密集井口钻井平台井眼轨迹防碰技术

王永峰

摘 要：密集井口钻探技术是一项低成本、环保型油田开发技术，但是采用密集井口钻探必须做好钻井施工的井眼防碰工作，否则会造成重大经济损失，影响钻井平台的整体经济效益。因此研究如何完成密集井口钻井方案的编制和井眼轨道的设计，防止井眼碰撞是十分必要的。丛式井的施工原则是在施工前按照防碰考虑对整个平台进行合理设计，在施工前期最大限度贴近设计线，当出现两口或多口井需要防碰绕障时采用适当的方法进行绕障，通过参数对比，从钻具组合，轨迹数据的测量，仪器的统一规划等方面进行分析，以确定各项防碰措施的合理性和可行性。

关键词：密集井口;整体规划;防碰;仪器统一

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.22.051

随着钻探技术的进步、油田开发的需要和环保意识的增强，密集丛式井钻探油藏的开发方式越来越多地被应用到油田的开发中。密集井口的钻探方式节约了大量开发成本，缩短了油田建设周期，减少了环境污染和破坏，方便了原油生产和安全管理。但是，采用该钻探方式在实施过程中有一个较大的施工风险，井眼很容易发生碰撞。因此，我们必须针对密集井口间距短的特点，研究钻井防碰方法和技术，避免在钻探过程中产生井眼相碰。

1 密集井口开发必须整体规划钻井方案

1.1 整体规划钻井方案的必要性

在密集井口区钻井，必须按照事先规划好的井眼分布实施钻井，避免无序钻井，如果产生无序钻井，会造成以下一些不利因素。

（1）后期实施井需要大量绕障钻井作业，给钻井施工造成很大难度，会大幅度增加钻井成本。

（2）非常容易发生井眼碰撞，甚至发生钻穿生产井的事故，其直接经济损失巨大。

（3）部分井口无法实施钻井作业，造成有井口却不能实施钻井的局面，浪费井口和平台资源。

1.2 对整体规划钻井方案的要求

根据地质构造及地貌特征确定钻井平台位置，一般来说，钻井平台处于地质构造的中心最方便于井口的排列，也最有利于钻井施工和防碰处理，钻井成本也最低，如果因地面条件限制，钻井平台只能建在构造的一侧，在排列井口时要注意方便于井眼之间的防碰。最好采用井口走向平行于地质构造走向的方案，井口与地质目标应按照划分区域对应使用，一般要防止跨区域使用，更要防止井眼从其他井口附近穿过。各井眼在水平投影图上不发生交叉，造斜段井眼轨迹呈现辐射状分布。

各井口槽的前排井口，承钻较远、埋深较浅的地质目标，后排井口应钻较近、埋深较深的地质目标。

1.3 井眼轨道的整体设计要求

当钻井平台确定后，应根据井口的排列方式和地质目标位置进行井眼轨道的整体设计，目的是为了规划好各井眼所使用的井口、造斜点位置、井眼剖面形状，对井眼轨道统一排列、统一设计、统一防碰处理，排列好钻井施工的先后次序，为单井设计提供依据。

2 防碰井眼轨迹风险分析

随着技术的发展，针对井眼可控制的程度，可将井眼之间发生碰撞的危险程度划分为4个区域，见表1。

（1）高度危险区。井眼距离小于5m。如果井眼之间距离小于5m，由于邻井套管的强磁性干扰，一般仪器无法真实地监测井眼轨迹。因此，必须采取措施，使井眼之间的距离尽快大于5m，实现有效控制和监测井眼轨迹的目的。

（2）危险区。井眼距离大于等于5m，小于15m。井眼间距进入该区域后，碰撞的危险性仍然较大。但是井眼距离大于5m后，随钻测量仪器已经能够实施正常监控。在钻井过程中必须采用随钻测量仪器，加大测量密度，对井眼轨迹进行严格的控制，才能降低碰撞几率。

（3）相对安全区。井眼距离大于等于15m，小于30m。井眼间距进入该区域后，大大降低了碰撞的危险性，只要对井眼能够实施较好的控制，即可达到防碰要求。

（4）安全区。井眼距离大于等于30m。井眼间距进入该区域后，碰撞几率很小，只要采用普通的测量仪器，能够对井眼进行实时测量，对井眼稍加控制，即可达到防碰要求。

3 工程技术措施

3.1 工程技术执行要求

丛式井组现场施工防碰技术要求众所周知，防碰技术是丛式井组的核心技术，防碰成功与失败也是该工程的成与败，技术措施注意事項：

（1）严防井下落物。

（2）直井段施工，采用防斜钻具钻进。

（3）严格按丛式井钻井设计施工，不得随意变动丛式定向井的造斜点，以免造成两井相碰。

（4）自第二口井施工开始，同台井都使用相同的钻具结构，钻头必须使用牙轮，同台井都使用相同的钻井参数进行施工，使用相同的钻头和喷嘴组合随时注意转盘扭矩的变化，检查岩屑中是否有水泥或铁屑，如有异常，需立即停止钻进，及时分析、判断和处理。

