浅析莫尔图克油田MB-14超浅水平井轨迹控制技术

廖 超，丁 浩，黎 剑，伦 波，陈慧基，孙文静

（西部钻探定向井技术服务公司，新疆乌鲁木齐830026）

浅析莫尔图克油田MB-14超浅水平井轨迹控制技术

廖 超*，丁 浩，黎 剑，伦 波，陈慧基，孙文静

（西部钻探定向井技术服务公司，新疆乌鲁木齐830026）

哈萨克斯坦莫尔图克油田区域构造上位于滨里海盆地东因别克—扎尔卡梅斯缘隆起带上，受盐丘控制构造形态为短背斜构造，地质断裂复杂，具有油藏埋深浅、地层胶结疏松、可钻性好、水平井造斜点超浅、造斜率高、施工难度大等特点；MB-14是部署在莫尔图克油田上的一口超浅水平井，根据该井的实际施工过程，从钻具组合、螺杆选型、地层因素等方面分析了软地层、大井眼、高造斜率、超浅造斜点水平井迹控制技术和地面定向技术；该井的成功完钻创该油田块水平井最浅记录，填补了该区块超浅层水平井钻井空白，为今后在莫尔图克油田进行超浅层水平井作业提供了可借鉴的经验。

哈萨克斯坦；莫尔图克油田；超浅水平井；地面定向；轨迹控制

1 概述

MB-14井是部署在莫尔图克油田的一口超浅水平井，位于海盆地东部、哈萨克斯坦中部阿克纠宾市以南，区域上与肯基亚克油田、库姆萨伊油田、扎那诺尔油田相接；开发层位岩性以泥质粉砂岩、浅灰色细砂岩为主要，开发该层位采用的井身结构为“直—增—稳”三段制单增剖面，直井段位于Ø444.5mm井眼，井深20m，套管下深20m，造斜段位于Ø311.2mm井眼，设计造斜率为10.474°/30m，造斜点井深仅为25.55m，水平段位于Ø215.9mm井眼，水平段长200.04m，实际完钻井深480m，实际垂深189m，实际水垂比达1.9∶1，节约工期8.67d，该井的成功完钻创莫尔图克油田水平井垂深最浅纪录,使该油田超浅层稠油开发取得突破性进展。

2 施工难点

（1）表层套管下深为20m，造斜点井深为25.5m，造斜时无线随钻MWD仪器测量探管位于套管内，使无线随钻MWD仪器无法正常工作的，需采用地面定向技术，而地面定向技术方位偏差大，增加准确定方位的难度。

（2）莫尔图克区块地层发育不连续，地层断层较多，邻井之间的地层差异大，同型号同度数单弯螺杆的造斜能力差异大，增加螺杆选择难度。

（3）施工井造斜点浅，造斜初始阶段可提供钻压的钻具数量少，同时兼顾扭方位作业，使螺杆钻具实际造斜率低于设计造斜率；考虑到造斜段地层埋深浅且胶结疏松、井眼扩大率大等因素，螺杆实际造斜率会进一步偏低，增加造斜段轨迹控制难度。

（4）由于井深浅，钻具自身重量难以满足钻压的要求，在造斜段和水平段采用全压（钻具重量全部传到钻头）方式钻进，对司钻人员的技术水平要求高。

（5）水平段轨迹控制精度高，设计靶半高上下1m，靶半宽左右5m；油层埋深浅、底层胶结疏松，钻时快，复合钻进时井斜下降幅度大，同时在设计靶窗内兼顾找油层发育好段，使轨迹控制难度增加。

3 地面定向技术

根据井身结构设计数据，表层套管下深为20m，造斜点井深仅为25.5m，无线随钻MWD仪器测量探管的滞后距约为15m，在初始造斜段，无线随钻MWD仪器处于磁干扰环境中无法正常工作，需要借助多点测量仪器进行地面定向施工；具体做法如下：

（1）以井口位置为原点，采用多点探管在距离井架较远的空旷的磁干扰较小的地方进行地面测量，测出设计要求的方位数据，然后地面砸桩作为标记，井口和标记桩的连线即为目标方位，需多次测量减小误差。

（2）把准备入井钻具两端的接箍用钢印做好标记，使两端的标记刻度在一条直线上。当动力钻具入井时，保持动力钻具的高边线与井口和标记桩的连线在一条直线上，从地面接入的每一根钻杆都要做同样的钢印标记并量刻出钻具下放过程中动力钻具高边的偏移量并消除偏移量，使动力钻具的高边始终在目标方位上。

（3）通过地面定向技术，实际方位的误差能控制在20°以内；MB-14井通过多次测量标记桩的位置、精确计算高边的偏移量并将其消除，完成2根单根的地面定向施工后，通过无线随钻MWD仪器测得实际定向方位与设计方位相符，为造斜段全力造斜奠定了良好的基础。

4 造斜段轨迹控制技术

钻具组合的优化，主要考虑钻具与井眼的相容性、减少钻具弯曲变形产生的应力破坏、提供正常钻进所需的钻压、减少转换接头的数量、保证井下安全等因素；MB-14水平井造斜段采用了单弯单稳柔性钻具组合如下：

Ø311.2mm牙轮钻头+Ø203mm弯螺杆（2°/2.25°）+631X4A0+MWD短节+Ø159mm无磁钻铤（1根）+4A1X410+Ø127mm加重钻杆。

