邱卫卫
中石化胜利石油工程有限公司黄河钻井总公司技术装备中心 山东省东营市 257000
摘 要：针对浅层水平井在钻井过程中的轨迹控制问题，结合目前我国浅层水平井的应用现状，首先对轨迹控制过程中的难点问题进行系统分析，然后从多个角度分别提出多项有效措施，为浅层水平井在钻井过程中轨迹控制技术的发展奠定基础。研究表明：由于水平井的直井段长度相对较短，且浅层地层较为松软，所以在轨迹控制过程中会出现各种问题，因此，石油单位应从钻具优化组合、造斜率合理选择、提高着陆控制技术以及加强轨迹监控预测四方面入手，分别采取多项措施，提高浅层水平井钻井过程中的轨迹控制水平。
关键词：浅层水平井;轨迹控制;难点;措施;工艺
1 浅层水平井钻井轨迹控制难点
对于浅层水平井而言，在进行钻井作业的过程中轨迹控制困难的原因主要有七方面：
①对于水平井而言，其直井段的长度相对较短，在进行造斜作业的过程中，地层较为松软，因此油气井的实际造斜率难以得到有效的控制，这就要求提高井身的剖面调整性，从而使得造斜率的误差可以得到一定程度的调整，因此，使得鉆井作业过程中的轨迹控制难度加大;②在造斜点位置处，浅层水平井钻井所使用的钻柱质量相对较轻，在钻井过程中会产生较大的水平位移，而实际中要求钻井轨迹必须保持平滑，不得出现波动，这使得轨迹控制十分困难;③在进行钻井作业的过程中，测量点的位置与井底的位置相对较远，约为15m左右，这使得在进行钻井作业时如何判断着陆点的位置成为了一项重大问题;④地层中油气资源储层的分布十分不规律，且存在储层不稳定的情况，钻井作业设计的目的层与实际进行钻井过程中遇到的地层情况存在差异，这也使得浅层水平井的轨迹控制十分困难;⑤对于水平井段而言，在进行钻井作业的过程中，钻具将直接与井壁相接触，两者之间的接触面积相对较大，钻井过程中的摩阻将会大大提高，钻具的扭矩也会得到一定程度的提高，从而使得钻井难度增大，轨迹控制难度也将提高;⑥对于浅层水平井而言，在进行钻井作业的过程中对钻井液的要求相对较高，不但要求其自身具有一定的携砂能力，还要求具有一定的润滑性，从而使得在钻井作业的过程中安全可以得到有效的保障，间接使得轨迹控制难度提高;⑦在水平段位置处，位垂比相对较大，当水平段的长度延伸的过程中，起钻的摩阻也会随着增加，尤其是对于泥岩段而言，间接使得轨迹控制难度加大。
2钻井技术措施
工程技术措施：
2.1浅层定向技术。工具的选择。该井在二开垂深358.75m处定向，底层比较靠上且比较松软。选用牙轮钻头，其造斜率高达21°/100m，选用Ф197mm，扶正块Ф238mm，1.5°的单弯螺杆钻具，这样解决在松软地层造斜难的难点，满足井身轨迹所需的高造斜率。
钻进参数的优选。从定向钻进开始，为了达到设计造斜率，在参数的选择上通过优选排量，来保证造斜率，同时满足清洁井底的要求。优选钻压、转速来保证井径的规则和造斜率。在该井钻进时，排量32L/S，钻压40KN，转速85r/min，泵压最高8MPa。
辅助技术措施。每钻完一根单根进行一次划眼。通过划眼，及时地修正井壁和清除附着在井壁上的岩屑，从而保证了井眼的规则。同时，根据岩屑床的形成规律，即井斜在50°以后易形成岩屑床。为防止因岩屑床而卡钻事故的发生。每钻进100m进行一次短起下钻，及时清除粘附在井壁上的钻屑和对新井眼的修整，确保井底干净和起下钻的畅通。
2.2水平段施工技术。定向工具选择。由于二开设计使用Ф241.3mm钻头，设计井斜91.90°，水平段890m，故选用Ф197mm扶正块Ф238mm，1.5°单弯螺杆钻具1根。
