元坝121H超深水平井轨迹控制技术李增浩;李林;夏学涛;王良佳【摘要】Yuanba 121H well marine gas reservoir is buried deep, the depth of horizontal wells is above 7000m, the temperature in bottom is high, and the pressure is high, which have very high requirements on horizontal drilling. In order to efficiently develop marine reservoir in Yuanba and complete "Twelve-Five" planning strategic objectives, Sinopec conducted pilot research on Yuanba 121H well. This article focused on analysis of the difficulty in oblique section and horizontal section of Yuanba 121H well, explored to use high temperature resistance screw drilling tool and high temperature resistance MWD control trajectory, and summed up a set of trajectory control technology of exceeding horizontal well in Yuanba district.%元坝121H井海相气藏埋藏深,水平井垂深超过7000m、井底温度高、压力高,对水平井钻井提出了极高要求.为了高效开发元坝海相储层,完成“十二五”规划战略目标,中石化在元坝121H井进行先导攻关.文章重点分析了元坝121H并造斜段及水平段施工难点,探索采用耐高温螺杆钻具配合耐高温MWD控制井眼轨迹,总结了一套针对元坝区块超深水平井轨迹控制技术.【期刊名称】《价值工程》【年(卷),期】2012(031)010【总页数】2页(P67-68)【关键词】元坝121H井;超深水平井;耐高温螺杆钻具;耐高温MWD;轨迹控制技术【作者】李增浩;李林;夏学涛;王良佳【作者单位】中石化西南石油局钻井工程研究院定向所,德阳618000;中石化西南石油局钻井工程研究院定向所,德阳618000;中石化西南石油局钻井工程研究院定向所,德阳618000;中石化西南石油局钻井工程研究院定向所,德阳618000【正文语种】中文【中图分类】TE2421 元坝121H井基本情况元坝121H井位于四川盆地川东北巴中低缓构造带元坝12井构造高点西北斜坡，其勘探目的是进一步评价元坝Ⅰ区块长兴组～飞仙关组礁滩异常体南翼滩相储层含气性及气藏规模，为开发长兴组气藏提供技术储备；验证长兴组滩相气藏地震预测模式，为进一步评价长兴组滩相气藏提供依据。
1.1 基本数据（表1）表1 元坝121H井基本数据井号元坝121H井钻井性质开发评价井井型水平井目的层长兴组井口坐标 X=3512787 Y=18606175 靶点坐标 A靶：X=3513151，Y=18606274 B 靶：X=3513736，Y=18606471轨道类型直-增-稳-增-平靶点垂深 A靶：6970m；B靶：7005m造斜点 6680 靶心距 A靶点：20m×100m B 靶点：20m×100m造斜率15°/100m；18°/100m 最大井斜角87.40°方位18.61° 井底闭合距 1007.241.2 井身剖面设计（表2、表3）表2 斜导眼轨迹设计数据简表井深m井斜deg方位deg垂深m水平位移m狗腿度deg/100m造斜率deg/100m扭方位率deg/100m 备注6680.00 6924.65 7082.57 7253.93 7303.93 0.00 41.59 41.59 41.59 41.59 0.00 41.29 41.29 41.29 41.29 6680.00 6903.72 7021.83 7150.00 7187.40 0.00 84.96 189.78 303.53 336.72 0.00 17.00 0.00 0.00 0.00 0.00 17.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00稳斜揭穿砂体测井口袋表3 第二造斜点后轨迹设计数据简表井深m井斜deg方位deg垂深m水平位移m狗腿度deg/100m造斜率deg/100m扭方位率deg/100m 备注0.00 6515.00 6748.11 6904.36 7177.58 7783.63 7833.63 0.00 0.74 38.96 38.96 86.6986.69 86.69 0.00 192.74 14.77 14.77 0.66 0.66 0.66 0.00 6497.04 6726.83 6848.32 6970.00 7005.00 7007.89 0.00-54.82 22.49 117.92 352.29 957.32 1007.24 0.00 0.00 16.00 0.00 18.00 0.00 0.00 0.00 0.00 15.40 0.00 17.47 0.00 0.00 0.00 0.00-71.73 0.00-5.16 0.00 0.00直增稳A(6970.00)增B(7005.00)平2 元坝121H井施工难点分析2.1 工具面不稳、托压严重、轨迹控制难元坝121H井造斜点深6680 m，填井后侧钻点深6515m，造斜点深，钻具柔性大，工具面难以摆到位；裸眼斜井段长、摩阻大、托压严重，钻压不能有效传递到钻头上，定向钻进轨迹控制困难。
