徐闻X3井井眼轨迹控制技术

刘特立 李 胜 张宗林 洪进富 徐春华

（1.江苏石油工程有限公司安徽分公司，安徽天长 239321；2.中石化石油工程技术研究院，北京 100101）

徐闻X3井井眼轨迹控制技术

刘特立1李 胜2张宗林1洪进富1徐春华1

（1.江苏石油工程有限公司安徽分公司，安徽天长 239321；2.中石化石油工程技术研究院，北京 100101）

徐闻X3井是一口部署在北部湾盆地迈陈凹陷区块的多靶点定向井， 也是中石化首口超高温超深四靶点定向探井，该井二开井段长达2 667 m，为大尺寸长裸眼井眼；三开实钻裸眼段长1 540 m。该地区地温梯度高，井深5 974 m电测温度为211 ℃，高温影响MWD仪器使用性能，下部井段只能依靠多点投测，井身轨迹控制具有滞后性。为实现徐闻X3井井眼轨迹的有效控制，该井直井段采用塔式钻具组合，长达2 028 m的直井段最大井斜角仅为1.39°，定向井段采用1.5°的单弯螺杆定向，稳斜井段采用满眼、微增钻具组合钻进。该井4个靶点均顺利中靶，实钻井眼轨迹达到设计要求，完钻井深6 010 m，完钻水平位移达2 017.22 m。该井的顺利完钻为同类井的施工提供了经验。

井眼轨迹控制；定向井；多靶点；超高温超深井

徐闻X3井钻探目的是为了解迈陈凹陷徐闻区块迈10块涠洲组、流沙港组含油气情况。在研究各组段地层分布的基础上，以徐闻X1井及工区其他探井钻探结果为依据设计该井地层，自上而下为第四系、新近系和古近系。徐闻X3井属于大井眼长稳斜段、多靶点的高难度定向井，于2009年11月15日开钻，设计斜深5 664.16 m，垂深5 100 m，井斜34.14 °，水平位移1 893.92 m，三开预估井底温度为187 ℃。该井钻至设计井深后继续钻进，补充设计斜深6 180 m，垂深5 560 m。于2010年12月1日完钻，完钻井深为6 010 m，垂深5 397.43 m，井斜14.61°，水平位移2 017.22 m，井深5 974 m电测温度为211℃。井眼轨迹控制良好，4个靶点均符合设计要求。

1 工程设计

1.1 井身结构

徐闻X3井采用三级井身结构，Ø508 mm套管封地表松软地层，建立井口循环，Ø339.7 mm套管封新近系不稳定地层，Ø244.5 mm技术套管封涠洲组不稳定地层为下部顺利钻进创造有利条件，三开采用Ø215.9 mm钻头钻至完钻井深。表1为徐闻X3井井身结构设计及套管程序，实钻井身结构为：Ø660.4 mm×87.13 m+Ø508 mm×87.13 m+Ø444.5 mm×1 803 m+Ø339.7 mm×1 801.95 m+Ø311.1 mm×4 470 m+Ø244.5 mm×4 467.47 m+Ø215.9 mm×6 010 m+Ø139.7 mm×5 216.48 m。

表1 徐闻X3井井身结构设计套管程序

1.2 井身剖面设计

针对该区块地层的特点，三段制施工容易，工艺相对简单，易于提速，且能满足地质目标。因此，采用直—增—稳三段制剖面设计，要求轨迹稳斜中靶，中靶以后在钻进过程中由于自然降斜，也减少了井底位移，徐闻X3井井眼轨道设计参数见表2。

表2 徐闻X3井轨道设计数据

2 井眼轨迹控制难点

（1）地层具有不确定性［1］，徐闻X3为一口预探井，可依据的地质资料少，例如：一开上部就钻遇致密性好的火成岩；二开大段砂砾岩可钻性差，研磨性强，钻时较高；三开井深5 808 m才钻至流沙港组地层，适合调整轨迹的地层比较难选择。

