丛式井组防碰绕障技术中的监督管理

2018-07-09刘龙凯曹岗杰

石油工业技术监督 2018年6期

刘龙凯，曹岗杰

在丛式井组开发过程中，由于井口距离较近，在钻进过程中容易发生轨迹相碰事故，给钻井生产带来巨大损失，也影响勘探开发速度和开发效果。笔者吸取以往事故中的教训，引进新工艺、采取合理的防碰绕障技术措施，弥补了这方面的不足，提高了井下安全，达到了安全施工的目的。

1 问题的提出

随着开发速度的提升和开发区块的逐步压缩，为确保产建任务的顺利完成，在开发过程中需要加密井网，确保提高产量，故调整井数量较多，丛式井组的开发应用已逐步增加，防碰绕障工作迫在眉睫，同时给监督管理工作也带来了更大的挑战。

在监督管理中提出“打铁还需自身硬”的管理要求，对管理人员进行针对性的培训，掌握监督管理过程管控中的重点和防控要求，如何给施工人员提出合理的防碰措施建议作为管理要点和跟踪监控重点[1]。时刻给施工人员灌输两井相碰事故带来的危害性和造成的负面影响，促使施工过程中提高警惕和安全意识，如何采取合理的技术措施，防止此类事故的发生，是需要立即解决的问题。

2 现场分析及技术措施的应用

针对这几年的总结分析，发现防碰绕障最关键的是提前作好设计和预测。从理论上讲，离开障碍物井相当容易，但在实际施工中，由于实钻井眼轴线与设计井眼轴线总有一定差距，再加上两井的测斜和计算上的误差，就有可能出现计算上不相碰而实际上相碰的结果。所以，绕障井与障碍井之间需要保持一定的安全距离。剖面实际原则是：根据绕障井与障碍井已知条件可求出总水平位移和方位扭转角，再利用二维剖面设计方法暂求各井段长度及扭方位作业的有关数据，最后对上述二维设计数据进行修正，就可得出现场所用数据[2]。绕障设计时大多采用此方法，下面详细介绍现场所应用的几种技术措施。

2.1 选择绕障造斜点

造斜点的选择对绕障有至关重要的作用，选择过高，虽然绕障容易，但后期施工过程中稳斜段较长，井眼轨迹不好控制；选择过低，则存在防碰风险较大，甚至不能顺利完成绕障作业。对绕障造斜点选择一般用高差法和变方位法。

2.2 尽量减少螺杆的下入次数

绕障造斜后，在下面井眼中不再使用动力钻具扭方位，而是通过调整钻井参数，达到预期目的。在考虑到这一因素后，高差法和变方位法比较适合应用。高差法就是利用垂直距离的差距影响水平位移的大小，从而达到绕障目的。根据绕障井与障碍井之间的距离，再综合绕障井与障碍井的实际轨迹，选择合理的绕障点，并对绕障之后的井斜与方位进行控制和预算，达到保证施工的目的。

在CCDC406队承钻的桃7-21-21井组中，表1为该井组施工排列顺序。在监督管理过程中必须掌握施工顺序，针对存在的防碰问题及时提醒施工人员，并随时跟踪监测情况，做到心中有数。变方位法就是改变绕障井的轨迹方向，从而达到绕开障碍井。在丛式井施工中发现，由于直井段钻井参数选用不合适，或者纠斜钻具不能发挥其作用，就会引起直井段井斜偏大，如果偏斜的方向朝前大门方向或与下口井偏斜方向靠近，就必须采取防碰绕障措施，运用井下动力钻具可达到改变其方向的目的。

由图1可以看出桃7-21-21X井组施工排序。按正常施工，应该最后施工T7-21-21X2(设计方位沿着大门方向80.8°)。由于地质勘探需要，必须第二口井打T7-21-21X2，在第三口井T7-21-21X3施工过程中直井段井斜较大，且正好偏向了T7-21-21X2的施工方向，测斜数据见表2。

第二口井施工时表层井斜较小，照此趋势预算下去有相碰的可能性。根据这种情况，在监督管理过程中必须查阅和掌握定向技术人员制定的绕障措施，根据措施的可行性和施工过程中出现的情况及时分析预测，给予合理的意见措施。若不能安全通过绕障段，必须停钻分析重新制定措施，不能盲目施工，必须确保现场施工的安全性，要充分发挥监督管理工作中的超前预见性，积极主动出击，用坚实的技术能力发挥监督管理职能，确保现场施工的安全性。

表3为T7-21-21X2井与T7-21-21X3井在测深231.98 m处测得井斜0.48°、网格方位237.18°、防碰扫描后测得两井井间距7.15 m，预测井底井间距6 m，随后开始进行绕障作业。

234～240m滑动6m全力增方位，并于井深296.99 m处测出网格方位增至276.37°。由于定向效果差，随后每根单根滑动一次，每次7 m强增方位，于井深521.21 m处将网格方位增至29.93°。530～960 m之间由于方位小漂，间断定向增方位，将网格方位维持在300°左右。于井深960 m处扫描两井井间距大于10 m绕障作业结束。根据存在防碰实际情况及时制定防碰措施，采取合理的钻具组合和钻井参数进行绕障作业。

