永川-威远深层页岩气水平段轨迹控制技术

摘要：永川、威远深层页岩气横向起伏变化大、储层标志层不清晰，优质储层厚度1.4～3.7m，常规导向工具难以满足井眼轨迹控制要求，钻进时易出靶框，优质储层钻遇率低。为确保在目的层最好的页岩中穿行，从轨迹控制关键思路出发，对旋转导向工具使用情况进行研究分析，优选水平段钻具组合，以解决优质储层钻遇率低的问题。

关键词：深层页岩气、水平段钻进、优质储层

0引言

永川-威远地区陆相地层可钻性较差，地层石英含量高，自流井中下部后地层稳定性差，多井次出现掉块，处理时间长，海相石牛栏组较邻区增加厚度300-400m，储层埋深约4000m，相同钻井液密度条件下钻速相差50%以上，特别是上部-中部地层倾角最高达20°，钻速提高后易井斜，防碰压力大，且储层龙马溪组相同井场，标志点相差大，优质储层垂深变化不一，地层倾角无变化规律。为解决能在优质储层中钻进，优化井眼轨迹优化设计，以提高优质储层钻遇率。

1井眼轨迹控制关键思路

水平段井眼轨迹控制是着陆进靶后在给定的靶体内钻出的整个水平段的过程，除了经济方面的要求外，水平段控制在技术方面的要求就是实钻轨迹不得穿出地质导向提供的靶体之外。水平段控制的关键思想就是要“留有余地”。水平段控制的实钻井眼轨道在竖直平面中是一条上、下起伏的波浪线，钻头位置距靶体上下边界的距离是控制的关键。特别需要注意的是，当判定钻头到达边界较近的某一位置，直至达到一个转折点，然后才会按预想的要求发生变化。这种情况无论是对增斜还是降斜都存在。如果不考虑这种滞后现象，很有可能造成在进行调整的井段中出靶。因此对水平段的控制强调留有余地，就是分析计算这种滞后现象带来的增量，保证在转折点（极限位置）也不出靶，以留出足够的进尺来确定调整时机，实施调控。

2水平段钻具组合优选

“弯螺杆钻具+MWD”弯螺杆钻具组合在水平段滑动钻进时摩阻问题突出，机械钻速低于复合钻进方式。因水平段滑动钻进时常以调整井斜角为主要目的，为提高水平段钻井速度并降低钻井风险，最大限度发挥旋转钻进技术，需尽可能增加旋转钻进井段比例，减少滑动钻进井段比例。而解决该问题的关键在于优化弯螺杆钻具组合、优选钻进参数，提高旋转钻进的稳斜能力。

2.1 弯螺杆+稳定器的选用

单弯螺杆钻具常用的稳定器有螺旋稳定器和直筋稳定器。螺旋型稳定器可形成规范的计算直径和可靠的支点，从而得到稳定的工具面和造斜率;但定向时钻进阻力大，因此在井斜较大时不宜选择螺旋稳定器。一般水平井用螺杆均选择直筋型稳定器，以减少钻进中的阻力，特别是连续造斜和全角变率较大时尤其如此。

1～1.25°单弯配上稳定器外径210mm，具有较好的稳斜效果。1.25°以上单弯造斜率在2～5°/100m，稳斜效果较差。不加上稳定器时，造斜率较大4～8°/100m，不利于稳斜。因此，针对入靶后续施工情况可采用不同的螺杆弯度配合不同外径的稳定器，以此实现降斜、增斜及稳斜的目的。

2.2水平段钻具组合推荐

微降斜（-3-0）：Ф215.9mmPDC钻头+Ф172mm单弯螺杆（弯角1～1.25°，稳定器外径209mm）+Ф210mm螺杆稳定器+浮阀+Ф127mm无磁承压钻杆+MWD短接+Ф127mm加重钻杆×1柱+Ф127mm钻杆

微增斜（0-3/3-7）：Ф215.9mmPDC钻头+Ф172mm单弯螺杆（弯角1.25～1.5°/1～1.5°，螺旋稳定器，外径212mm）+（Ф208～Ф210mm螺杆稳定器（0-3））+浮阀+Ф127mm无磁承压钻杆+MWD短接+Ф127mm加重钻杆×1柱+Ф127mm钻杆

稳斜（-3-3）：Ф215.9mmPDC钻头+Ф172mm单弯螺杆（弯角1～1.25°器，螺旋稳定器，外径210mm）+Ф206～Ф210mm螺杆稳定器+浮阀+Ф127mm无磁承压钻杆+MWD短接+Ф127mm加重钻杆×1柱+Ф127mm钻杆（可通过钻井参数实现微增斜、微降斜）

3、旋转导向钻井技术

井眼轨迹优化设计综合考虑了旋转导向工具高造斜率能力、安全下套管、防碰绕障碍等要求，确定了造斜点下移至龙马溪顶部，设计最大造斜率控制在8°/30m左右等关键参数，采用“三维变双二维”的井眼轨迹设计思路，优化设计了井眼轨迹，高造斜率井段减少了400m，计算摩阻同比降低30%。

综合应用地震和测井数据，精细建立钻前地质导向模型，预设多个地质标志点，细化井眼轨迹控制方案。同时针对五峰组地层疏松、易垮塌、井眼扩大率高，旋转导向系统造斜能力降低30%的特点，形成了“走产层中线”的轨迹控制方式，进一步提高旋转导向储层追踪效果和钻井速度，现场应用10口井，平均储层钻遇率超过90%。

4、总结

（1）根据水平段轨迹要求，调节增斜、降斜点，实现动态监管，减少轨迹调整次数，保证井眼轨迹平滑，提高平均机械钻速。

（2）通过优化弯螺杆钻具组合设计，优选钻进参数，进一步提高水平段旋转钻进方式的稳斜能力。

（3）结合旋转导向钻井技术优势，采用“三维变二维”井眼轨迹设计思路，优化井眼轨迹设计，形成“走产层中线”的轨迹控制方式，提高优质储层钻遇率。

参考文献

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[2]白璟，刘伟，黄崇君，四川页岩气旋转导向钻井技术应用[ J ].钻采工艺，2016，39（2）：9-12.

[3]朱化蜀，肖国益、徐晓玲、李果、郭治良等，深层页巖气三维水平井双二维轨迹剖面力学仿真分析和应用[A]，2017年全国天然气学术年会论文集.

作者简介：付袁琴，1987年生，工程师，学士;主要从事钻井工程工作。地址：（400042）重庆市渝中区大坪长江二路177-3号。E-mail：576399587@qq.com