（2）造斜点高，井斜角较小，稳斜段长，稳斜过程中井眼轨迹控制较困难，方位漂移变化大，方位变化规律不确定。徐闻X3井二开裸眼段长达2 667 m，且在直井段下部，为造斜及稳斜井段，井眼轨迹控制难度大，且三开实钻裸眼长度长达1 540 m，完钻水平位移达2 017.22 m。

（3）该地区地温梯度高［2］，预计5 664 m井底温度达 184 ℃［3］，井深 5 974 m 电测温度为 211 ℃，高温影响MWD仪器使用性能，故下部井段只能依靠多点投测的方式测井斜、方位数据，井身轨迹控制具有滞后性。

（4）靶点多，由于徐闻X3为多靶点定向井，共4个靶点，设计中一靶中靶垂深2 330 m，靶半径40 m；二靶中靶垂深3 080 m，靶半径60；三靶中靶垂深4 670 m，靶半径100 m；四靶中靶垂深5 250 m。

3 井眼轨迹控制技术

3.1 直井段施工（0～2 028 m）

直井段主要采用塔式、满眼钻具组合，优化钻井参数，严格控制钻压［4-6］，轻压吊打防止井斜，利用电子多点测井斜，在钻达造斜点2 028 m时，井斜0.55°，井斜角最大仅为1.39°，井深1 659.57 m，直井段井斜角得到了有效控制。该井段所用典型钻具组合如下：1 122～1 803 m井段所用塔式钻具组合为Ø444.5 mmPDC钻头+Ø228 mm钻铤×9.14 m+Ø203 mm无磁钻铤×9.21 m+Ø203 mm钻 铤 ×54.77 m+Ø178 mm 钻 铤 ×54.75 m+Ø139.7 mm加重钻杆×279.15 m+Ø139.7 mm钻杆。二开1 860～2 020 m井段满眼钻具组合为Ø311.1 mmHJ517G牙轮钻头+Ø310 mm双母扶正器+Ø203 mm短钻铤+Ø310 mm扶正器+Ø203mm无磁钻铤×9.21 m+Ø310 mm扶正器+Ø203 mm钻铤×18.2 m+Ø310 mm扶正器+Ø203 mm钻铤×36.57 m+Ø178 mm钻铤×54.75 m+Ø139.7 mm加重钻杆×279.15 m+Ø139.7 mm 钻杆。

3.2 定向井段施工（2028～2387.56 m）

徐闻X3井造斜点选择在涠洲组二段地层，井深2 028 m，保证在现场施工过程中造斜率是关键，造斜施工中选用Ø210 mm（1.5°）单弯螺杆。定向钻具组合为Ø311.1 mmHJT537G牙轮钻头+Ø210 mm（1.5°）单弯螺杆+Ø197 mm 定向接头+Ø203 mm无磁钻铤×9.21 m+Ø203 mm钻铤×9.03 m+Ø203 mm扶正器+Ø203 mm钻铤×45.74 m+Ø178 mm钻 铤×54.75 m+Ø139.7 mm加 重 钻 杆×279.15 m+Ø139.7 mm 钻杆，钻进井段为 2 028～2 064.95m，钻压为 6～10 t，泵压 15MPa，排量为 41 L/s。由于井底不清洁、有落物，机械钻速仅为0.59m/h，起钻钻头牙齿和轴承磨损严重，磨损级别为3，出井新度为0。下磨鞋+打捞杯清洁井眼，待井眼清洁后，仍用1.5°单弯螺杆定向，井段2 069.23～2 086.23 m所用钻具组合为：Ø311.1 mm HAT127牙轮钻头+Ø210 mm（1.5°）单弯螺杆+定向接头+Ø203 mm无磁钻铤×9.21 m+Ø203 mm钻铤×54.77 m+Ø178 mm钻铤×54.75 m+Ø139.7mm加重钻杆×279.15m+Ø139.7 mm 钻杆，钻进参数：钻压 4～6 t，泵压 14 MPa，排量39 L/s，机械钻速为1.67 m/h；井段2 086.23～2 387.56 m所用钻具组合为Ø311.1 mmPDC钻头+Ø210 mm（1.5°）单弯螺杆+Ø197 mm定向接头+Ø203 mm无磁钻铤×9.21 m+Ø203 mm钻铤×27.32 m+Ø178 mm钻铤 ×27.3 m+Ø139.7 mm加重钻杆×279.15 m+Ø139.7 mm钻杆，钻进参数：钻压4～8 t，泵压15 MPa，排量43 L/s，机械钻速提高至2.83 m/h。定向井段井眼轨迹数据见表3。

