榆树林油田定向井钻井提速配套技术

石昌森

（大庆钻探工程公司钻井二公司，黑龙江大庆163413）

榆树林油田定向井钻井提速配套技术

石昌森*

（大庆钻探工程公司钻井二公司，黑龙江大庆163413）

在榆树林油田施工定向井组具有机械钻速低、钻头选型不合理、轨迹控制难度大等难点，为了提高榆树林油田定向井施工效率，缩短钻井周期、降低钻井成本，形成一套完整的定向井钻井提速配套技术，进行了PDC钻头个性化设计和钻井参数的优选，针对区块特点优化设计了四段制井眼轨迹剖面类型，同时设计了双Ø210mm稳斜防卡钻具组合，降低了井眼曲率变化幅度，提高了定向一次成功率，建立起了一套较好的定向井钻井提速技术，取得很好的施工效果。

钻头优选；剖面优化；轨迹控制；钻井提速

榆树林油田1990年投入开发，开发层位主要为扶余油层和杨大城子油层。截至2012年12月底，其中扶杨二类油层采油速度0.60%，采出程度13.55%，综合含水41.76%；年注采比1.79，累积注采比1.64。为减少占地和便于后期管理，以钻定向井为首选，力争实现少井高产、提高经济效益。

1 影响钻井速度原因分析

1.1 钻头选型不合理

该区域的青山口组和泉头组存在灰绿、棕红色泥质岩夹灰绿色砂质岩，岩石硬塑性大，可钻性级值高，普通PDC钻头机械钻速低，并且难以实现穿越，严重影响施工效率。

1.2 轨迹剖面设计不合理

以往在榆树林油田施工的定向井多采用直—增—稳三段制轨迹剖面类型，但实际施工中1100m以后降斜率可达到（5°～6°）/100m，不能充分利用地层特点，不得不起用更好钻具组合二次定向。

1.3 轨迹控制难度大

定向后井眼轨迹控制井段长（1700m左右），以往在该区域进行定向井稳斜井段施工过程中，井斜或增、或降，需要频繁的更换钻具组合和调整钻井参数，这样才能保证中靶，增加了钻井成本。

2 钻井提速配套技术研究

2.1 PDC钻头和钻井参数优选

（1）个性化PDC钻头设计。榆树林区块属于中硬地层，可钻性级值高。本区块定向井控制段长，要求钻头有长的保径齿。因此我们积极与厂家联合攻关，设计出R4624个性化PDC钻头（如图1所示），该钻头具有如下特点：保径齿相对较长，钻井过程中能够更换的扶正钻头，使井斜角和方位角保持不变；在主切屑尺后增加一排副尺，使钻头更具有抗冲击性和研磨性；喷嘴和水槽都设置在钻头的中心内锥面内，更有利于保护钻头和实现井底的彻底清洗；钻头保径齿占总布齿的20%～25%，更有利于实现快速钻井。

（2）钻井参数优选。在定向井钻井过程中，选择合理的钻井参数不仅能够提高机械钻速、缩短钻井周期，而且还能够使井眼轨迹控制更加精确，保证准确中靶，降低定向井钻井施工综合成本。

①直井段。为了更好的提高机械钻速，降低钻井施工风险，直井段钻进排量保持在32L/s以上；钻压保证在30～40kN；转盘转数在200r/min以上。

②造斜井段。定向井段主要采用螺杆钻具进行滑动钻进，因此排量保证在34L/s以上，更利于返砂；钻压40kN左右，使钻井工具面角更加稳定。

③稳斜井段和降斜井段。这个时期施工就是要更加井眼轨迹变化情况适当的调整钻井参数，钻进排量保持在34L/s以上；钻压保证在20～50kN；转盘转数在200～268r/min。

