密集井口鉆井平臺(tái)井眼軌跡防碰技術(shù)

1、    密集井口鉆井平臺(tái)井眼軌跡防碰技術(shù)    王永峰摘 要：密集井口鉆探技術(shù)是一項(xiàng)低成本、環(huán)保型油田開發(fā)技術(shù)，但是采用密集井口鉆探必須做好鉆井施工的井眼防碰工作，否則會(huì)造成重大經(jīng)濟(jì)損失，影響鉆井平臺(tái)的整體經(jīng)濟(jì)效益。因此研究如何完成密集井口鉆井方案的編制和井眼軌道的設(shè)計(jì)，防止井眼碰撞是十分必要的。叢式井的施工原則是在施工前按照防碰考慮對(duì)整個(gè)平臺(tái)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，在施工前期最大限度貼近設(shè)計(jì)線，當(dāng)出現(xiàn)兩口或多口井需要防碰繞障時(shí)采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行繞障，通過參數(shù)對(duì)比，從鉆具組合，軌跡數(shù)據(jù)的測量，儀器的統(tǒng)一規(guī)劃等方面進(jìn)行分析，以確定各項(xiàng)防碰措施的合理性和可行性。關(guān)鍵詞

2、：密集井口;整體規(guī)劃;防碰;儀器統(tǒng)一doi：10.16640/ki.37-1222/t.2019.22.051隨著鉆探技術(shù)的進(jìn)步、油田開發(fā)的需要和環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，密集叢式井鉆探油藏的開發(fā)方式越來越多地被應(yīng)用到油田的開發(fā)中。密集井口的鉆探方式節(jié)約了大量開發(fā)成本，縮短了油田建設(shè)周期，減少了環(huán)境污染和破壞，方便了原油生產(chǎn)和安全管理。但是，采用該鉆探方式在實(shí)施過程中有一個(gè)較大的施工風(fēng)險(xiǎn)，井眼很容易發(fā)生碰撞。因此，我們必須針對(duì)密集井口間距短的特點(diǎn)，研究鉆井防碰方法和技術(shù)，避免在鉆探過程中產(chǎn)生井眼相碰。1 密集井口開發(fā)必須整體規(guī)劃鉆井方案1.1 整體規(guī)劃鉆井方案的必要性在密集井口區(qū)鉆井，必須按照事先規(guī)劃好

3、的井眼分布實(shí)施鉆井，避免無序鉆井，如果產(chǎn)生無序鉆井，會(huì)造成以下一些不利因素。（1）后期實(shí)施井需要大量繞障鉆井作業(yè)，給鉆井施工造成很大難度，會(huì)大幅度增加鉆井成本。（2）非常容易發(fā)生井眼碰撞，甚至發(fā)生鉆穿生產(chǎn)井的事故，其直接經(jīng)濟(jì)損失巨大。（3）部分井口無法實(shí)施鉆井作業(yè)，造成有井口卻不能實(shí)施鉆井的局面，浪費(fèi)井口和平臺(tái)資源。1.2 對(duì)整體規(guī)劃鉆井方案的要求根據(jù)地質(zhì)構(gòu)造及地貌特征確定鉆井平臺(tái)位置，一般來說，鉆井平臺(tái)處于地質(zhì)構(gòu)造的中心最方便于井口的排列，也最有利于鉆井施工和防碰處理，鉆井成本也最低，如果因地面條件限制，鉆井平臺(tái)只能建在構(gòu)造的一側(cè)，在排列井口時(shí)要注意方便于井眼之間的防碰。最好采用井口走向平行

4、于地質(zhì)構(gòu)造走向的方案，井口與地質(zhì)目標(biāo)應(yīng)按照劃分區(qū)域?qū)?yīng)使用，一般要防止跨區(qū)域使用，更要防止井眼從其他井口附近穿過。各井眼在水平投影圖上不發(fā)生交叉，造斜段井眼軌跡呈現(xiàn)輻射狀分布。各井口槽的前排井口，承鉆較遠(yuǎn)、埋深較淺的地質(zhì)目標(biāo)，后排井口應(yīng)鉆較近、埋深較深的地質(zhì)目標(biāo)。1.3 井眼軌道的整體設(shè)計(jì)要求當(dāng)鉆井平臺(tái)確定后，應(yīng)根據(jù)井口的排列方式和地質(zhì)目標(biāo)位置進(jìn)行井眼軌道的整體設(shè)計(jì)，目的是為了規(guī)劃好各井眼所使用的井口、造斜點(diǎn)位置、井眼剖面形狀，對(duì)井眼軌道統(tǒng)一排列、統(tǒng)一設(shè)計(jì)、統(tǒng)一防碰處理，排列好鉆井施工的先后次序，為單井設(shè)計(jì)提供依據(jù)。2 防碰井眼軌跡風(fēng)險(xiǎn)分析隨著技術(shù)的發(fā)展，針對(duì)井眼可控制的程度，可將井眼之間發(fā)生

