刘旭强 肖仰德 吴华 靳颖

摘  要：为提高油气产量，加快油气开发速度，降低钻井作业成本，充分利用有限的土地资源，最大限度减少对环境的破坏，实施可持续发展战略，让老油区再一次焕发生机，大港油田在所属孔店油田近年施工众多丛式井，密集井区式的井丛场增多。由于陆上井丛场周边多有老井，且施工井场有限、井组间距小，井眼轨迹控制、井间防碰及三维绕障问题是井丛场钻井施工面临的重要问题。作者就井口高度水平、井眼轨迹控制、井下事故复杂预防与控制等方面进行阐述。

关键词：密集井区;井丛场;轨迹防碰;控制;事故复杂

中图分类号：TE243         文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2019）27-0147-03

Abstract： In order to increase oil and gas production， speed up oil and gas development， reduce drilling costs， make full use of limited land resources， minimize damage to the environment， implement sustainable development strategies， and make old oil areas coruscate life again， Dagang Oilfield has constructed many cluster wells in its Kongdian Oilfield in recent years， and the number of dense well clusters has increased. Because there are many old wells around the onshore well cluster field， and the construction well site is limited and the well group spacing is small， wellbore trajectory control， cross-well collision prevention and three-dimensional obstacle avoidance are important problems in well cluster field drilling. The author expounds the level of wellhead height， wellbore trajectory control， complex prevention and control of downhole accidents and so on.

Keywords： dense well area; well cluster field; trajectory collision prevention; control; accident complexity

近年，大港油田为压缩开采成本，开始规模化部署井丛场。通过丛式井平台布井，优化各项地面配套，实现集约化用地，降本增效。大港油田所属的孔店油田位于河北省黄骅市孔店乡，为黄骅坳陷孔店凸起构造，主要含油层系是馆三油组。

1 密集井区轨迹控制难点与风险

密集井区钻井施工井眼轨迹受多重因素影响。地层可钻性、各项异性、地层倾角等地层性质为不可控因素;钻具中稳定器尺寸、钻具刚性、钻头类型等钻具组合结构及钻压、转速等钻井参数为可控因素。改变钻具组合结构、钻井参数是我们进行井眼轨迹控制时的重要手段。井丛场钻井施工是多井密集施工，多涵括大斜度、大位移井及水平井。由于陆上井丛场周边多有老井，且施工井场有限丛式井组井间距小，井眼轨迹控制、井间防碰及三维绕障问题是井丛场钻井施工面临重要问题（如图1）。就孔店油田技术重难点，有如下几项。

（1）井口水平化要求较高。由于建设方采油标准化地面视觉效果与工艺需求，必须要求所有完井交井井口面，处于同一水平面，这项要求对于钻井设备平移高度误差设计较高。

（2）轨迹控制难度大。轨迹控制必须从表层开始，各个井眼轨迹必须按照设计要求执行。

（3）轨迹事故复杂风险高。在轨迹控制过程中，井眼间的防碰，是钻井密集井区钻井成败的关键。

下文针对重难点技术问题，逐步进行解决，以达到降低风险、避免复杂事故发生的目的。

2 工厂化井口水平设计

井场选取为孔店采油六厂，以孔店油田某钻井平台为例，整拖方向为由北向南，首批密集井区设计6口井，其中布设水平井3口、定向井3口，每口井之间相隔6m，要求6口井井口高度一致，误差小于10mm。同时与已存在的老井轨迹，进行整体方案部署，密集区块约有井数18口。

（1）项目实施时，将首口井调整至参照井孔103H井同一水平面，然后其余井井口高度以此为基准面进行计算施工。

（2）施工地面为非水泥硬化土质地面，为保证钻机底座平整以及地面承压能力，制作高承压的油管管排及25mm厚平面钢板作为基础，确保施工基准面找准便捷。

（3）在各次的井架平移作业时（整拖），为确保井口中心与转盘中心在垂直方向上一致，平移中在钻盘中心安放2.5kg重锥形铅锤。

（4）表层套管上端预留高度，决定了6口井高度的一致性。因此，在每口井表层下入时，均计算为同一联入值，并全部以转盘面为参照平面计算。

3 工廠化单井井眼轨迹控制工艺

因孔店油田开发周期长，被定位“老油区”，其地面采油设备林立，地下轨迹错综复杂，部分油井因开发较早，轨迹数据误差大;平台内井口分布较密，井眼间防碰距离较小，轨迹控制精度要求高，致使施工每个程序，均需要做到标准化处理。笔者将从施工开始至完钻进行每个工序的技术分析。