表3 定向井段井眼轨迹数据

3.3 增斜段施工（2 387.56～2 774.27 m）

定向结束后，采用增斜钻具组合继续增斜，所用钻具组合为：Ø311.1 mm HJ517G牙轮钻头+Ø310 mm双母扶正器+Ø203 mm回压阀+Ø203 mm减震 器+Ø203 mm 短 钻 铤+Ø310 mm 扶 正 器（托盘）+Ø203 mm无磁钻铤×9.21 m+Ø310 mm扶正器+Ø203 mm钻铤×54.77 m+Ø178 mm钻铤×54.75 m+Ø159 mm螺旋钻铤×54.77+Ø139.7 mm加重钻杆×279.15 m+Ø139.7 mm钻杆，钻进参数：钻压18～26 t，泵压 16～17 MPa，排量 43～52 L/s，机械钻速1.34～1.65 m/h，合理的钻井参数，有效地实现了井斜增加。增斜井段井眼轨迹数据见表4。

表4 增斜井段井眼轨迹数据

3.4 稳斜井段（2 774.27～5 310.2 m）

稳斜井段主要采用满眼、微增钻具组合稳斜，如二开3 687.85～3 773.52 m井段所用满眼钻具组合为Ø311.1 mmPDC钻头+Ø310 mm双母扶正器+Ø203 mm短钻铤×2.97 m+Ø310 mm扶正器+Ø203 mm回压阀+Ø203 mm托盘接头+Ø203 mm无磁钻铤×9.27 m+Ø310 mm扶正器+Ø203 mm减震器+Ø203 mm钻铤×45.8 m+Ø178 mm钻铤×27.51 m+Ø159mm螺旋钻铤×27.51m+Ø178 mm随钻震击器+Ø139.7 mm加重钻杆×279.15 m+Ø139.7 mm钻杆。二开3 956.55～4 040.01 m为扭方位井段，该井段棕色泥岩与浅棕色含砾细砂交替，含砾细砂岩研磨性强，钻时变化快，最大机械钻速为10 m/h，最小机械钻速为0.43 m/h，导致井斜角降低，方位角增大，需扭方位，所用钻具组合为Ø311.1 mmHJT637GLY牙轮钻头+Ø210 mm（1.5°）单弯螺杆+Ø203 mm回压阀+Ø197 mm定向接头+Ø203 mm无磁钻铤×9.27 m+Ø203 mm钻铤×27.49 m+Ø178 mm钻铤×27.54 m+Ø139.7 mm加重钻杆×120.04 m+Ø178 mm随钻震击器+Ø139.7 mm加重钻杆×157.28 m+Ø139.7 mm钻杆。扭方位井眼轨迹数据见表5。