5、碰撞的危險(xiǎn)程度劃分為4個(gè)區(qū)域，見表1。（1）高度危險(xiǎn)區(qū)。井眼距離小于5m。如果井眼之間距離小于5m，由于鄰井套管的強(qiáng)磁性干擾，一般儀器無法真實(shí)地監(jiān)測井眼軌跡。因此，必須采取措施，使井眼之間的距離盡快大于5m，實(shí)現(xiàn)有效控制和監(jiān)測井眼軌跡的目的。（2）危險(xiǎn)區(qū)。井眼距離大于等于5m，小于15m。井眼間距進(jìn)入該區(qū)域后，碰撞的危險(xiǎn)性仍然較大。但是井眼距離大于5m后，隨鉆測量儀器已經(jīng)能夠?qū)嵤┱１O(jiān)控。在鉆井過程中必須采用隨鉆測量儀器，加大測量密度，對(duì)井眼軌跡進(jìn)行嚴(yán)格的控制，才能降低碰撞幾率。（3）相對(duì)安全區(qū)。井眼距離大于等于15m，小于30m。井眼間距進(jìn)入該區(qū)域后，大大降低了碰撞的危險(xiǎn)性，只要對(duì)井眼能夠?qū)?/p>

6、施較好的控制，即可達(dá)到防碰要求。（4）安全區(qū)。井眼距離大于等于30m。井眼間距進(jìn)入該區(qū)域后，碰撞幾率很小，只要采用普通的測量儀器，能夠?qū)圻M(jìn)行實(shí)時(shí)測量，對(duì)井眼稍加控制，即可達(dá)到防碰要求。3 工程技術(shù)措施3.1 工程技術(shù)執(zhí)行要求叢式井組現(xiàn)場施工防碰技術(shù)要求眾所周知，防碰技術(shù)是叢式井組的核心技術(shù)，防碰成功與失敗也是該工程的成與敗，技術(shù)措施注意事項(xiàng)：（1）嚴(yán)防井下落物。（2）直井段施工，采用防斜鉆具鉆進(jìn)。（3）嚴(yán)格按叢式井鉆井設(shè)計(jì)施工，不得隨意變動(dòng)叢式定向井的造斜點(diǎn)，以免造成兩井相碰。（4）自第二口井施工開始，同臺(tái)井都使用相同的鉆具結(jié)構(gòu)，鉆頭必須使用牙輪，同臺(tái)井都使用相同的鉆井參數(shù)進(jìn)行施工，使用相

7、同的鉆頭和噴嘴組合隨時(shí)注意轉(zhuǎn)盤扭矩的變化，檢查巖屑中是否有水泥或鐵屑，如有異常，需立即停止鉆進(jìn)，及時(shí)分析、判斷和處理。（5）施工中，鉆臺(tái)司鉆和工程技術(shù)人員密切注意鉆時(shí)變化情況。（6）每口井都必須有自井口至井底完整的多點(diǎn)測量數(shù)據(jù)和井身軌跡計(jì)算數(shù)據(jù)，測量間距不大于30m，必要時(shí)可縮短測斜間距。（7）每口井的直井段都必須測斜監(jiān)控，并隨時(shí)計(jì)算井眼軌跡數(shù)據(jù)，井眼軌跡不得占據(jù)其他井的位置，否則要進(jìn)行糾斜施工。（8）叢式井施工前，要收集齊全相關(guān)井的井口坐標(biāo)和井眼軌跡數(shù)據(jù)，用于防碰掃描計(jì)算。（9）施工時(shí)必須對(duì)所施工井進(jìn)行防碰掃描計(jì)算，并做出防碰圖，標(biāo)明防碰井段，并做局部放大圖。（10）在防碰井段施工時(shí)，應(yīng)隨時(shí)

8、檢查測量結(jié)果中井斜方位角是否受到磁干擾，如遇磁干擾，應(yīng)立即停止鉆進(jìn)，及時(shí)分析判斷是否有防碰問題，并采取相應(yīng)措施。（11）多點(diǎn)儀器和mwd儀器，兩種儀器在同一個(gè)平臺(tái)盡量使用同一根探管，施工中所用的數(shù)據(jù)由mwd隨鉆測量儀器提供，同平臺(tái)的防碰井?dāng)?shù)據(jù)盡量使用由同一根mwd儀器探管提供，最大限度的減小儀器誤差。由于最后完井?dāng)?shù)據(jù)以多點(diǎn)數(shù)據(jù)為準(zhǔn)，待防碰井段過去后可用多點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行軌跡校正。3.2 定向鉆進(jìn)過程中的“四個(gè)停鉆”（1）定向井工程師密切關(guān)注測量磁參數(shù)的變化情況和反扭角的變化情況，若有異常立即停鉆，分析原因，找到原因后再繼續(xù)鉆進(jìn)。（2）鉆臺(tái)司鉆及相關(guān)人員密切關(guān)注鉆井參數(shù)的變化情況，若有泵壓、扭矩、機(jī)械