表2 桃7-21-21X3井实钻数据

表3 桃7-21-21X2井与桃7-21-21X3井防碰扫描安全距离

表层钻具结构：Ф311.2 mmPDC+203 mm螺杆+Ф310 mmStab+203 mmDC×2根+631×410变扣接+168 mmMWD接+168 mmNMDC×1+168 mmDC×5根+127 mmHWDP×15+127 mmDP。

在不安全井段进行绕障作业过程中,监督管理尤为重要,从钻具组合到钻进参数方面进行严密监控,必须时刻掌握钻进情况,根据监测数据及时分析预测,做到监督管理不留死角,紧盯每个施工重点环节。

监督管理过程中必须要求本井在实钻过程中控制好井眼轨迹，防止本井与邻井相碰，施工中认真执行《钻井井眼防碰技术要求》,严格执行以下防碰技术措施[3]。

1）参与钻井现场施工的各单位应高度重视井眼防碰工作。钻井队是防碰责任主体，录井队配合钻井队做好防碰工作；定向井作业队伍上井作业期间，定向施工方为防碰责任主体，钻井队和录井队配合定向井作业公司现场人员做好防碰工作。

2）开钻前应充分了解本井组所有邻井的井眼轨迹，判别出邻井可能存在的相碰风险，并对重点参考井进行仔细分析；定向作业前相关技术负责人务必向全体施工作业人员作好技术交底，使施工作业人员对井眼相碰保持高度警觉；必须认真作好工具仪器入井前的检查校验，并规范现场操作。

3）现场在实钻过程中务必做好随钻轨迹监测，上部井段的测量间距30 m,每次井斜测量后都必须与邻井进行防碰计算。两井井间距≤6 m时必须采取绕障措施，以保证井眼之间的安全距离。

4）若需绕障，定向绕障前必须测得上部井段可靠的井斜方位数据，测量间距不大于30 m；在防碰井段要加密测量。

5）测读数据时，应认真查看各项磁场参数是否正常，可根据测斜仪器的磁干扰幅度变化情况辅助判断与邻井的距离；磁干扰严重的井段应改用陀螺仪重新测斜。

6）本井造斜前的井段是按理想直井段考虑的。现场施工时应根据实测的井斜数据重新制定防碰措施，确保井眼不得相碰。

7）严格执行领眼钻井技术措施，打直上部井段。

8）规范防碰监控工作。①若需绕障，绕障期间每钻进10 m必须测取井斜及方位，及时按最佳防碰轨迹要求调整工具面，做到井眼轨迹平滑。②表层钻进时应在钻井液出口及相近处各安放一块磁铁，每3～5 min观察一次，观察磁铁表面是否有铁屑。③绕障阶段每1 m取一次砂样。④注意钻井参数的变化（扭矩、钻时等），若出现不正常蹩跳、钻时明显增加、返出岩屑含水泥颗粒等异常情况时，必须及时停钻，待弄清楚原因再采取下步措施。⑤在绕障作业时，应打开相邻已完钻井井口，由钻井队定时观察有无液体返出。

9）加强现场组织领导、及时汇报。岗位落实专人负责，当发现井间距变小、钻时变慢、水泥及铁屑返出时应及时停钻分析并汇报。

3 丛式井排序整体上的调整与优化

在现场施工中，经常出现老井场已经布满丛式井，现在又要添加丛式井组，这就不得不考虑防碰绕障问题，要充分考虑到老井的井眼轨迹和中靶位置，这样才能做到安全绕障；另一种情况，由于障碍井的轨迹方向使得下一口正常排序井不能施工，也可以考虑重新布置井序，然后进行施工。通常采用双排序法和改变原排序法进行设计。

双排序法就是考虑到原老井组的情况，如果按以前的大门方向前拖受场地限制，不能进行作业，在对老井眼轨迹进行分析和计算后，根据绕障原则，设计成双排井。

4 其他技术措施的应用

随着近几年来绕障井的不断增多，在防碰绕障程序上做了一些改进。①在采用原程序优点的基础上，优选定向井软件，现场应用情况良好，能较准确地反映真实情况，特别是在防碰绘制方面，能直观地进行跟踪和预测。②同时，还积极利用设备本身优势，在其所承钻的桃7-18-11井组中，有6口丛式井，到第六口井桃7-18-11X6井时，由于井场限制，前拖距离太短，不能实施绕障作业。这时及时调整思路，将钻机侧移到井场一个合适位置，既解决了井场小的问题，又为防碰绕障创造了有利条件，使得其能顺利施工。③在丛式井井口拖距问题上，制定了严格的前拖距离最近限度，保障井与井之间的安全距离，使后面绕障施工更容易进行。④为解决丛式井直井段的防斜问题，大胆引用水平井防斜打直的塔式钻具结构和“四合一”钻具组合交替使用，这些都收到了明显的效果[4-5]。