顺北油田超深小井眼定向技术难点及对策

罗 军，褚清琳，温 炜

（西北油田分公司石油工程监督中心，新疆轮台841000）

1 顺北油田基本情况概述

顺北油田位于顺托果勒低隆北缘地区，主力油气层为奥陶系一间房组。

顺北1断裂带附近发育各类大小储集体，为有效沟通顺北1主断裂带及周围储集体，西北石油局继顺北-A1H井后又部署了顺北-A2H、顺北-A4H、顺北-A5H、顺北-A6H、顺北-A7H及顺北-A3侧钻井。

顺北油田储层埋藏深，一般完钻垂深超过7300m，斜深超过7700m，井身结构以四级结构水平井为主要设计，四开井段直接定向，井眼大小为120.65mm，四开钻具组合采用4″+3-1/2″结构，地层温度160℃左右，对定向技术有较高要求。以顺北-A2H、顺北-A4H井为例，其四级井身结构见表1。

2 定向技术难点分析

表1 顺北-A2H、顺北-A4H井身结构表

2.1 超深小井眼定向施工风险大

顺北油田四开侧钻点井深均在7300m以上，钻头尺寸为120.65mm，钻具采用4″+3-1/2″小钻具组合，钻具刚性强度弱，在井深超过7700m进行定向施工，极易发生钻具疲劳断裂等故障，同时定向接头等专用工具也是钻具组合中的断裂弱点，而一旦发生钻具故障，在120.65mm的小井眼中，尚无配套打捞工具，故障后处理手段有限，只能是采取回填侧钻，经济损失较大。

2.2 地层岩性复杂，造斜困难

顺北油田奥陶系含硅质团块分布，硅质团块在地层中分布具有非均质性和随机性,硅质团块质地较硬，可钻性较差，在钻进过程中具体体现就是对钻头磨损严重，保径齿与切削齿均较严重的磨损，此时钻时较慢，最终导致造斜段造斜率不足。

顺北油田定向井均为短半径水平井，平均全角变化率达25°～30°/30m，为确保准确进入A点，后期采用大度数螺杆造斜。造成造斜段局部全角变化率偏大，钻进过程中全角变化率情况见表2。

顺北油田顺北1断裂带附近储集体发育，水平段钻进期间钻遇储集体或裂缝自然造斜率高影响井眼轨迹。为确保井眼轨迹在设计靶框范围内只能采取复合+定向钻进模式进行施工，水平段施工轨迹见图1。

表2 顺北油田造斜段各趟钻情况

图1 顺北1-4H井水平投影图

造斜段及定向段频繁调整井眼轨迹，局部全角变化率偏大，3-1/2″小钻具在井眼中不能有效传递扭矩，导致定向施工摆放工具面困难。

2.3 井底温度高，对定向工具、MWD性能要求较高

顺北油田各井井底静止温度一般高达160℃，实钻循环温度150°C左右，井下高温环境加快橡胶老化，易导致螺杆脱胶同时对仪器稳定性是巨大考验。

3 解决措施

3.1 严格钻具使用管理

对顺北油田钻具使用从严要求，目的层4″及以下尺寸小钻具使用年限需在2年以内，使用全新接头。加密探伤检测，对存在隐患的钻具坚决禁止入井；定向用螺杆使用全新螺杆，禁止使用修复螺杆、旧螺杆，严格控制螺杆入井使用时间，在厂家推荐使用时间的基础上保留余量，加强实钻过程中参数观察记录，从根源上预防钻具故障。顺北油田目的层施工未出现一起钻具故障。

3.2 多措施加强轨迹控制

顺北油田定向井均为短半径水平井，定向钻进时利用WMD测斜仪器加密测斜，及时对轨迹进行监控，针对信号衰减快的现象，要求厂家技术人员驻井指导仪器信号接收调试，确保有效信号的采集解编。优选抗高温、大扭矩、低转速动力钻具，选择2.5°～3°螺杆造斜，造斜段前期造斜率走设计上线，为造斜段留有余量，以应对钻遇硅质团块造斜率偏低情况。

3.3 严格入井MWD及螺杆选择

MWD的抗高温性能是决定顺北油田定向施工的关键因素，该油田在施工中选择国外进口MWD，抗高温性能175℃，同时优选使用年限短、新度较高的仪器，并对内部耐温易耗元器件进行更换，确保仪器工作正常；同时选取180℃抗高温螺杆，避免螺杆因耐温不足导致脱胶的现象发生。

3.4 优选钻具组合及施工参数

四开定向井段钻具组合采用Ø120.65mmPDC+Ø95mm螺杆+单流阀+接头+88.9mm无磁钻铤+悬挂短节+接头+211×HT310+Ø88.9mm非标钻杆×16根+HT311×310+Ø88.9mm加重钻杆+Ø101.6mm钻杆，钻压控制在 20～40kN，排量 8～11L/s，泵压 17.5～21MPa，优选使用PDC钻头直接定向造斜，通过控制钻井参数达到定向造斜率要求。在钻遇硅质团块夹层时钻具组合中调整螺杆度数，螺杆一般选择较设计造斜率高2～3个级别，改用小钻压滑动钻进，钻压调整为10～20kN，排量及泵压保持小范围变化，减小钻具组合横向震动对MWD带来的损害，在通过硅质团块夹层时再恢复钻压钻进。

4 应用实例

顺北-A2H井井身结构为四开制水平井，四开井段直接定向，各开次井深及钻头尺寸见表1。该井侧钻井深为7484m，侧钻段钻具组合采用Ø120.65mmP⁃DC+Ø95mm螺杆2°+浮阀+坐键接头+无磁加重钻杆+悬挂短节+Ø88.9mm钻杆+Ø101.6mm钻杆，侧钻一次成功。

该井施工共计6趟钻，使用抗180℃高温Ø95mm小螺杆6根，最高工作时间40h，未出现螺杆故障；选用进口耐温175℃的MWD仪器，累计入井6趟，未出现仪器异常现象。在钻遇硅质团块地层钻时慢，造斜率偏低，来回更换大度数螺杆，直至通过硅质团块夹层，才恢复正常钻进，各趟钻施工概况见表3。

表3 顺北-A2H井全井施工情况

本井通过严格钻具入井管理，根据钻遇地层实际情况合理优化钻井参数，通过加密测斜确保轨迹满足施工设计，同时优选抗高温螺杆、MWD，成功完成了四开定向开次施工，整开次施工安全零故障。

5 认识与建议

（1）超深井小井眼定向施工，严把入井钻具关，严格控制钻井参数，及时根据参数变化判断井下情况，防止井下事故发生。

（2）短半径定向井施工，前期造斜率按照设计上限，为后期造斜率偏低时留足调整余量，在钻进过程中及时监控井身轨迹，根据实钻情况合理调整轨迹，每钻进50m进行一次短程起下钻工作，确保井眼畅通。

（3）合理选择定向工具，根据该油田地温梯度及压力梯度选择抗高温高压仪器及螺杆。目前国内现有的MWD抗高温仪器最高耐温175℃，在该油田使用温度上线余量略显不足，研发耐温200℃及以上MWD市场前景广阔。

（4）顺北油田超深小井眼定向施工经验的总结积累，对国内其他油田在小井眼中定向技术难点分析及对策的制定上具有借鉴意义。

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