3.1 一开井段作业

（1）一开作业开始进行轨迹定向，在直井段采用牙轮钻头+常规钻具。钻具组合为：∮311.1mm牙轮BIT+∮203mmNMDC+∮203mmDC+∮310mmSTB+∮203mmDC+∮165mmDC+∮127mmHWDP+∮127mmDP。

下一步下入动力钻具，钻具组合为：∮311.1mm牙轮BIT+∮245mm1.5°PDM +∮203mmNMDC+∮203mmMWD+∮203mmNMDC+∮165mmDC+∮127mmHWDP+∮127mmDP。

常规钻具钻井参数：钻压20kN;转速60 rpm;排量32L/s泵压3-6MPa。定向钻具钻井参数：钻压20-40kN;转速60 rpm;排量34-60L/s泵压6-12MPa。

表层定向钻进期间严格按照设计轨迹进行施工，先使用常规大钟摆钻具开眼，钻进100m后更换定向钻具组合，确保表层井段防斜打直，为整拖井后续施工奠定基础，并且钻进至100m后开双泵钻进，防止上部地层垮塌。按设计完成一开进尺后，起出动力钻具、更换常规钻具通井1趟次，按井况需求做好井眼准备，确保表层套管顺利到底。

（2）一开井段整体为直井，则选用“大钟摆”钻具组合：∮311.1mm牙轮BIT+∮203mmNMDC+∮203mmDC+∮310mmSTB+∮203mmDC+∮165mmDC+∮127mmHWDP+∮127mmDP。

钻井参数：钻压20-40kN、转速100rpm、排量34-60L/s，泵压预计（5±1.5）MPa。

根据直井段轨迹控制要求（≤1°），在钻井中必须采用小钻压（<40kN）、高转速（>90rpm），并充足的排量，确保携砂。

3.2 二开井段作业

二开全部为斜井段或“直+斜”组合，因此可使用一套钻具组合，并在钻进过程中根据各钻井参数分析钻头及定向井仪器的情况。钻具组合：∮215.9mmPDC +∮172mm1.5°PDM +∮206mmSTB+∮165mmNMDC+∮165mmMWD +∮165mmNMDC+∮127mmHWDP+∮127mmDP。

（1）直井段钻进

在直井段钻进过程中，“防斜打直”为轨迹控制的关键，各钻井参数、水力参数设计以打直为目的。钻压控制在10-20kN、转速60kN、排量>30L/s，钻头水力压降2.5-5MPa。

（2）定向造斜段作业

定向作业，钻头应选择对工具面稳定性有利的钻头，如型号215.9mmMD9431等;螺杆角度1.25°-1.5°，自带210mm-212mm扶正块;钻铤选择20m无磁钻铤（NMDC）即可，不需螺旋钻铤;加重钻杆（HWDP）具有一定柔性，同时可以增加钻具稳定性，选择数量15-18根为宜。在钻进过程中，平稳加压，关注泵压、扭矩、悬钟等各项直接参数的变化。钻具下钻到底开泵前，钻头位置应与井底保持1m以上的距离，记录未加压、未旋转时的循环压力值;正常排量（>30L/s）开启后，开启转盘或顶驱、将钻具慢放至井底钻进。初始造斜的40-60m，不要开顶驱划眼，保证上提下放无明显附加拉力方可接立柱钻进。为提高初始造斜能力，可以适当降低排量（26-28L/s），增强造斜效果，但必须确保携砂顺畅。

（3）稳斜段作业

稳斜段注重轨迹数据监测，60-120m进行测量一次，如果发生轨迹异常变化，30m测量一次并以定向作业纠斜。200-350m进行短程起下钻作业，确保井眼干净、畅通;优选钻井参数，快速穿过油层;导向作业时，杜绝定点循环，应大幅度活动钻具，以免轨迹出现“梯坎台阶”或局部大肚子井眼，影响后期施工作业。推荐钻井参数：钻压60-80kN、转速60-80rpm、排量30-32L/s、泵压14-16MPa。