2.2 井眼轨迹剖面优化设计

在进行定向井井眼轨迹剖面优化设计时，主要遵循下面几个原则：一是在保证定向井施工安全的前提下，近可能的提高钻井速度；二是尽可能利用地层的造斜规律，减小施工难度；三是有利于采油工程。在该区域以往施工的定向井基本上都是应用三段制的“直—增—稳”剖面，虽然这种轨迹剖面类型操作方便，但是通过对这一区域定向井施工资料进行分析发现三段制剖面稳斜段因地层因素往往有降斜趋势，为了实现中靶要求往往需要二次上车定向。因此在原有三段制轨迹剖面基础上结合该区域地层特点设计了“直—增—稳—降”四段轨迹剖面类型。四段制轨迹剖面类型的典型特点是重复利用了地层的增、降斜规律。这样，由于有了降斜井段，定向施工后的稳斜井段变短了，在设计降斜井段时充分利用地层的降斜规律，能够更好地控制井眼轨迹，实现一次定向成功。

图1 个性化PDC钻头示意图

2.3 井眼轨迹控制技术研究

在榆树林施工的定向井，定向后井眼轨迹控制井段长（1700m左右），在以前该区块井眼轨迹控制中,多采用战区内定向井施工的稳斜井段钻具组合，主要有下面2种：

（1）1#稳斜组合：Ø215mmPDC钻头+Ø198mm螺扶+Ø159mm无磁钻铤+Ø198mm螺扶+Ø159mm钻铤+Ø198mm螺扶+Ø159mm钻铤+Ø127mm钻杆。

（2）2#稳斜组合：Ø215mmPDC钻头+Ø198mm螺扶+Ø159mm无磁钻铤+Ø159mm钻铤+Ø198mm螺扶+Ø159mm钻铤+Ø198mm螺扶+Ø159mm钻铤+ Ø127mm钻杆。

在榆树林油田定向井施工中，应用上述2种钻具组合虽然能够保证中靶，但是需要频繁的起下钻调整钻具组合和钻井参数，同时也容易引起狗腿度局部过大，影响完井施工作业，增加井下风险。

为了改变井眼轨迹控制的被动，提高钻井效率，通过对该区块第一批钻井施工的摸索，决定在定向施工完成后才有小角度螺杆+无线随钻测斜仪钻进至嫩一段，再起钻更换钻具组合；同时根据下步地层倾角情况，我们设计应用了2号双Ø210mm稳斜防卡钻具组合。稳斜钻具组合：Ø215mmPDC+Ø210mm螺扶+ Ø159mm无磁钻铤+Ø159mm钻铤+Ø210mm螺扶+ Ø159mm钻铤+Ø198mm螺扶+Ø159mm钻铤+ Ø127mm钻杆。

通过应用2号双Ø210mm稳斜防卡钻具组合，降低了井眼曲率变化幅度，提高了定向一次成功率，大幅度缩短了建井周期。

3 现场施工效果

2012年，我公司在榆树林油田共施工定向井24口，平均井深2354m，平均机械钻速31.56m/h，平均钻进周期11.35d，相比2011年以前施工的定向井机械钻速提高24.25%，钻进周期缩短21.72%，轨迹控制均达到一次定向成功，达到了钻井提速的目的，数据对比如表1所示。

表1 数据对比表

4 结论（1）设计出了适合榆树林油田定向井施工的R4624型PDC钻头，提高了施工效率。

（2）根据地质特点优化设计出四段制轨迹剖面类型，更好地指导了具体施工。

（3）通过双Ø210mm稳斜防卡钻具组合的应用，实现了复合钻井后一趟钻完钻。

（4）形成了一套榆树林油田定向井钻井提速配套技术。

[1]韩志勇.定向井设计与计算[M].北京:石油工业出版社,1989.

[2]韩志勇.三维定向井轨道设计和轨迹控制的新技术[J].石油钻探技术,2003,31(5):1-37.

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[4]刘修善,王珊,贾仲宣,等.井眼轨道设计理论与描述方法[M].哈尔滨:黑龙江科学技术出版社,1993.

[5]于文波.提高中深定向井钻井速度的研究[J].内蒙古石油化工,2012（13）.

TE243

B

1004-5716(2015)05-0031-03

2014-10-24

石昌森（1980-），男（汉族），黑龙江双城人，工程师，现从事定向井轨迹控制工作。