旋转地质导向技术在曹妃甸11-3/5油田的应用

李玉泉，吴文兵，尤彬彬，杨立军

（1.中国石油集团工程技术研究院，天津300451；2.海洋工程有限公司钻井事业部，天津300451；3.吐哈油田公司工程技术研究院，新疆鄯善838202）

旋转地质导向技术在曹妃甸11-3/5油田的应用

李玉泉*1，吴文兵2，尤彬彬2，杨立军3

（1.中国石油集团工程技术研究院，天津300451；2.海洋工程有限公司钻井事业部，天津300451；3.吐哈油田公司工程技术研究院，新疆鄯善838202）

曹妃甸11-3/5油田WHPC平台部署大位移水平井开采剩余油，设计水平位移2800m以上，水垂比达到2.6，裸眼段长2400m以上。深井大斜度长裸眼段滑动钻井容易发生托压，下部井段定向难度大，加之大位移井岩屑携带困难，容易形成岩屑床，易引发井下复杂。应用了AutoTrak G3 RCLS旋转地质导向技术，解决了大斜度深井托压问题，随钻测井获取的伽马和电阻率准确识别储层，为重新设计靶点及轨迹控制提供了依据，随钻环空ECD监测反应了井眼清洁状况，根据监测结果采取相应措施，将岩屑及时带出，确保了井下安全。AutoTrak G3旋转地质导向技术提高了中靶精度与轨迹控制效率，确保了油藏的有效动用，也提高了钻井速度，实现了大位移井的优快钻井。

曹妃甸；大位移井；旋转地质导向

1　设计要点

曹妃甸11-3/5油田位于渤海西部海域，在WHPC平台部署3口水平井，开采剩余油富集的砂体。该油田明化镇组和馆陶组储层均相当发育（见表1），横向变化相对稳定，已钻遇Ng2储层厚度在9～17m之间，这几口井的轨迹设计如表2所示。

表1　曹妃甸11-3/5油田地质分层数据表

WHPC平台槽口分布见图1，C12H井、C13H井分别对应C6、C7槽口，C10H1井利用C1槽口侧钻。2口新钻井设计为3层井身结构，先钻导眼，后回填钻水平井，∅244.5mm技术套管下至目的层顶部，筛管完井。

图1　平台槽口分布图

2　钻井难点

（1）裸眼段长，井斜大，容易托压。二开裸眼段长度在2400m以上，使用兰德马克软件进行钻具应力分析表明，滑动钻井钻具将发生正弦弯曲。

（2）水平位移较大，水垂比高（见表3）。本区钻时快，环空岩屑较多，岩屑携带困难，容易形成岩屑床，引发井下复杂。

针对以上难点，决定下部井段应用旋转地质导向技术解决托压问题，同时改善井眼净化状况［1］。

3　轨迹控制技术

3.1导眼钻进

第一趟钻螺杆定向，滑动钻井与复合钻井相结合，根据扭矩和泵压的变化及时调整钻井参数（见表4、表5），保持较高的机械钻速和轨迹控制精度，确保实钻与设计轨迹吻合［2］。2200m后出现托压现象，托压12～13t，加入3%～4%润滑剂，但托压仍越来越严重。

表2　轨迹设计表

表3　水垂比与裸眼段长

表4　第一趟钻钻井参数

表5　第一趟钻钻井指标

表6　∅244.5mmATK钻具组合

第二趟钻下入旋转地质导向AutoTrak G3 RCLS（见表6和表7），该系统可提供近钻头实时井斜、方位伽马、电阻率、实时压力和振动测量，利用非旋转滑套上的3个肋板与井壁相互作用产生合力进行导向［3］。

表7　∅244.5mmATK钻井参数

通过控制泵压和时长发送指令，控制工具面方向和导向力度，实现增井斜、扭方位的目的，托压现象消除。为了解决岩屑携带问题，采取打完一柱倒划一柱、提高钻井液的携带能力、定期打入稠塞清洁井底等措施。利用随钻环空ECD判断井下状况，采取调整钻井参数、循环、倒划眼、控时钻进、打稠塞等措施，使ECD在正常范围，避免出现憋扭矩、憋泵、上提遇阻等情况。

3.2水平井钻进

水平段使用了6-3/4″与5-3/16″两种外径ATK工具，随钻测井项目为伽马、电阻率、中子、密度。理论分析表明，水平段钻具将会发生屈曲，钻压传递受到影响，为此应用了倒装钻具组合。

充分利用AutoTrak近钻头实时井斜（距钻头1.2m）的优势，控制井斜不出现大的波动，确保了轨迹始终在油层内穿行。

注意降低摩阻扭矩，控制井眼轨迹圆滑，使用加重钻杆替代钻铤，保持钻井液润滑剂加量，必要时加入塑料小球，控制好钻井液的含砂量，并用软件模拟计算摩阻，结合实测摩阻，进行下部井段摩阻预测。

表8　水平段钻井参数

4　实施效果

AutoTrak G3在WHPC平台上应用了3口井（见表9），比设计节约平台周期7.8d，随钻测井为水平井靶点调整提供了可靠依据，取得较好的开发效果。

4.1中靶精度高

应用AutoTrak G3旋转地质导向技术后，提高了轨迹控制精度，3口井均实现精确中靶，其中C12H井的靶半径达到0.2m。

4.2定向效率高

AutoTrak G3旋转地质导向技术消除了大井斜长裸眼段托压现象，且工具面稳定，控制系统的连接和指令发送都很方便，大大提高了定向效率。

表9　定向指标统计

4.3确保井下安全

AutoTrak G3旋转地质导向技术有利于改善井眼净化状况，降低摩阻，在定向过程中均没有复杂发生，保持了较高的机械钻速。

5　结论与认识

（1）旋转地质导向技术能够及时发现和评价油气藏，提高油层钻遇率，应用该技术可提高水平井的开发效果。

（2）AutoTrak G3旋转地质导向在旋转钻井过程中实现导向，有效解决大井斜长裸眼段的托压问题，尤其适合在海上大位移井上应用。

（3）AutoTrak G3旋转地质导向通过发指令来调整肋板的方向和力度，实现定向造斜、增斜、稳斜和水平段钻进等目的，实现了井眼轨迹的平滑、连续，轨迹控制效率高［4］。

（4）AutoTrak G3旋转地质导向能够实时监测环空ECD，具有降低摩阻扭矩、实现井眼清洁、减少压差卡钻、确保井眼质量的优势，降低了钻井风险。

［1］董星亮，曹式敬，等.海洋钻井手册［M］.石油工业出版社，2011.

［2］王万庆，谌建祁，石崇东，耿天祥.薄产层水平井GP06-9井钻井技术［J］.石油钻探技术，2009（2）：92.

［3］杨剑锋，张绍槐.旋转导向闭环钻井系统［J］.石油钻采工艺2003（1）：1.

［4］张家希.连续旋转定向钻井系统——AutoTrak RCLS［J］.石油钻采工艺，2001（2）：4.

TE2

B

1004-5716（2016）05-0031-04

2015-03-25

2015-05-03

李玉泉（1973-），男（汉族），黑龙江肇源人，高级工程师，现从事钻井工艺技术研究工作。