3.3 水平段作业

短水平段钻进，轨迹控制以MWD为主，中、长水平段钻进，轨迹控制以LWD为主。LWD工具主要获取电阻率、伽马值、井斜数据等，地质工程师根据采集到的数据，与地层资料实行对比，确定轨迹走向。

钻具组合：∮215.9mmBIT+∮172mm1.75°PDM+∮165mm浮阀+∮206mmSTB+∮127mm无磁承压钻杆+∮165mmLWD +∮127mm无磁承压钻杆+∮127mmHWDP+∮127mmDP。

钻井参数：钻压60-80kN，转速65rpm，排量30-35L/s，泵压14-17MPa。

4 井下事故复杂预防与控制

4.1 卡钻事故预防

卡钻为钻井作业中最常见的事故之一，也是定向井事故复杂最易出现的事故，原因如下：

（1）井身轨迹全角变化率较大

定向作业中，应避免出现较大的全角变化率（俗称狗腿度），常规定向井应选择螺杆（PDM）角度1.25°-1.50°，水平井选择1.50°-1.75°螺杆。

（2）泥浆润滑性与携砂效果均较差

钻井液润滑剂，以固液两相润滑为主，润滑效果达到附加载荷小于150kN为标准。在大排量钻进时，充分利用钻井液固控设备的五级进化设备，及时清除有害固相，降低坂土含量数值;使用合适目数的筛布，勤观察振动筛、除砂器筛布，如有破损及时更换;钻井液性能按照要求测量记录，分析变化趋势，同时做好维护工作，观察振动筛返砂量大小，判断井内携砂能力。

切勿在水平井将钻具长久静置。必须大幅度上下活动钻具、开启转盘或者顶部驱动装置，预防悬浮的岩屑沉积，导致卡钻。

（3）键槽導致起下钻受阻卡

在频繁的钻井、起下钻作业时，使得井眼在上部造斜段出现键槽。因此，出现键槽后，必须通过工具破坏键槽，并每次下钻、起钻至此，通过转动等手段阻止键槽出现。发生键槽卡钻后，要以下压钻具至零，下压无效后可适当转动转盘、顶驱，（严格控制扭矩），小排量循环，可接入随钻下击器进行下击振击，直至解卡。

4.2 轨迹相碰

两口井轨迹相碰会给生产井带来毁灭性的破坏，严重的结果可能使被碰井直接报废，损失严重。针对轨迹防碰问题，在防碰距离不足15m时，钻具组合中加入三牙轮钻头通过。因为牙轮钻头以压剪破岩，对套管破坏小，并且易判断。钻井液循环出口第一道过滤装置处，进行铁屑监测，若有铁屑含量，必须立即停止作业。

4.3 划出新井眼

在已钻井眼基础上，若下钻过程中在上部地层或松软地层遇阻，使用螺杆钻具划眼通过时，容易偏离原轨迹，出现新的轨迹，即新井眼。新井眼的出现直接导致轨迹发生改变，进尺报废，影响恶劣。因此，在遇阻时应遵循“一通二冲三划眼”原则，在直接通过受阻，采取小排量冲划，最后手段时划眼通过。遇阻严重，应起出更换常规钻具组合下入劃眼。

4.4 井身轨迹质量不达标

井身轨迹质量超过设计标准值，成为质量不达标。导致此类事故原因主要有未检测钻进、测量仪器故障、受邻井套管干扰导致测量不准确、定向井工程师计算错误等。在钻进中，要及时校正井眼轨迹数据，每次起钻，采取多点测量仪采集数据校核，预防超标问题。

以上几种情况都可能导致事故复杂，最后不得不回填侧钻，延误钻井周期，产生不必要的经济损失，现场一定要避免出现此类问题。

5 结论

（1）以工厂化钻井技术井口统一处理方式，保证整拖井井口套管头垂直保持高度一致。

（2）严格按照设计轨迹进行施工，并合理进行钻具组合与钻井参数的设计，是完成轨迹控制的根本要求。

（3）根据定向仪器数据，及时进行磁场强度监测;对返出物进行监测，做好邻井防碰，为后期施工井留有空间。

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