钻具组合。由于水平段长，垂深浅，钻具与井壁接触面较多。为了防止卡钻事故的发生，在钻具选择和组合上面尽量简化。钻具组合：Ф241.3mm钻头+Ф197mm动力钻具+回压凡尔+Ф127mm无磁承压钻杆+MWD1根+Ф127mm钻杆+Ф127mm加重钻杆。
钻井参数优选。为了岩屑及时地被钻井液带出，保证井眼清洁，采用大排量，即35L/S。在复合钻进时控制转速为50r/min，以保证井身轨迹的平滑，由于排量和钻井液性能确定了，水力参数的调节只有通过钻头水眼大小来控制，选装3只16mm大水眼，泵压控制在13MPa左右。
岩屑床的清除。由于水平井井斜角较大，钻屑易在下井壁堆积成岩屑床，因此必须及时地清除岩屑床。首先通过定点短程起下钻破坏岩屑床;其次就是在循环时上下大幅度活动钻具，变排量，经过循环将岩屑循环出，达到清洁井眼的目的。
3浅层水平井钻井轨迹控制措施及工艺
3.1 钻具优化组合
对于浅层水平井而言，在进行钻井作业的过程中，由于排量将不断增加，为了减小对疏松土壤的冲蚀作用，从而保障井下的造斜率，因此，本次研究提出了两种钻具优化组合方法：
①钻头-螺杆-钻铤-MWD-加重钻杆-斜坡钻杆;②钻头-螺杆-钻铤-MWD-斜坡钻杆-加重钻杆-西坡钻杆。在两种钻具使用的过程中，在斜率为40°左右的井段，需要对钻具进行倒装组合使用。
3.2 造斜率合理选择
对于轨迹控制而言，造斜率的合理选择也十分重要，只有在合理选择造斜率的前提下，才能使得钻井轨迹保持平滑状态，进而使得钻井控制难度降低。例如，国内某浅层水平井设计的造斜率在18°/100～24°/100m之间，所使用的螺杆为1.5°，螺杆的设计造斜率为18°/100m，在进行实际钻井作业的过程中，螺杆的实际造斜率为18.9°/100m，该种合理的设计不但可以顺利命中靶位，而且使得轨迹控制难度得到了一定程度的降低。
3.3 提高着陆控制技术
对于矢量中靶而言，不但要求靶头与靶窗的交点得到准确的控制，还要求在进行钻井作业时可以准确把握钻头的方向，为了提高浅层水平井的轨迹控制能力，就需要采用矢量进靶的方法，对着陆点进行准确的控制，防止出现钻井后期被迫调整方位的问题。
3.4加强轨迹监控预测
实现准确的钻井轨迹控制，首先必须做好钻井轨迹的监控预测工作。这一方面，首先需要对已经钻进的井段进行准确的计算，从而得到已钻井段与设计轨迹的误差，进而可以对钻具进行重新优化组合，提高钻井能力。同时，在钻井的过程中，要实时对钻头与井壁的距离进行预测，并预测井眼的位置，根据预测数据得出是否需要调整钻井方位的信息，这样就可以在井下转折的位置处不出现出靶问题，同时还将会留有一定的尺寸进行调整。如果需要对其进行调整，则需要对调整段的尺寸进行精确计算，同时应尽可能减少钻井调整的次数。
4 结论
综上所述，水平井技术的应用使得油气资源的开发效率及开发效果得到了明显改善，但是在浅层水平井钻井作业的过程中，受到各种因素的影响，使得进行轨迹控制的难度不断加大，如果钻井轨迹得不到有效控制，则后期的开发效果也将会受到一定程度的影响。因此，石油单位需要从钻具优化组合、造斜率合理选择、提高着陆控制技术以及加强轨迹监控预测四个角度出发，解决钻井轨迹控制的难点问题，提高轨迹控制能力，为油气开发工作的进一步发展奠定基础。
参考文献：
[1]奚广春，刘永贵，王迎成，等.大庆朝阳沟油田浅层水平井钻井技术[J].探矿工程（岩土钻掘工程），2009，36（6）：21-23.
[2]范志国，于建民，聂涛，等.浅层稠油水平井钻井工艺技术[J].新疆石油科技，2008（1）：6-8.
[3]宋程，王迎成.浅层阶梯水平井井眼轨迹控制技术[J].西部探矿工程，2011，23（7）：51-52.