靶区内。

3.4 侧钻井井眼轨迹测量

目前, 为确保侧钻井的井眼轨迹测量参数的精确度, 通常采用国产DST和引进Tensor有线随钻测斜系统来对井眼轨迹进行监测, 每钻进一段距离就停

泵对实际井眼轨迹的斜造率及方位进行复测, 再通过专用仪器对侧钻井的井斜参数以及斜向开窗进行实时测量, 从而保证实施参数及数据的真实性。

3.5 侧钻井井眼轨迹控制软件

通常为保证侧钻井的井眼轨迹控制水平及精度, 需要采用井眼控制软件来进行监测和控制。通常使用的井眼轨迹控制软件都是用可视化编程技术编写研发的, 具有操作方便、界面直观等特点。通过在施工现场对井眼轨迹控制软件的使用, 将实际井眼轨迹的参数精确计算, 能快速并且高效率的绘制井眼轨迹图并进行井眼轨迹设计与预测, 为侧钻井的井眼轨迹控制工作提供了科学依据。

4 结语

侧钻井井眼轨迹控制技术经过多年的理论研究与现场应用, 有效解决了井眼轨迹控制工具、测量仪器落后的难题, 并逐渐摸索出一套低成本、高效率的井眼轨迹控制施工技术, 为侧钻水平井的有序施工奠定了良好的技术基础, 已成为老油田开发的主要技术手段。

摘要：侧钻水平井其钻井施工技术的关键就在于水平井井眼轨迹的控制, 井眼轨迹控制程度的好坏是影响和决定侧钻水平井钻井质量以及钻井费用和水平井后期使用等非常重要的因素。相比一般的水平井而言, 侧钻水平井具有中靶要求高、钻具刚度低及井眼曲率大等特点, 所以在进行井眼轨迹控制时, 不仅要求其要具有控制精度高、预测准确度高之外, 还应对井底参数预测、油层垂深以及工具斜造率造成的误差具有较强的适应能力。

关键词：侧钻,水平井,井眼轨迹控制