任益辉1
中海油田服务股份有限公司
【摘要】陵水17-2气田开发井项目是南海西部自营整装开发的首个深水大气田，在本区域从未有过类似作业资料可参考借鉴的情况下，如何保障大井眼初始造斜，实现预期的造斜率目标，满足井眼轨迹需求，达到地质油藏钻探目的？作者同他的团队从前期开始做了大量而细致的工作，通过前期调研、工艺调整、施工过程把控等手段，完全实现了这一目标，本文通过作业井案例分析，为后续同类井型作业提供借鉴和参考。
【关键词】深水 初始造斜 井眼轨迹 定向钻井
1.前期调研
1.1调查分析地质情况
根据前期的地质调查分析结果显示，这次主要初始造斜井段是Φ406.4mm井段，位于XX海一段，岩性表现为泥岩为主，砂泥岩互层（见表1），适合于定向钻进初始造斜作业。
地层层位 岩性简述
XX组 浅海或滨浅海相沉积，为未固结的灰色粘土层、粉砂质粘土层夹细砂层或中细砂层，局部夹泥质粉砂层。
XX组XX段 浅海相沉积，岩性为灰色泥岩夹细砂岩、粉细砂岩和泥质粉砂岩。
表1：气田地层岩性描述表
1.2整理分析类似施工案例
参考南海东部作业的井，发现在作业过程中出现如下施工问题：
1）荔湾某井Φ444.5mm井段旋转导向造斜率不足（设计2-2.4°/30m），原因为钻进参数（ ROP 75-85m/hr ）和软底层导致造斜效果欠佳。
2）其他两口井Φ444.5mm井段旋转导向均发生故障：表现为造斜率不足和侧钻失败，建议应用有实时通讯的PD和MWD配合，能实时看到PD的工作状态。
3）流花某井Φ406.4mm井段造斜率不足分析原因为：钻头选型与工具不匹配。
1.3 调整井身结构
某项目共10口定向井，有5口井身结构从Φ444.5mm井段改成了Φ406.4mm井段，优势如下：
环空减小20%，井眼清洁较好；
狗腿度增加，从2.3deg/30m 到 4.6deg/30m(100% SRatio)，轨迹控制难度降低 。
调整设计：
1）降低设计狗腿度
原定向井总体设计在Φ406.4mm井段均为2.5°/30m，经过调研情况结合实际井眼轨迹情况，与地质油藏部门充分有效地沟通，将设计造斜率降为2°/30m，且为二维井。
2）调整井身结构
将原定的Φ444.5mm井眼全部更换设计为Φ406.4mm井眼。
2．工艺调整
Φ406.4mm井段若使用PD可能会面临地层软、造斜率不足，若使用PD需在造斜率设计、ROP、PD压降、钻头选型、钻头水马力、轨迹控制及柔性短接选择方面采取相关措施。
2.1 优选及改进造斜工具
采用造斜能力更有保障的指向式旋转导向XCEED，指向式旋转导向不受软地层及ROP影响。对工具做以下升级改造：
1）驱动轴改成7 5/8” REG，专用的驱动轴（钻头盒，扣型7 5/8” REG BOX ）；
2）工具本体的上，下扶正器需要更换（Φ406.4mm井段为Φ403.22mm扶正套）；
3） Xceed弯角由0.5°调整为0.6°，提高造斜能力。
2.2 优化钻具组合
Φ406.4mm PDC钻头+ Φ228.6mm Xceed + Φ241.3mmTelescope +Φ203.2mm无磁钻铤+ Φ203.2mm滤网短接+Φ203.2mm浮阀接头（带阀芯）+Φ403.22mm扶正器+Φ203.2mm钻铤*7+Φ203.2mm液压震击器+堵漏短节+配合接头+Φ149.22mm加重钻杆4根+Φ149.22mm钻杆
将Xceed900偏心轮的偏心角度由常规的0.5度提高到0.6度，应用在浅层的软地层，用于保证Xceed900在软地层的造斜率；
初始造斜，造斜点前一柱发60%力度钻进，后续根据造斜率情况调整指令参数、钻井参数及划眼方式；
浅软地层造斜率受钻压、排量等参数、划眼方式次数影响较大，进行调整时需单项进行调整，切不可同时改变多项参数导致造斜率发生较大变化。
2.3 优选钻头
选用较长保径、稳定性好的钻头配合旋转导向使用。
3．施工过程
主要从钻具组合，提前造斜，精细施工几个方面来分析。
3.1 钻具组合介绍
