小井眼套管開窗側(cè)鉆水平井井眼軌跡控制技術(shù)

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1、#80#海洋石油2004年3月文章編號(hào):1008-2336(2004)01-0080-05小井眼套管開窗側(cè)鉆水平井井眼軌跡控制技術(shù)蔣恕(中國地質(zhì)大學(xué),湖北武漢430074)摘要:小井眼套管開窗側(cè)鉆水平井與常規(guī)套管開窗側(cè)鉆相比軌跡控制難度大,目前各大油田雖然對(duì)小井眼套管開窗側(cè)鉆進(jìn)行了實(shí)踐,并對(duì)其軌道設(shè)計(jì)、開窗工藝、施工工藝進(jìn)行了探討,但對(duì)其軌跡控制技術(shù)總結(jié)甚少。筆者在影響小井眼套管開窗側(cè)鉆水平井軌跡控制因素基礎(chǔ)上,著重探討了軌跡控制中井底預(yù)測(cè)技術(shù)、待鉆設(shè)計(jì)、下部鉆具組合選擇及其造斜率預(yù)測(cè)方法,最后總結(jié)了其軌跡控制中應(yīng)注意的問題及認(rèn)識(shí)。關(guān)鍵詞:小井眼;開

2、窗;側(cè)鉆;水平井;軌跡控制中圖分類號(hào):TE243文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A軌跡控制而言,曲線段半徑減小,井眼軌跡控制容1引言易一些,這是由于垂深差不大,巖性較穩(wěn)定,工具的造斜性能在一小段穩(wěn)定地層中比較穩(wěn)定的緣小井眼套管開窗側(cè)鉆水平井,都有嚴(yán)格的位故。移和方位要求,靶區(qū)半徑小,加上套管小,施工工小井眼套管開窗側(cè)鉆水平井的剖面類型歸根具小,可控垂深少,位移相對(duì)較大,加上地層影響、到底受近目的層的巖性、老井套管狀況、水泥膠結(jié)[1]造斜率高、摩阻大以及工具變形的影響,施工狀況、完井方法、現(xiàn)有造斜工具等諸多因素影響。難度大。另外目前小井眼鉆具對(duì)小井眼套管開窗一般情況下,只

3、要井下工具及老井井眼條件許可,[2]側(cè)鉆配套選擇余地少,測(cè)量?jī)x器不易通過等,盡量采用較小半徑的側(cè)鉆水平井,在地層復(fù)雜地致使與常規(guī)側(cè)鉆相比,施工風(fēng)險(xiǎn)大,軌道控制難度區(qū)尤需如此。高。筆者根據(jù)國內(nèi)外近幾年來的實(shí)踐,總結(jié)了小2.2水平靶窗允許誤差井眼套管開窗側(cè)鉆水平井井眼軌跡控制技術(shù)。由于小井眼套管開窗側(cè)鉆水平井半徑較小,因此,水平段的縱向允許誤差對(duì)井眼軌跡控制的2小井眼套管開窗側(cè)鉆水平井井眼難易程度有較大的影響。當(dāng)縱向允許誤差減小軌跡控制影響要素分析時(shí),工具最大和最小造斜率越來越趨近于剖面設(shè)小井眼套管開窗側(cè)鉆水平井井眼軌跡控制是計(jì)造斜率,這表明,縱向允許誤

4、差越小,要求工具一項(xiàng)復(fù)雜的工作,影響其控制精度的因素很多,主的造斜能力越穩(wěn)定。但在實(shí)際鉆進(jìn)的過程中,由要有:剖面類型、老井眼軌跡、鉆進(jìn)參數(shù)、靶窗允許于受地層、鉆井參數(shù)、井眼參數(shù)、鉆頭等因素的影誤差、地層、開窗方式、下部鉆具組合性能等。響,井下工具的實(shí)際造斜率與理論預(yù)測(cè)的有一定2.1剖面類型的誤差,這樣,就增大了井眼軌跡控制的難度。曲線段的造斜率設(shè)計(jì)成/低)))高)))低02.3原井眼軌跡型,便于實(shí)鉆過程中易于控制井眼軌跡。從井身原井眼直接影響側(cè)鉆點(diǎn)的選擇,同時(shí)老井側(cè)收稿日期:2002-10-30作者簡(jiǎn)介:蔣恕(1976-),男,中國地質(zhì)大學(xué)在讀博士研