（5）施工中，钻台司钻和工程技术人员密切注意钻时变化情况。

（6）每口井都必须有自井口至井底完整的多点测量数据和井身轨迹计算数据，测量间距不大于30m，必要时可缩短测斜间距。

（7）每口井的直井段都必须测斜监控，并随时计算井眼轨迹数据，井眼轨迹不得占据其他井的位置，否则要进行纠斜施工。

（8）丛式井施工前，要收集齐全相关井的井口坐标和井眼轨迹数据，用于防碰扫描计算。

（9）施工时必须对所施工井进行防碰扫描计算，并做出防碰图，标明防碰井段，并做局部放大图。

（10）在防碰井段施工时，应随时检查测量结果中井斜方位角是否受到磁干扰，如遇磁干扰，应立即停止钻进，及时分析判断是否有防碰问题，并采取相应措施。

（11）多点仪器和MWD仪器，两种仪器在同一个平台尽量使用同一根探管，施工中所用的数据由MWD随钻测量仪器提供，同平台的防碰井数据尽量使用由同一根MWD仪器探管提供，最大限度的减小仪器误差。由于最后完井数据以多点数据为准，待防碰井段过去后可用多点数据进行轨迹校正。

3.2 定向钻进过程中的“四个停钻”

（1）定向井工程师密切关注测量磁参数的变化情况和反扭角的变化情况，若有异常立即停钻，分析原因，找到原因后再继续钻进。

（2）钻台司钻及相关人员密切关注钻井参数的变化情况，若有泵压、扭矩、机械钻速、憋跳钻等异常情况发生，需立即停钻，分析原因，找到原因后再恢复钻进。

（3）震动筛处，钻井队的坐岗职工随时观察泥浆返出情况，若有老浆、老井水泥、铁屑等返出，需立即停钻，查找分析原因后继续施工。

（4）随时观察最近距离的临井井口情况，若邻井出现异常，需立即停钻分析原因，查清原因后恢复钻进。

4 轨迹控制方案

对于有防碰问题井的轨迹控制，必须严格控制每一口井的轨迹，先期完成的井必须给后期待钻的相邻井提供足够的空间防碰，因此，先期完成井的井身轨迹必须严格按照设计要求来控制，具体做法为：

（1）利用计算机防碰程序协助轨迹控制，丛式井作业必须使用相应的计算机防碰软件，在防碰问题出现的井段使用计算机防碰程序计算出有关数据，绘出防碰图，以便于监测。

（2）定向施工时，要及时进行防碰扫描和判断，若有磁干扰，则申请陀螺定向。

（3）施工中应随时注意钻井参数的变化，在钻进危险井段前提示司钻注意观察，如出现不正常现象，立即停钻汇报，待找出原因后，才能继续施工。

（4）绕障技术。从根本上讲，绕障和防碰的性质是一样的，都是防止正在钻进的井与其它已完成井或将要钻进的井相交。绕障作业前，认真分析周围地层的结构以及邻井的情况，使用计算机防碰程序扫描有关数据，绘出防碰图。合理选择测量仪器，绕障作业很多情况都是在有磁干扰的情况下进行，因此如何选择适当的测量仪器非常重要。如有必要应该选择使用陀螺等不受磁干扰的仪器进行施工。

（5）引入误差椭圆。无论仪器或者钻具丈量等都存在一定的误差，在施工过程中，这种误差随井深的增加而逐渐明显，即钻进中其实际轨迹可能位于计算出的轨迹周围一个不确定的范围内，当一口井钻至后期时，这个不确定范围会越大，根据这个不确定范围而做出的一个椭圆体称为误差椭圆。为了施工安全，减小误差椭圆所带来的干扰尤为重要，首先在设计时就应当考虑的两口井的不确定因素，例如测量仪器的误差、钻具丈量误差和钻具的弹性伸长量等。另外在轨迹计算中也可以通过加密测点、以较小的靶心距中靶或设置钻井靶点可信度来减小椭圆误差的影响。

5 总结及建议

（1）进行丛式井开发应遵循论证是前提、整体防碰设计是关键、现场施工技术措施是保障的原则。

（2）平台丛式井轨道设计时，要进行安全圆柱法计算，要对设计出的轨道，进行防碰扫描，以确保钻井施工过程的安全，避免与邻井相碰事故的发生。

（3）丛式井施工必须做总体设计方案，合理布置井口位置，安排好井架整拖方向和施工顺序，从整体上减小井眼相碰的可能性，井眼轨道设计时要满足采油工艺的要求，且易于钻井施工。

（4）直井防斜是丛式井防碰工作的重点。加强直井段轨迹监测，若发生井斜偏大，及早采用防斜打直技术，避免倾斜的直井段侵占整拖方向。

（5）井身轨迹计算时要考虑测量数据误差对实钻轨迹的影响。可以根据实际工作经验，采用以井眼轴线为中心的误差椭圆范围进行施工。

（6）钻进中要重视地磁倾角的测量，防止磁干擾。

（7）对有相碰危险的井段，可以采用预定向技术三维绕障，但前提是不影响后续施工，也不增加后续井的技术难度。

参考文献：

[1]王恒，崔永辉.草4丛式井组相碰事故经验与教训[J].钻采工艺，2007，30（04）：151+158.

[2]唐志军.平台丛式井设计浅析[J].西部探矿工程（岩土钻掘矿业工程），1998（10）：5-6.