9、鉆速、憋跳鉆等異常情況發(fā)生，需立即停鉆，分析原因，找到原因后再恢復(fù)鉆進(jìn)。（3）震動(dòng)篩處，鉆井隊(duì)的坐崗職工隨時(shí)觀察泥漿返出情況，若有老漿、老井水泥、鐵屑等返出，需立即停鉆，查找分析原因后繼續(xù)施工。（4）隨時(shí)觀察最近距離的臨井井口情況，若鄰井出現(xiàn)異常，需立即停鉆分析原因，查清原因后恢復(fù)鉆進(jìn)。4 軌跡控制方案對(duì)于有防碰問題井的軌跡控制，必須嚴(yán)格控制每一口井的軌跡，先期完成的井必須給后期待鉆的相鄰井提供足夠的空間防碰，因此，先期完成井的井身軌跡必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求來控制，具體做法為：（1）利用計(jì)算機(jī)防碰程序協(xié)助軌跡控制，叢式井作業(yè)必須使用相應(yīng)的計(jì)算機(jī)防碰軟件，在防碰問題出現(xiàn)的井段使用計(jì)算機(jī)防碰程序計(jì)算

10、出有關(guān)數(shù)據(jù)，繪出防碰圖，以便于監(jiān)測。（2）定向施工時(shí)，要及時(shí)進(jìn)行防碰掃描和判斷，若有磁干擾，則申請(qǐng)陀螺定向。（3）施工中應(yīng)隨時(shí)注意鉆井參數(shù)的變化，在鉆進(jìn)危險(xiǎn)井段前提示司鉆注意觀察，如出現(xiàn)不正?，F(xiàn)象，立即停鉆匯報(bào)，待找出原因后，才能繼續(xù)施工。（4）繞障技術(shù)。從根本上講，繞障和防碰的性質(zhì)是一樣的，都是防止正在鉆進(jìn)的井與其它已完成井或?qū)⒁@進(jìn)的井相交。繞障作業(yè)前，認(rèn)真分析周圍地層的結(jié)構(gòu)以及鄰井的情況，使用計(jì)算機(jī)防碰程序掃描有關(guān)數(shù)據(jù)，繪出防碰圖。合理選擇測量儀器，繞障作業(yè)很多情況都是在有磁干擾的情況下進(jìn)行，因此如何選擇適當(dāng)?shù)臏y量儀器非常重要。如有必要應(yīng)該選擇使用陀螺等不受磁干擾的儀器進(jìn)行施工。（5）引

11、入誤差橢圓。無論儀器或者鉆具丈量等都存在一定的誤差，在施工過程中，這種誤差隨井深的增加而逐漸明顯，即鉆進(jìn)中其實(shí)際軌跡可能位于計(jì)算出的軌跡周圍一個(gè)不確定的范圍內(nèi)，當(dāng)一口井鉆至后期時(shí)，這個(gè)不確定范圍會(huì)越大，根據(jù)這個(gè)不確定范圍而做出的一個(gè)橢圓體稱為誤差橢圓。為了施工安全，減小誤差橢圓所帶來的干擾尤為重要，首先在設(shè)計(jì)時(shí)就應(yīng)當(dāng)考慮的兩口井的不確定因素，例如測量儀器的誤差、鉆具丈量誤差和鉆具的彈性伸長量等。另外在軌跡計(jì)算中也可以通過加密測點(diǎn)、以較小的靶心距中靶或設(shè)置鉆井靶點(diǎn)可信度來減小橢圓誤差的影響。5 總結(jié)及建議（1）進(jìn)行叢式井開發(fā)應(yīng)遵循論證是前提、整體防碰設(shè)計(jì)是關(guān)鍵、現(xiàn)場施工技術(shù)措施是保障的原則。（2

12、）平臺(tái)叢式井軌道設(shè)計(jì)時(shí)，要進(jìn)行安全圓柱法計(jì)算，要對(duì)設(shè)計(jì)出的軌道，進(jìn)行防碰掃描，以確保鉆井施工過程的安全，避免與鄰井相碰事故的發(fā)生。（3）叢式井施工必須做總體設(shè)計(jì)方案，合理布置井口位置，安排好井架整拖方向和施工順序，從整體上減小井眼相碰的可能性，井眼軌道設(shè)計(jì)時(shí)要滿足采油工藝的要求，且易于鉆井施工。（4）直井防斜是叢式井防碰工作的重點(diǎn)。加強(qiáng)直井段軌跡監(jiān)測，若發(fā)生井斜偏大，及早采用防斜打直技術(shù)，避免傾斜的直井段侵占整拖方向。（5）井身軌跡計(jì)算時(shí)要考慮測量數(shù)據(jù)誤差對(duì)實(shí)鉆軌跡的影響?？梢愿鶕?jù)實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，采用以井眼軸線為中心的誤差橢圓范圍進(jìn)行施工。（6）鉆進(jìn)中要重視地磁傾角的測量，防止磁干擾。（7）對(duì)有相碰危險(xiǎn)的井段，可以采用預(yù)定向技術(shù)三維繞障，但前提是不影響后續(xù)施工，也不增加后續(xù)井的技術(shù)難度。參考文獻(xiàn)：1王恒，崔永輝.草4叢式井組相碰事故經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)j.鉆采工藝，2007，