塔里木油田金跃104超深定向钻井实践与认知

2020-07-23庞茂源王兵宋春光仇常凯张劲松

石油研究 2020年6期

庞茂源王兵宋春光仇常凯张劲松

摘要：金跃104井是塔里木油田阿克苏地区沙雅县境内的一口长裸眼超深定向井，设计井深7334.6m，造斜点为7000m，定向前裸眼段长达5520m，刷新了渤海钻探定向井公司服务最深造斜点记录。分析了金跃104长裸眼定向井，定向滑动钻进摩阻大，轨迹控制较难;阿克苏轮南地区奥陶系油藏的储层类型以裂缝孔洞型、洞穴型为主普遍含有H2S且目的层碳酸盐岩易发生井漏、井喷施工中易出现井下复杂等技术难点。钻井过程中通过采取优选钻具组合.调整泥浆性能，优化井眼轨迹控制技术，井下复杂的预防与处理等技术措施，顺利完成该井施工，为今后该地区长裸眼超深定向井钻井提供了实践经验。

关键词：超深定向;长裸眼段;高温高压;导向马达;测量;控制

1 前言

金跃104井是由塔里木石油勘探指挥部第四勘探公司70520钻井队承包的一口深定向三段制井，该井由渤海钻探定向井公司负责定向井施工。设计为：造斜点7000m;稳斜点7212m，井斜26.00°，方位233.33°.狗腿度3.68°/30m，稳斜至井底7334.6，井斜26.00°，方位233.33°.靶点7273.41m，靶半径为10m;设计井深7334.60m，设计完钻垂深7315m，位移101.01m。

2 基本情况

金跃104 井位于新疆维吾尔自治区阿克苏地区沙雅县境内井区位于塔里木河中游南岸洪泛平原与渭干河冲积平原交汇区，构造位置为塔里木盆地塔北隆起轮南低凸起西斜坡构造。钻探目的层位是奥陶系一间房组。一间房组一段发育地震特征为“串珠”状的裂缝孔洞型岩溶储层。根据金跃井区的已完成直井的实钻资料。金跃104井钻遇地层有新生界第四系、新近系、古近系：中生界白垩系、侏罗系、三叠系;古生界志留系、奥陶系。斜井段钻进在古生界奥陶系，奥陶系岩性为泥岩、灰质泥岩、泥质灰岩、泥灰岩与厚层状褐灰色、灰色灰岩、泥质灰岩互层夹中厚-厚层状灰质泥岩

3 技术难点

3.1 工程施工难点

（1）二开直井段的防斜打直，如果直井段位移过大，不仅影响造斜段的施工，增加扭方位井段，并可能造成更多的井下复杂。本井在钻进时保证实钻轨迹与设计轨迹吻合。

（2）裸眼井段长，造斜点深，随着斜井段的增加，摩阻力增大，定向滑動钻进时“托压”和阻卡现象加剧，由于井深、摩阻扭矩难以控制，难以确定合理的钻压，稳斜角小30°，全面钻进过程中方位有可能不稳定，产生较大漂移增加定向调整工作，加大了轨迹控制的难度。在滑动钻进时，随着井斜的增大，钻具贴在井眼下井壁上，钻压小传不到钻头上，需要增大钻压，然而，当钻压达到一定值时会突然释放压力，动力钻具停止转动，造成憋泵，定向滑动施工难度大，活动钻具频繁，工具面不稳，定向滑动钻进困难。

（3）二开定向前裸眼井段长达5 520m，钻柱受力复杂.钻进过程中摩阻、扭矩较大，易发生断钻具事故和卡钻等井下复杂情况。

（4）根据地质资料，金跃104 井储层为缝洞型储层，由于岩溶缝洞系统非均质性强，连通性无法准确预测，地层环境复杂高温、高压以及含硫化氢的施工环境为井下施工安全、仪器设备运行状态、无线随钻仪器信号传输能力带来一定的挑战对技术服务质量要求很高

据此预测，本井完钻时井底温度163℃左右，测井温度较实际温度低15℃左右。高温环境已经超出一般类型的普通MWD无线随钻传输仪器的承受范围，有可能导致井斜、方位、工具面信号传输滞后增加了施工难度。

