帐钩型井联X44井钻井设计与实践

2018-03-26徐旭东施智玲卜志丹窦正道王韶华杨小敏

石油地质与工程 2018年1期

徐旭东，施智玲，卜志丹，窦正道，王韶华，杨小敏

（1．中国石化江苏油田分公司石油工程技术研究院，江苏扬州 225009；2．中国石化江苏油田分公司石油工程监督中心）

联X44井是部署在江苏油田高邮凹陷汉留断裂带联盟庄构造的一口重点勘探评价井，钻探目的是为了评价联44区块E2d地层含油气情况。该井位于省级湿地保护区渌洋湖东缘，该区域林带遍布，鱼塘密集，地面布井条件极度受限。为了实现地质双靶中标的要求，井眼轨道设计为“帐钩型”剖面，类型为直—增—稳—降—直—增—稳。该井眼剖面存在井眼轨迹控制难度大、摩阻与扭矩大、井眼净化困难等难点。在帐钩型井眼条件下，通过钻井设计优化，确保了该井安全高效顺利施工，也为油田后续同类井设计与施工提供了借鉴。

1 联X44井基本情况

联X44井为江苏油田首口“帐钩型”探井，由于受水网地带地面条件限制，井口位置投影恰好位于地质靶点1靶和2靶之间，如果按照以往的丛式井组布井方式，需要打两口井才能满足地质勘探的要求。在不移动井口位置的情况下，使用反位移轨道设计方法[1-2]，即第一次反方向造斜，增大定向井的靶前距，再采用常规造斜率设计井眼轨道，井身剖面设计呈“帐钩型”，见图1。

图1 联X44井垂直剖面示意

2 工程设计

2.1 井眼轨道设计

使用反位移轨道设计方法，关键在于选取合适的设计参数。根据1、2靶点坐标，可以计算出两靶点连线方位角为 185.8°，靶点连线井斜角为55.49°。

首先使用常规二维剖面，设计出第二造斜点位置（垂深）及第二造斜点至1靶、2靶的剖面Ⅰ。假设从第二造斜点经“单增”轨道设计至1靶，选择常规造斜率6°～8°/100 m，可以推算出第二造斜点至1靶的水平位移，第二造斜点的垂深、坐标、第二造斜点至井口的位移等。

根据第二造斜点的垂深、第二造斜点与井口的位移、方位，在第二造斜点处井斜角为零的条件下，选定合适的反向造斜率、反向降斜率，采用“直–增–稳–降”四段制剖面或“直—增—稳—降—直”五段制剖面，使用常规二维剖面，设计出反向造斜点位置及井口至第二造斜点的剖面Ⅱ。组合剖面Ⅰ与剖面Ⅱ即为完整的“帐钩型”剖面。

通过对比不同设计参数条件下的摩阻扭矩值（表1），可以看出，随着反向位移（第二造斜点至井口的位移）的增大，需要高反向造斜率和高反向降斜率才能满足剖面Ⅱ的设计要求，并且，随着反向位移的增大，完钻井深越深，起钻、下钻摩阻逐渐增大，转盘扭矩逐渐增大。

为了减少定向施工难度和后期采油油管偏磨，经综合考虑，确定第二造斜率为8°/100 m，井口与第二造斜点的反向水平位移为500.34 m，反向造斜率为6°/100 m，反向降斜率-4°/100 m，轨道类型为直—增—稳—降—直—增—稳，具体轨道设计见表2。

表1 不同设计参数条件下的摩阻扭矩值对比

表2 反位移轨道法的井眼轨道数据

2.2 井身结构设计

应用Wellplan软件进行钻具受力分析，结果表明，在钻进、起钻、下钻、循环四种工况下，井深为1 866 m～1 960 m时钻柱受到的侧向力较大，对技术套管磨损较为严重。考虑到该井反位移轨道设计，为有效封隔复杂井段，降低井下摩阻，最大限度降低施工风险，该井设计采用三开井身结构：一开采用Φ425 mm钻头钻至井深100 m，Φ339.7 mm表层套管下深99 m；二开采用Φ311.1 mm钻头钻至1 900 m（第二造斜点以下），Φ244.5 mm技术套管下深1 898 m；三开采用Φ215.9 mm钻头钻至3 512.58 m，下入Φ139.7 mm生产套管。

2.3 钻井液设计

联X44井设计井深为3 436.45 m，最大井斜角为59.76°，井斜角超过45°的井段长度达到936 m，易形成岩屑床，井眼净化难度高，要求钻井液具有很强的岩屑携带能力。同时，在帐钩型井眼条件下，钻具与井壁接触点多、接触面积大，容易形成键槽卡钻，摩阻、扭矩可能增加，影响钻进，而滑动钻进的程度要求钻井液必须具有良好的润滑防黏能力[3-4]。

为解决钻井液技术难点，该井三开作业选用了复合有机盐钻井液体系，该体系抑制能力强，流变性好，切力低，摩阻小，泥饼薄而致密，可以满足安全钻井的需要。

3 实钻效果

联X44井完钻井深为3 135 m，完钻钻井液密度为1.23 g/cm3，造斜点为230 m，最大井斜为56.3°，最大水平位移为713.81 m，平均机械钻速为7.52 m/h，钻井周期为32.6 d。

该井设计的第一造斜点为260 m，井深523 m时井斜要达到15.78°，设计造斜率为6°/100 m，而现场使用的 1.25°单弯螺杆和 1.5°单弯螺杆均未能达到设计造斜率，后使用“直螺杆+弯接头”方才达到设计要求。施工过程中，使用防磨器和除屑螺旋加重钻杆，做好套管防磨和防岩屑床工作。在井深1 926 m～2 559.22 m造斜率较高井段，每间隔200 m左右下入除屑螺旋加重钻杆，及时破坏岩屑床[5-6]。

三开1 882.5 m～3 135 m井段时，使用了复合有机盐钻井液体系，全井采用以 KD-51润滑剂为主，辅以PGCS-1、JYRH、RH102等润滑剂，保证了钻井液良好的润滑性，钻完井施工过程正常，电测一次成功，无粘卡事故，下放最大摩阻为18 t，上提最大摩阻为30 t，钻井液润滑性能良好。

4 经济效益分析

联X44井如果采用丛式井组布井方式，需要打两口井，共需进尺约5 324.66 m；而采用“帐钩型”井眼轨道设计，设计井深为3 436.45 m，可节约进尺1 888.21 m，按联X44井结算费用￥2 892.73 /m计算，加上节省的丛式井第二口井费用￥40×104，总计可节约钻井投资￥506.21×104。