螺杆钻具造斜能力主要受井眼尺寸、地层自然造斜趋势、地层可钻性、螺杆弯角度数、螺杆受力情况、工具面调整、钻压提供等因素的影响，根据设计造斜率，可选用Ø203mm×2°螺杆，Ø203mm×2°单弯单稳定器螺杆平均造斜率为（10°～11°）/30m，满足设计造斜率要求，但为实现一趟钻完成造斜段施工，考虑到造斜段初期钻压不够、地层松软等因素对螺杆造斜率的影响，需选用单弯角度大于2°的螺杆；

Ø197mm×2.5°螺杆实际平均造斜率为14°/30m，连续滑动钻进造斜率可达15°/30m，狗腿度较大，影响后续施工；选择Ø197mm×2.5°单弯螺杆需采用“滑动钻进—复合钻进—滑动钻进”方式进行施工，使大角度螺杆复合钻进出现井下复杂的可能性增大；在大井斜井段，钻柱紧贴下井壁，复合钻进时螺杆扶正器往下修正井壁的趋势增大，使井眼往下扩大率增大。再次定向造斜钻进时，螺杆造斜支点往下移，由于“井眼惯性”（螺杆钻具从一种造斜率到另一种造斜率需一定长度的过渡井段）的影响不能立即按调整后（设计和预测钻具组合的造斜率）造斜率钻进，导致再次定向滑动钻进时螺杆实际造斜率变化幅度大，准确预测井眼参数难度大，不利于造斜段的施工。

实际施工过程应优先考虑Ø203mm×2.25°螺杆，在预测入靶造斜率远大于设计造斜率时，把Ø203mm× 2.5°单弯单扶正器螺杆作为补救钻具，为避免因螺杆造斜率不能达到设计要求使轨迹控制工作处于被动，应禁止选用Ø203mm×2°螺杆入井。

在MB-14井实际施工过程中，造斜初始阶段，采用全压（钻具全部重量传到钻头）方式钻进，造斜钻进至井深68m，全力造斜钻进，造斜率均达不到设计要求，最高造斜率仅为7.27°/30m；为满足后续施工要求，及时起钻更换Ø203mm×2.25°的单弯螺杆继续造斜段施工，实际测量数据表明，2.25°的单弯螺杆平均造斜率达到12.5°/30m，满足设计要求。

造斜段施工过程中，全部采用加重钻杆，在全压（钻具全部重量传到钻头）钻进过程中不断增加钻压，由于造斜段长度短，钻柱推进力能达到钻进要求，在造斜钻进过程中无需倒装钻具组合，亦能满足施工要求。

5 水平段轨迹控制技术

水平段施工的原则为“四多一少一调整”，即“多复合、多划眼、多循环、多活动、少定向、调整钻井参数来控制井眼参数”，优选钻具组合、优选螺杆角度、合理调整钻井参数，能有效地把握轨迹控制的主动权，确保水平段在油层内有效穿越；MB-14水平井水平段采用的单弯单稳柔性钻具组合如下：

钻具组合：Ø215.9mm钻头+Ø172mm弯螺杆（1.25°）+MWD短节+Ø159mm无磁钻铤（1根）+ 4A1X410+Ø127mm斜坡钻杆(20根)+Ø127mm加重钻杆（25根）+Ø127mm斜坡钻杆。

MB-14井目的层（油层）地层胶结疏松、可钻行好，选用1.25°单弯螺杆，采用“定向+复合”钻进相结合的方式完成水平段施工；在实际施工过程中，由于受通井、下套管等后续施工作业的影响，井底实际井斜会变小，同时垂深下移，下入套管后的着陆点井斜比设计井斜小2°，故水平段施工前2根单根需采用全力增斜方式施工，随后根据实际测量数据并做好无线随钻MWD仪器滞后距井段的预测工作，再及时调整每根单根的复合长度以满足设计要求。

6 认识和建议

（1）本文总结了MB-14超浅层水平井施工经验，对软地层、大尺寸井眼、高造斜率水平井轨迹控的影响因素进行详细的分析，着重阐述了地面定向技术和超浅层水平井井眼轨迹控制技术。

（2）在造斜段轨迹控制中，由于“井眼惯性”的影响，降低或提高造斜率都需要一段过渡段，为避免在造斜段出现较大狗腿，需对螺杆实际造斜率有较准确的预测；该井造斜段设计造斜率为10.46°/30m，在Ø311.2mm井眼实际施工过程中，Ø203mm×2°单弯单稳定器螺杆实际造斜率不满足设计要求，Ø203mm× 2.5°螺杆实际平均造斜率远大于设计造斜率，为实现一趟钻完成造斜段施工，并保证井下施工安全，Ø203mm× 2.25°单弯螺杆应为造斜段施工的首选。

（3）MB-14井的地层胶结疏松、地层软，洗井过程中，出现“大肚子”、划出台阶或者新井眼的可能性增大，洗井过程要求“定向洗井”，洗井时使螺杆动力钻具的高边处于“全力增斜”状态，即螺杆动力钻具弯向井眼正上壁，避免钻头与下井壁、侧井壁的“着力接触”，可有效地避免因洗井而导致井下复杂情况的出现。

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[3]张兴龙，徐华东.水平井钻井技术在克拉玛依风城油田的应[J].西部探矿，2012，24（3）：107-109.

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TE243

B

1004-5716(2015)05-0055-03

2015-03-11

廖超（1985-），男（汉族），四川三台人，工程师，现从事定向井水平井技术服务工作。