5、究生,主要從事石油勘探開發(fā)方面的研究。第24卷第1期蔣恕1小井眼套管開窗側(cè)鉆水平井井眼軌跡控制技術(shù)#81#鉆點(diǎn)的井斜、方位及坐標(biāo)是側(cè)鉆水平井設(shè)計(jì)的基井底預(yù)測(cè)的方法很多,可分為兩大類,一類是礎(chǔ)數(shù)據(jù),該點(diǎn)參數(shù)直接影響著水平井井眼軌跡控力學(xué)法。力學(xué)法考慮了鉆具的受力狀態(tài)、鉆頭與制工藝,主要表現(xiàn)在:地層相互作用等因素,更為真實(shí)的反映了井眼軌(1)當(dāng)井斜較大時(shí)(大于5b),側(cè)鉆定位方式跡形成過程,從理論上講,力學(xué)法比較準(zhǔn)確。但由可采用非磁性測(cè)量、陀螺儀或高邊控制三種方式,于井下是一個(gè)復(fù)雜的多元系統(tǒng),而系統(tǒng)中某些參而究竟選用哪一種方式,要依方位的控制精度、難數(shù)(

6、如地層性質(zhì)等)又不易掌握,這一定程度上影度及測(cè)量?jī)x器的性能而定;響了力學(xué)預(yù)測(cè)方法的預(yù)測(cè)精度,兼之力學(xué)預(yù)測(cè)方(2)對(duì)斜向器開窗而言,當(dāng)井斜較小(小于法準(zhǔn)備變量多,計(jì)算復(fù)雜,現(xiàn)場(chǎng)施工已較少采用。3b),無論側(cè)鉆點(diǎn)位移大小、側(cè)鉆點(diǎn)、/足根0、/足對(duì)于給定的鉆具組合和鉆井參數(shù),由于在一定的趾0是否共線,都可直接將斜向器對(duì)準(zhǔn)兩維設(shè)計(jì)井段范圍內(nèi)地層巖石的性質(zhì)變化不大,所以井眼或三維設(shè)計(jì)的井身剖面要求的方位鉆進(jìn),當(dāng)井斜軌跡往往呈現(xiàn)出特定的變化規(guī)律。因此采用幾何較大時(shí),除非有特別要求,在一般情況下,斜向其方法預(yù)測(cè),也能達(dá)到相當(dāng)高的精度。應(yīng)盡量擺放在最大扭方位方式所要

7、求的方向上;幾何預(yù)測(cè)方法很多,要嚴(yán)格評(píng)價(jià)各種井底預(yù)(3)側(cè)鉆點(diǎn)的選取對(duì)于小井眼套管開窗側(cè)鉆測(cè)方法的優(yōu)劣是比較困難的。井底預(yù)測(cè)的這些幾水平井井眼軌跡控制有著至關(guān)重要的作用。為利何方法主要是依據(jù)各種曲率的變化規(guī)律進(jìn)行選于側(cè)鉆控制,應(yīng)在調(diào)查側(cè)鉆點(diǎn)附近30~50m區(qū)間擇,并且需要緊密結(jié)合鉆井過程的實(shí)際工況。使巖性、套管完好性、水泥膠結(jié)狀況的基礎(chǔ)上,結(jié)合用時(shí),應(yīng)根據(jù)實(shí)際的鉆井工況,進(jìn)行分析判斷和預(yù)現(xiàn)有的井下動(dòng)力鉆具,在原井眼中選擇出最優(yōu)的測(cè)。側(cè)鉆點(diǎn)。(1)對(duì)于井下動(dòng)力鉆具(包括導(dǎo)向鉆具)鉆進(jìn)2.4地層對(duì)側(cè)鉆水平井井眼軌跡控制的影響的井段,最小曲率法優(yōu)于其它方法

8、;對(duì)于轉(zhuǎn)盤鉆的井眼形成過程實(shí)質(zhì)上是鉆頭與地層相互作用鉆進(jìn)井段,自然參數(shù)法和圓柱螺線法的預(yù)測(cè)效果的過程。井眼軌