2.2 高温高压条件下定向工具失效该井垂深超过6800m后，地层温度超过150℃，井底压力超过130MPa。
高温高压易导致MWD探管不工作。
地层压力高，所需泥浆比重大，致使正常钻进时泵压过高，且对MWD仪器抗压筒冲蚀严重。
为了降低泵压，只能牺牲排量，则螺杆输出扭矩大大降低，影响螺杆钻具正常工作。
2.3 高温高密度条件下钻井液性能调控难度大元坝121H井井底温度超过155℃，并且钻遇大段盐膏层，对该井来说钻井液的抗盐膏污染能力、高温高密度条件下钻井液的润滑性、稳定性控制难度大。
2.4 堵漏与轨迹控制矛盾突出海相地层钻进时易漏失。
在地层出现漏失进行堵漏时，堵漏材料容易堵塞动力钻具和MWD的循环通道，使其不能正常工作；同时井下动力钻具及仪器也影响堵漏的正常施工。
堵漏与轨迹控制、轨迹监测之间的矛盾，增大了出现井喷、卡钻等井下复杂情况和事故的风险。
2.5 钻具负荷问题进入海相钻井施工不允许使用S135钻杆，G105钻杆强度低；容易发生钻具疲劳损坏；一旦出现复杂情况，钻具拉力余量明显偏小。
3 导向设备应用技术3.1 导向设备的选择旋转导向系统与螺杆钻具的破岩机理都是机械破碎地层。
但相比传统的滑动导向，旋转导向可以在旋转钻井方式下实现井斜和方位的调整，从根本上消除定向井滑动导向工具面不易控制、易托压、粘卡的困难，使井眼轨迹更加平滑。
因此，元坝121H井斜导眼选择使用旋转导向设备。
3.2 旋转导向使用情况旋转导向在元坝121H井导眼段下入5趟钻。
具体应用情况如表4所示。
表4 元坝121H井导眼段旋转导向入井施工情况统计入井趟数械钻速入井工具起钻原因1—————旋转导向（含模块马达）+HCD506ZXPDC施工井段（m）循环时间（h）纯钻时间（h）平均机MWD密封失效，泥浆侵入2—————旋转导向（含模块马达）+HCD506ZXPDC BCPM和ATK失去通讯3 6680-6726.53 28.85 25.85 1.8 旋转导向（含模块马达）+HCD506ZXPDC 发电短节出现故障4 6726.53～6840.73 59.36 53.36 2.14 旋转导向+HCD506ZXPDC ATK肋板压力不足，增斜效果不理想5 6840.73～6986.32 68.86 63.86 2.28 旋转导向+HCD506ZXPDC仪器无信号，BCPM工作异常在元坝121H井施工中，旋转导向因仪器故障，其中2趟钻无进尺，而剩下3趟钻纯钻时间均小于70h，使用成功率较低。
虽然使用旋转导向井眼轨迹圆滑，但因为仪器自身不能完全适应元坝地区特殊的高温高压环境，而反复的起下钻检查仪器，大量浪费了钻井时效，整体提速优势并不明显，后更换滑动导向系统完成该井施工。
4 轨迹控制应用技术轨迹控制要严格按设计执行，保证全井轨迹平滑，控制好工具造斜率，为下一步施工打下良好基础。
4.1 直井段施工由于元坝121H井定向井段都在6500m以下，因此上部直井段防斜打直必须得到保证，一旦上部井段出现井斜，到定向点都会产生较大位移，给定向施工带来极大的困难。
元坝121H井上部井段采用了钟摆钻具组合，一旦发现位移偏大，及时采用纠偏技术措施，控制了井眼狗腿度，确保井身质量。
4.2 侧钻施工在侧钻施工前分析斜导眼实钻井斜数据，选择井斜方位变化有较大的拐点处为侧钻点。
针对元坝地区特点，侧钻设计钻具组合为：牙轮钻头+直螺杆+2.75°弯头+扶正器+单流阀+无磁钻铤+MWD+无磁钻铤+加重钻杆+挠性接头+随钻震击器+加重钻杆+钻杆。
下钻到井深至侧钻井深15m处，开泵达正常排量，固定工具面在侧钻点和以上15m井段上下反复划眼1h；之后将工具面固定井底，定点循环30 min后，开始侧钻，侧钻井段严禁划眼和倒划眼。
侧钻要控制钻时如下：前面5m，控制钻时0.15m/h；紧接10m，控制钻时0.5m/h；后续的15m，控制钻时0.8m/h。
在侧钻钻进中，一定要保证送钻均匀。
钻进过程中要密切注意返出的岩屑，确保新岩屑的含量达到85%以上才可正常钻进。
通过以上措施保证了元坝121H井一次侧钻成功。
4.3 斜井段轨迹控制施工为保证井眼轨迹规则平滑，便于下步水平段施工，应及时调整钻具组合，按照设计严格控制造斜率。
定向段井斜在20°以下为保证工具面稳定，选用牙轮钻头，滑动钻进为主。
井斜超过20°以后，采用滑动钻进和复合钻进交替进行的方式，保证井眼规则畅通。
进入稳斜段后，采用双扶钻具组合控制井眼轨迹，稳斜效果明显，机械钻速较定向段平均机械钻速有大幅提高。