4.施工技术措施

4.1 优化轨迹剖面

在满足一般定向井设计要求的同时超深定向井井眼轨道优化设计应着重从以下四个方面考虑最大限度地满足开发要求;针对地层特点合理设计钻井液性能参数，确保井眼质量和安全;以摩阻、扭矩最小为原则，合理确定靶前位移、造斜率等关键设计参数，最大限度地降低施工后期滑动钻进难度;制定井下安全钻井配套技术措施

定向井施工小组到达现场后根据上部直井段多点数据（存在正位移）认真分析甲方工程设计了解地质目的及中靶要求后在满足原设计要求的前提下使用LANDMARK等专业软件优化井身轨迹后上报甲方获批准，将原设计中3.68°/30m狗腿度降低至2.96°/30m在符合地质中靶要求的情况下降低狗腿度，减少滑动钻进进尺，达到了缩短钻井周期又有利于井下安全的目的。

4.2 优选工具类型及钻具组合

工欲善其事，必先利其器。针对金跃104井钻井及地质情况，定向井公司下入了185mm1.5°立林高温马达、solar175高温进口仪器确保井下高温高压的环境下仪器钻具的正常工作，防止马达脱胶或仪器无信号造成起钻。

考虑到定向工作前的大段裸眼以及直井段曾经多次发生过卡钻现象，通过WELLPLAN预测管柱摩阻扭矩，决定井下动力钻具组合中不下入欠尺寸扶正器，用加重钻杆替代钻铤，初始定向采用牙轮钻头，后期钻头优选使用六刀翼PDC，保证工具面的稳定连续性，确保初始定向成功第一趟钻成功打出井斜趋势做到保证井下安全的情况下满足轨迹造斜率要求。

4.3 井眼轨迹控制

（1）二开造斜段施工时选择耐高温的185mm七头高效能螺杆保证钻具造斜能力要比设计造斜率高20%为宜，提高轨迹控制的主动性，滑动钻进与复合钻进相结合，控制井眼轨迹尽量接近设计轨迹线，钻进中执行打一划二的技术措施，确保井眼清洁轨迹圆滑。三开钻进中使用高效能的135mm螺杆钻具+六刀翼PDC钻头，提高单趟钻进尺，施工中及时的对实钻轨迹进行测量、预测，准确把握钻具造斜规律，尽可能的采用复合钻进方式，减少定向滑动钻进井段，达到了复合增斜三开井段一趟钻打完进尺，无滑动钻进满足精确中靶要求（预测复合增斜中靶半径<5m）极大的提高了钻井速度。

（2）在斜井段钻进过程中，降低摩阻扭矩的措施：①尽量简化钻具结构，使用斜坡钻杆、降低下部钻具重量，减少钻具与井壁的接触面积;②提高泥浆润滑性，定期加入润滑剂，该井造斜段施工时调整泥浆性能，向泥浆中加入复合润滑剂，对降低摩阻、减少“托压”有重要意义

③ 施工中从工程措施和泥浆性能着手。及时清除岩屑床，保持井眼清洁和井壁稳定

4.4 井下复杂的预防处理

①该井造斜点深，优化井眼剖面，使轨迹圆滑，斜井段采用滑动钻进和复合钻进相结合.避免产生过大的狗腿度，确保井眼规则

②滑动钻进工况中拖压严重及时采取措施加入润滑剂或者活动钻具，防止钻压吨位过大时托压释放损害钻井设备或者长时间托压进尺慢产生压差卡钻保证井下安全

③防键槽卡钻，减少起下钻次数，通过狗腿较大的井段，控制上提拉力：

④要求提高泥浆的悬浮能力能及携岩性能，根据钻进情况，通过短程起下钻、分段洗井、定期泵入稠塞，及时清除岩屑床

5、经验总结

（1）塔里木油田金跃104超深定向井裸眼段长，定向施工过程中存在严重“托压”、工具面难稳定等不利因素.对定向施工造成一定的困难，并影响动力钻具的造斜率。调整泥浆性能，及时向泥浆中混入原油，对降低摩阻、减少“托压”具有良好的效果;

（2）优化轨迹设计，尽可能的减少定向滑动调整井段，使井眼轨迹平滑过渡，减小摩阻扭矩，保证施工的顺利

（3）杜绝不合格钻具入井，并定期倒换钻具;

（4）长裸眼定向井钻井过程中，采用螺杆+PDC钻头复合钻井技术可以提高钻井效率，减少井下复杂情况和事故的发生。