A9H井Φ406.4mm 底部钻具：
Φ406.4mm PDC钻头（STS935RS水眼:2*18+5*15 TFA: 1.360in2）+ Φ228.6mm 旋转导向(Xceed) + Φ209.55mm MWD(Telescope) +Φ203.2mm 无磁钻铤+Φ393.7mm扶正器+Φ203.2mm浮阀接头（带阀芯）+ Φ203.2mm滤网短接+Φ203.2mm液压震击器+配合接头+Φ149.2mm加重钻杆20根+Φ149.2mm钻杆
3.2 施工过程
1) A9H井 Φ406.4mm井段
入出井深度：2098.75m~2871m
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如上表设计轨迹，本井段钻进至2527.3米开始初始造斜，发指令（228M,50%），确认指令成功后继续钻进。从2482米钻进至2510米，观察Xceed以及MWD连续井斜变化情况，均在0度无明显变化，怀疑是井斜过小测量误差导致，决定在接立柱前测斜，判断是否开始造斜。划眼一遍后提离井底3米，关泵停转，保持补偿器开启，待泵压回零后开泵至测斜排量3200lpm。测斜为MD:2494.45，INC:0.98°，AZI: 248.49°，判断工具正常造斜，且造斜率满足设计要求，决定保持原指令继续钻进至2568米，连续井斜大于3.5°，考虑Xceed会转为重力工具面，决定采取接立柱前测斜，观察工具面是否自动更新。划眼一遍后提离井底3米，关泵停转，保持补偿器开启，待泵压回零后开泵至测斜排量3200lpm。测斜后Xceed工具面转换为重力，但目标工具面并未如要求转换至0°左右，而是在180°附近，遂发指令（TF:336°），
按要求造斜钻进，考虑造斜提前，不宜持续走线上过多，降低力度至30%，钻进至2871米，接通知本井段中完，预测井底井斜20°，方位230°，轨迹位于设计线上10.5米，线右2.5米。
该项目定向井/水平井共六口，在16”井段完成上部造斜，其中四口井采用第一代推靠式旋转导向工具，实际效果转换成100%的力度作业，实际狗腿度可以达到2.5°/30米到4.6°/30米；2口井采用第二代指向式旋转导向工具，实际效果转换成100%的力度，实际狗腿度可以达到4.5°/30米。全部16“定向井段均一趟钻完成，旋转导向工具完全满足了作业需要。
4 数据分析及结论
4.1 大尺寸旋转导向造斜能力以及垂直导向能力在本区域得到验证，Xceed工具50%力度造斜能力可达2-2.3°/30m， PD1100工具75%力度造斜能力可达2.6-3°/30m，满足深水井初始造斜需求；初始造斜轨迹控制按照早造斜、走线上的思路来控制井眼轨迹，同时在工具井斜较小，连续井斜无法作为参考的情况下可以采用接立柱前先测斜的方式；
4.2 Xceed直井段初始造斜磁性工具面较设计方位偏差较大，今后在初始造斜时选择工具面尽可能接近设计方位；Xceed完成磁性工具面和重力工具面转换后，需观察工具面变化情况，如果实际工具面不满足要求，需及时发指令到需要的工具面；
4.3 PD1100在入井前需要根据钻头水眼配置、泥浆密度情况计算合适的水力压降满足PD1100的要求达到最佳的工作状态；PD1100直井段初始造斜磁性工具面与实际方位相比也有一定的差距，实际施工过程中，需要在井斜5°以内开始调整方位至设计方位，避免后续井斜过大后方位调整困难；
4.4 施工作业前，通过查阅类似井资料优化设计、调整工具工艺、优选钻井参数等手段确保了定向井技术在深水开发井中的应用；
4.5 大尺寸旋转导向工具在该深水区块的成功应用，证实了工具的适应性以及在深水定向造斜的可行性，为今后类似作业提供了良好的参考和借鉴。
参考文献
[1]刘正.陵水17-2气田开发井项目钻井工程设计
第一作者简介：任益辉，男，2007年毕业于重庆大学资源与环境科学学院石油工程专业，现任中海油田服务股份有限公司油田技术事业部湛江作业公司高级定向井工程师。