A工区定向井设计与施工优化研究
王广达
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王广达,. A工区定向井设计与施工优化研究[J]. 中国设计,2022.7. DOI:10.12721/ccn.2022.157391.
摘要:
当下,作为一种较为成熟的技术,定向井的设计与施工技术已经在油田中得到了广泛的应用。国外与国内的油田在把定向井技术作为常规钻井手段的背景下,研究人员更应当对定向井的分类和应用范围有更为清楚的认知,对定向井的控制原则进行详细研究,确保定向井可以更为顺利的到达靶点。笔者作为一名油田钻井技术从业者,针对A工区定向井的设计与施工展开了大量的文献调研与现场实践,希望能够更快的提升A工区定向井的钻井速度,为未来的工作提供更多助力。
关键词: ​A工区定向井钻井设计与施工定向井轨道控制
DOI:10.12721/ccn.2022.157391
基金资助:

1引言

定向井技术的出现是伴随着定向一起的发明而逐渐兴起的,近数十年来,随着定向仪器的越来越精密,定向井的钻井技术越发的成熟,在各个油田中定向井技术都得到了广泛的应用。在使用定向井技术时,需要把定向井眼轨道设计、轨道控制等多项技术熟练掌握,这些技术的应用直接关乎到定向井施工是否可以达到预期。因此在现场施工环节中不仅仅需要技术的革新,同样需要施工者的精细操作,才能够最终达到目的。

2定向井分类与应用范围

当前对于定向井每个油田都有自己的分类,一般而言定向井的分类是按照井斜角度进行细分的,井斜角度的大小对于施工难易有着十分重要的关系,这一分类方法也逐渐被各大石油公司的施工单位所接受。以下是基于斜度对定向井进行分类的介绍:

2.1小斜度定向井

一般而言,小斜度定向井主要被定名在井斜角度小于15度的定向井,这些定向井的施工难度比较小,施工与设计方式比较趋同于直井,但是由于其具有一定的角度,且其井斜角多在10度左右,因此在进行定向井施工时常常会因为钻具的组合位置不稳定,而导致浅层砂体钻探脱靶,或是打断层时不能达到很好的射入点,比较容易造成钻具磨损。

2.2中斜度定向井

一般来说,中斜度定向井的定义是井斜角低于45度且井斜角要大于小斜度定向井的定向井,一般而言,中斜度定向井的施工最为稳定,且难度不高,作为一种常见的定向井,在各个油田的施工中都能够见到。

2.3大斜度定向井

通常来说,大斜度定向井的定义最为宽泛,是井斜角低于85度 且井斜角高于46度的一类定向井,这种定向井的施工难度也是最大的,随着井斜角度的变化,井眼的钻进方式与角度也会得到变化,特别是由于井斜角度过大而造成的井眼清洁困难,也会导致井的稳定性变差,井下钻具的扭矩也将会变大,通常这类钻井都需要设计井口避免形成起下钻阻卡,发生井下复杂事故。

2 A工区定向井设计与施工介绍

A工区是新疆油田的一套主要受南北部沉积体系共同影响的区块,其中浅层主要是河流三角洲成藏形成一套平均高度在25m厚的油层,受到东北部沉积体系的影响,发育有三角洲内前缘亚相沉积。该工区主要特点为单层砂体厚度较薄,砂地比变化大等特征,具体显示为砂体“浅、薄、松、散、小”,由于砂体为不连续发育,且300m以上地层可能会出现浅层气风险,因此施工难度较大。在以往的井位建议书以及钻井设计中,通常需要考虑钻进时钻具由于地层连续变化大而导致的机械钻速较低、钻井成本偏高等一系列的难题。目前,针对A工区存在的此类问题,需要进行规范化、系统化的研究,保证该工区钻井的高效与安全。

3 A工区定向井设计技术优化

A工区由于地下复杂,导致在钻井施工的时候,通常需要结合本工区的地下特点,保证施工的安全与高效。

3.1 井身结构优化

井身的优良结构是保证钻井施工中高效率与安全的基础。通过对A工区的地下情况探查,并结合A工区地下的断层与岩性特征,采用了多重套管叠加的技术,将原本设计的375mm的钻头更换为445mm,对施工中的钻井井眼进行了进一步的优化处理,并且把套管尺寸从之前的280mm更换为更大的350mm,更大的井眼创造了更大的钻具和环空之间的空隙,更大的空隙有助于保证钻井时可以灵活调整定向井的井斜角度,保证不出现憋压,保证钻井的安全。

3.2 井眼轨道剖面设计

A工区之前的钻井设计,由于在初始的钻井中常常会出现地质情况不明等 问题,在对该区块地下条件掌握不清楚时钻井会造成所设计的靶点位于负角度断面或者不稳定的砂体上,因此进行井眼轨道剖面设计也显得十分重要,进行井眼轨道剖面设计可以帮助设计靶点,避开可能会出现浅层气的位置,保证在进行定向井施工时不至于让钻具与环空之间的空隙太小,造成抽吸事故。目前,浅层气的风险在油田的井位建议书与工程设计书上都有体现,浅层气会造成极大的井喷事故风险概率,也是研究人员需要极力避免的部分。

4定向井轨迹控制优化研究

4.1造斜工具的选取

在对定向井进行轨迹优化时,需要注意的是定向井造斜的主要工具一般为螺杆钻具,油田的螺杆钻具设计一般由万向轴、传动轴、马达等部位组成,马达作为螺杆钻具重要的动力来源,十分重要,在进行设计时,也应当留好冗余量,保证规定的井眼轨道设计造斜要求。

4.2定向井轨迹控

在对定向井进行井轨迹控制时,比较重要的就是应该根据造斜率进行控制,造斜率的合理设计可以保证从井眼到靶点的平滑,保证不出现抽吸等现象,通过采用稳固井身的三扶正器强稳钻具组合,在钻进百米时进行重新测斜定位,并重新进行测算分析,可以令井身角度得到控制,不会出现较大的误差。

5 结论

当前,作为一项油田常用的成熟技术,定向井技术已经逐渐被工作人员掌握。然而在进行定向井的设计以及施工作业时,技术的创新、机器的精良永远只是一部分,更重要的点在于施工以及设计人员应当熟读操作手册,合理的使用定向井的造斜工具,在实际的现场工作时时刻关注定向井的井斜大小,保证满足设计要求,同时也要保证现场施工的高效率与安全。

参考文献

[1]宋维春.大庆葡南敖包塔区块钻井技术[J].石油和化工设备,2018(10).

[2]刘长城,王广兴,贾程程.葡南油田安全钻井配套技术研究与应用[J].中国石油和化工标准与质量,2013(10).

[3]王成.定向井钻井技术[M].北京:石油工业出版社

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