长北区块双分支井井身结构设计及井眼轨迹控制研究

摘 要：本文针对长北区块内屋脊式多层断块油藏、边底水油藏、低渗透油藏等复杂地质结构，利用根据当地特殊地质环境进行的双分支水平井井身结构优化设计及井眼轨道控制技术，提高了钻进效率和钻井质量，为最终提高原油产量和采收率打下了良好的井身结构基础。

关键词：双分支水平井 井眼轨道 套管 钻具组合

长北区块内一部分如屋脊式多层断块油藏、边底水油藏、低渗透油藏等，用直井开采效果比较差，用水平井或侧钻水平井开采也不能完全控制含油面积。采用分支井就可以较好地解决这一问题，目前最优化的方法是以众多的分支井眼密集地（相互间隔30～80m）贯穿生产层整个厚度。

井身结构设计及控制非常重要[1]，要综合考虑安全施工、固井质量、气井产量、生产后期作业，降低钻井成本等多方面因素。

一、长北区块双分支井井身结构设计

井身结构设计主要包括套管层次和每层套管的下入深度，以及套管和井眼尺寸的配合。井身结构设计是钻井工程的基础设计[2]，它不但关系到钻井工程的整体效益，而且还直接影响油井的质量和寿命。在长北区块双分支水平井的井身结构设计中，为便于处理钻井和后续作业过程中可能出现的复杂情况，在尽可能的情况下，应尽量设计钻较大尺寸的分支井眼。

二、长北双分支井眼轨迹控制

由于该区块地层疏松，成岩性差，井壁稳定性差，增斜、稳斜困难，井眼轨迹控制难度大，易漏等特点，所以为保证安全、高效施工，井身剖面设计为直-增-稳三段制中曲率半径水平井，其剖面数据见表3。

1.长北双分支井直井段轨迹控制

长北区块第一口井，一开16"钻头用的是钢齿，效果不理想，跳钻严重，后来逐步改成镶齿钻头。长北CX双分支井直井段一开采用16"镶齿钻头钻至井深680.04m； 二开为？12-1/4"井眼，直井段长1693.46 m，采用大排量携砂且低钻压（6～10 t）复合钻进，采用PDC钻头仅两趟钻就钻至造斜点，大大地提高了机械转速，平均机械钻速为12.3 m/ h。在双分支水平井的钻探过程中，最重要的就是二开钻进，对整个钻井周期、成本等多方面具有重大的意义。二开钻具组合见表4。

通过现场钻头工程师对现场情况的了解，对切削齿的强度、寿命和研磨性进行了相应的改进。第一只钻头打直井段，直接钻入纸坊地层，进尺1000m，并且保持了机械钻速在11～13m，超过了这个钻头预期目标。第二只钻头打定向井段，钻穿了刘家沟易漏地层，进尺650m，机械钻速在5m以上。钻头切削齿的抗冲击性和抗研磨性很重要。第三只钻头钻穿了石千峰和石河子进入山西地层，进尺605m，机械钻速均在5m以上。第四只钻头就是要打顶煤，主煤和储层，在储层里钻进大于50m就顺利完钻。

2.长北双分支井造斜段轨迹控制

造斜点一般选择在1700m上下，采用1.15°弯接头（可调式弯接头），螺杆增斜，至2000m井斜达到15°左右。狗腿度控制在2.5？/30m以内。然后利用扶正器旋转增斜斜，直到主力煤层顶部（3100m），将井斜增到77°，然后后采用1～2个微增斜（0.5～1.0？/30m）钻具组合，穿越煤层，在穿越煤层时严禁螺杆造斜，避免加剧煤层剥落或垮塌。穿过煤层后将井斜缓慢增至88～89°，并以此角度进入储层。然后进入中途完井阶段。

3.长北双分支井水平段轨迹控制

长北双分支井采用开窗位置井斜90°，按设计要求采用滑动的钻进方式将水平段轨迹控制在上下1m范围。严格监控，使所有钻具都进入地层，然后，慢慢增加钻压，直到窗口能顺利通过所有钻具，并且没有遇阻现象。CX井的窗口位置在3490m，井斜89.91°，方位138.4°，垂深为2886.34m。

长北双分支井水平段三开采用？ 8-1/2"钻头钻至完钻井深。在整个钻进过程中，控制井斜，监控各类数据参数，每一根钻杆立柱采用MWD测斜仪跟踪测斜。计算分析井眼的几何情况，并预测工具的造斜率，进一步调整技术措施，以控制井眼轨迹沿设计剖面钻进。三开测斜数据见表5。

为了顺利钻8-1/2"井眼的水平段，特别在钻具组合中加入AGS和Agitator Sub，这样避免在滑动钻进时，钻具长时间不活动而发生粘卡事故，在水平段钻进时，很容易出现粘卡的现象，为此通过改进钻具组合，加入先进仪器，在水平主井眼钻进过程中起到非常显著的效果。

三、结语

本文针对长北区块内屋脊式多层断块油藏、边底水油藏、低渗透油藏等复杂地质结构，根据当地特殊地质状况改进钻具组合，加入MWD测斜仪、振荡器等先进的辅助钻进工具，分别提高了垂直钻进和水平钻进的效率以及整体钻井质量，为最终提高原油产量和采收率打下了良好的井身结构基础。

参考文献

[1] 《钻井手册（甲方）》编写组.钻井手册（甲方）.北京：石油工业出版社，1990，6.

[2] 王峰.侧钻双分支水平井井眼轨迹控制[J].石油钻采工艺，2005，27（1）.

[3] 樊晓萍，周全兴.静33-侧平71套管侧钻短半径水平井钻井工艺技术[J].石油钻采工艺，1997，19（2）：15～20.

作者简介：李文庆，男，工程师，2004.毕业于西南石油大学石油工程专业，现在长城钻探工程有限公司钻井一公司长北项目70136队。研究方向：石油钻井。