克拉玛依油田红浅003井区 摘要：井眼轨迹控制是定向钻井技术的基本内容。本文结合现场实际，通过对hD91279井的分析，对五段式井眼定向井井眼轨迹控制过程进行了详细的分析与叙述，运用图解法对装置角、工具面、方位角的关系与井眼轨迹控制问题做了一定的探讨；同时也对现场的井眼轨迹预测做了相应的说明与阐述。
关键词： 定向井五段式井眼轨迹控制
一、前言
定向井就是按照事先设计的具有井斜和方位变化的轨道钻进的井。随着油藏开发对钻井技术要求的提高，目前诸如侧钻井，多底井，分支井，大位移井，水平井等特殊定向井的发展也越来越快，应用越来越广；并且随着定向井钻井技术的发展，定向井建井周期和总成本已接近钻直井的水平，定向钻井已成为油田勘探开发的极为重要的手段。
二、井眼轨迹控制技术
1、hD91279井的基本情况
红山嘴油田红003井区hD91279井为例。hD91279井位于红山嘴油田红003井区h91300平台上，距h91300井以北10m，h91299井东偏北70m，h91048井以南120m处。构造位于准噶尔盆地西北缘车前断裂带与克拉玛依大逆掩断裂的交汇部位。钻井目的是为了开发白垩系清水河组（K1q）、侏罗系齐古组（J3q）油藏。
hD91279井身剖面设计数据表（该数据已包含补心高4.60m）
由井身剖面设计数据可以看出，hD91279井的基本井型是五段式井眼，包括了垂直段、造斜段、稳斜段或降斜段四种井段。井眼轨道的最终井斜是3.0°，方位角为0.00°，直井段井深（垂深）为164.6m，设计靶心井深为465.69m，设计钻穿齐古组（598.56m）后在钻30m口袋到628.56m完钻。设计造斜段造斜率为8.0°/30m，降斜段将斜率为2.14°/30m。显然，不同的井段将需要不同的轨迹控制方法来进行控制。
2、直井段的轨迹控制
直井段的钻进需要做好防斜工作。定向井的直井段是定向段的基础，如井斜过大，方位出现偏差，则会为以后的定向造斜段带来一定的影响，严重时甚至需要通过更改定向造斜设计，通过提前定向造斜来弥补，这样就会提高工程复杂度，增加工作量和工作难度。因此，成功的直井段轨迹将会为以后的定向造斜段打下良好的基础。
在直井段的钻进过程中可以采用直井防斜技术,现场可以采用钻具组合方式来对井斜进行一定的控制，如采用塔式钻具或者钟摆钻具组合，在工艺参数的选择上应尽量的采用轻压吊打的方式钻进。
hD91279井在一开下入Φ381mm钻头钻至井深61m完钻后，二开从61―164.6m直井段使用Ф241.3mm钻头+ Ф177.8mm钻铤+Ф411*410转换节头+Ф127mm加重钻杆的钻具组合，起到了一定的满眼防斜作用，在钻进过程中使用了4―6t的小钻压也取得了一定的防斜作用。在164.6m直井段结束的时候，井斜值为0.55°，达到了一定的控制井斜的目的。
3、定向造斜段的控制
定向造斜段是整个定向井井眼轨迹控制的关键一环，如果定向造斜段的方位有偏差，则会给以后的轨迹控制造成巨大的困难。目前现场使用的造斜工具一般采用定向弯头螺杆，定向弯头螺杆的造斜率是不一样的，具体需要根据井身设计的造斜率来对螺杆进行选择。hD91279井的设计井斜是80/30m，现场使用的是1.5°的造斜螺杆，经计算能够满足现场的造斜要求。
在开始定向造斜的30―60m，轨迹控制时一般以定方位为主，在此段井眼内应该控制好井眼的方位。MWD仪器可以测量出井底钻具的井斜角、方位角、工具面角等重要信息。工具面角可以分为高边模式的工具面角和磁北模式的工具面角两种模式，仪器上的读数显示为重工具面值和磁工具面值。
系统可以设置高边转换阀值，现场一般的高边转换阀值应设置在5°―7°井斜之间。即井底测量的井斜值如果小于高边转换阀值时，应采用磁工具面作为参考工具面；若井底井斜值大于高边转换阀值时，应采用重工具面作为参考工具面。