表5 扭方位井眼轨迹数据

3.5 降斜井段（5 310.2～6 010 m）

为加快垂深钻进速度，提前钻遇目的层，采用调整扶正器位置和扶正器尺寸来降低井斜角［7-10］，主要采用满眼钻具组合，如5 672.88～5 768.18 m井段：Ø215.9 mmHJT537GK牙 轮 钻 头+Ø214 mm双母扶正器+Ø159 mm回压阀+Ø165 mm短钻铤+Ø214 mm扶正器+Ø165 mm托盘接头+Ø165 mm无磁钻铤×9.43 m+Ø214 mm扶正器+Ø159 mm螺旋钻铤×140.92 m+Ø127 mm加重钻杆×111.41 m+Ø178 mm随钻震击器+Ø127 mm加重钻杆×111.45 m+Ø127 mm钻杆，在5 768.18～6 006 m采用微增钻具组合，Ø215.9 mmHJT537GK 牙轮 钻头+Ø214mm双母扶正器+Ø159 mm回压阀+Ø165 mm托盘接头+Ø165 mm无磁钻铤×9.43 m+Ø214 mm扶正器+Ø159 mm螺旋钻铤×9.4 m+Ø214 mm扶正器+Ø159 mm螺旋钻铤×131.52 m+Ø127 mm加重钻杆×111.41 m+Ø178 mm随钻震击器+Ø127 mm加重钻杆×111.45 m+Ø127 mm钻杆，钻进参数：钻压20～22 t，泵压 13.5 MPa，排量 30 L/s。5 310.2～6 010 m井段井眼轨迹数据见表6。

表6 5310.2～6 010 m井段井眼轨迹数据

4 认识及结论

（1）徐闻X3井长达2 028 m的直井段，采用塔式钻具组合很好地控制了井眼轨迹，为后续长裸眼定向稳斜井段奠定了基础。

（2）井眼轨迹控制技术确保了超高温超深多靶点定向井—徐闻X3井四靶均中靶，达到井深设计要求的井眼轨迹。

（3）使用无线随钻测斜仪MWD能及时掌握井眼轨迹的变化情况，预测井底的变化趋势，提高剖面符合率及中靶精度。

（4）在国产MWD能够承受的温度范围内，选择易于施工的岩性，及时进行扭方位作业，对轨迹进行调整，保证了三靶和四靶的顺利中靶。

（5）利用扶正器的尺寸变化对钻具的刚性进行调整，实现对井身轨迹的控制。

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（修改稿收到日期 2013-08-11）

Trajectory control technology for Well Xuwen X3

LIU Teli1, LI Sheng2, ZHANG Zonglin1, HONG Jinfu1, XU Chunhua1
（1. Sinopec Jiangsu Petroleum Engineering Co.,Ltd,Anhui Drilling Branch Company,Tianchang239321,China;2. Sinopec Research Institute of Petroleum Engineering,Beijing100101,China）

Well Xuwen X3 is a multi-target directional well, deployed in Maichen depressed block in Beibuwan Basin. The section of the second spud has large wellbore diameter and long open-hole section with the length of 2 667 m. The open-hole length of the third spud is 1 540 m. The geothermal gradient is high, and the electrically measured temperature is 211℃ in the depth of 5 974 m. The high geothermal gradient in the area affects the performance of MWD instrument, so multi–point measurement is necessary for lower formations, leading to wellbore trajectory control posterity. To achieve effect Well Xuwen X3 wellbore trajectory control, tapered hole assembly is used for the vertical interval, with length of 2 028 m，and the biggest hole angle is only 1.39 degree. For directional interval,the screw drill with 1.5 degree is used to orientate. In angle holding interval, the packed hole assembly and slightly building assembly are used. The four target points meet the drilling design and hole trajectory conforms to the demand of design, with the drilling depth of 6010m and the horizontal displacement of 2 017.22 m. It provides experience for similar well drilling operation.

hole trajectory control; directional well; multi-target; ultra high temperature and ultra deep well

刘特立，李胜，张宗林，等. 徐闻X3井井眼轨迹控制技术［J］. 石油钻采工艺，2013，35（5）：16-19.

TE243

：A

1000–7393（2013） 05–0016–04

刘特立，1977年生。2001年毕业于中国石油大学石油工程专业，现从事钻井技术研究及现场技术服务工作。电话：0550-7025296。

〔编辑 薛改珍〕