hD91279井的井底仪器滞后距有11.57m，钻具在164.6m的时候已经开始定向造斜，此时进行测点，测深为153.96m，测斜的结果为井斜0.26°，方位角为223.80°。此时在定向造斜的时候直接把工具面调整到0°左右进行钻进，由于是刚开始，不知道反扭矩是多少，故假设反扭矩为15°进行调整，最终结果是井底工具面角为352.6°左右。此时加的钻压是6吨。以这样的方式钻进了两个当根，测深到了171.83m的时候测斜，结果是井斜为1.67°方位为354.00°。此时可以发现，方位已有了一些偏差，需要进行一定的纠正了。
在这一阶段的工具面的调整的时候也要注意根据井下的造斜初始段的实际情况的不同而进行调整，并不是简单的把工具面摆正到所需的方位角就可以的。在井眼轨迹离轨道有一段距离的时候，此时在调整工具面的时候就要进行适当的选择，使之趋向于井眼轨道。如上面所说的hD91279测深在171.83m的时候方位为354.00°，此时再调整的时候，就不能再以0°为目标工具面了，应该适当的偏大一点，才能够使井眼轨迹朝着轨道靠近，此时做出的调整是工具面在10°―15°之间。这样钻进了3棵单根后，井眼方位才增加到3.00°，这说明，前面的调整思路是正确的。而此时井眼实际已经定向钻进了40多米，方位已基本调整到位，此时的井斜已经超过现场所设的高边转换阀值7°，工具面已由磁工具面转为重工具面作为参考工具面了。
4、井眼轨迹的预测
在定向钻进过程中，还有一个重要的问题就是井眼轨迹的预测问题。由于井底与MWD测试仪器之间存在着一定的滞后距。也就是说井底的实时轨迹参数是不能直接读出来的。因此，就需要对井底的轨迹及井眼参数进行一定的预测，从而可以间接的对井底的实际井眼参数进行一定的把握，以便采取下一步的控制措施。
现场应用最多也较方便的主要是外推法。实钻外推法就是假设在一连续的井段，钻头的受力状态是大体相同的。这样就可以根据所需预测点的前10―30m的实钻情况，通过测斜计算出该井段的实际造斜率K2和造方位率KΦ，然后再外推至井底钻头处即可。
三、结论
1、钻进中井眼曲率过大可能会给工程带来很多的问题与麻烦，如导致的井壁不稳定或坍塌事故、卡钻事故、下套的过程中遇阻事故等。要避免以上的井眼曲率过大问题，则需要保持井眼的规则性、一致性与连续性，钻进过程中加强划眼，进行短提，钻后进行通井都可以很好的解决这些问题。现场通常是滑动钻进就进行滑动划眼，复合钻进就进行复合划眼，若井眼用Ф241.3mm的钻头钻进，则需用Ф241.3mm的钻头配合Ф238mm稳定器进行通井；
2、现场的螺杆的造斜率各有不同，使用的造斜螺杆有1.0°、1.25°、1.5°、1.75°、2.0°、2.25°、2.5°等不同造斜率的螺杆，根据实际设计的需要，合理的选择螺杆，能给后面的轨迹控制带来很好的帮；现场红浅井区的定向井的设计造斜率为通常为8°/30m，使用1.5°的螺杆即符合要求，七区、九区水平井的设计造斜率通常为15°/30m左右，现场多使用2.5°的螺杆即可以复合设计要求；
3、在开始造斜的初期，通常是造斜段的前30―40m，井眼斜率小于10°的时候，是调整井眼方位的最佳时期，在这一段时期内一定要把方位摆正，当井斜过大的时候，井眼方位调整起来就不是很好调整了；
4、钻压对反扭角与造斜率有一定的关系，现场实践表明：钻压正比于造斜率与反扭角，若实钻的井眼造斜率略小于设计造斜率可以通过适当的增加钻压来提高造斜率，反之亦然；若井底的实际工具面角偏大，亦可以通过增大钻压来增加钻具反扭角，从而减小井底实际工具面角，达到一定的调节目的，反之亦然。因此，在一定的限度内合理的应用钻压对造斜率与反扭角的相关关系对造斜率与工具面进行调整，可以取得很好的效果；另外，通过复合划眼也能使井斜有一定程度的降低,而复合钻进井斜则会有所增加；
5、在稳斜钻进的过程中，多用转盘钻进即复合钻进能够很好的提高钻进效率。
参考文献：
［1］陈庭根 钻井工程理论与技术 中国石油大学出版社 2006年
［2］王清江、毛建华等 定向井井眼轨迹预测与控制技术 钻采工艺 2008年7月
（责任编辑：郭 伟）