旋转导向技术在半潜式平台水平分支井探究及应用

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1、旋转导向技术在半潜式平台水平分支井探究及应用摘要：鉴于新文昌油田作业环境及地质特征，使用马达滑动造斜已不能满足钻井的需求。结合油田特征，对半潜式平台水平分支井钻井技术难点进行分析，并对旋转导向系统的工具组成、导向原理进行了系统研究。该技术的成功应用，为水平分支井在该区域的推广与应用提供了宝贵的经验。关键词：半潜式，旋转导向，新文昌油田，水平分支井引言新文昌油田位于中国南海北部海域珠江口盆地西部，油层埋藏较浅，地层压实程度低，可钻性较强，整个油田均由半潜式钻井平台进行钻进。为提高采收率，进行了一口水平分支井，整个过程中主要的影响就是平台升沉幅度较大，如果使用马达滑动造斜，由于平台升沉的影响，工

2、具面难以稳定。而使用旋转导向技术，并结合MWD有效地控制了工具面，并在旋转工具中达到预期的造斜和扭方位效果。该井在南海西部半潜式平台首次成功实施。本文结合该井介绍了旋转导向钻井技术在南海西部半潜式平台水平分支井技术中首次应用。1新文昌油田水平分支井施工技术难点5该水平分支井先钻分支井眼，再悬空侧钻主井眼。其工作原理是依靠钻具的自身重量锁定工具面，脱离原井眼钻进。由于受技术限制和钻井环境影响，存在较多困难，主要存在以下难点：(1)半潜式平台受海况影响较大，平台始终存在升沉，钻井参数较难稳定，如果使用马达滑动造斜，由于平台升沉的影响，工具面难以稳定，对悬空侧钻造台阶带来很多不便；(2)由于井眼轨

3、迹复杂，为三维水平井，对钻柱的抗扭、抗拉和井眼轨迹的控制带来相当大的难度；钻具摩阻较大，对井下情况判断带来较大困难，同时不容易稳定工具面；(3)由于该地层存在较多砂砾岩互层，地层变化较大，对钻井参数有较大影响，钻头选型较困难；(4)该技术首次在国内半潜式平台完成，很多技术处于探索阶段，需要做大量的工作以保证作业顺利完成。(5)新文昌油田群井斜角较大，最大井斜角为94.13°，所以高井斜、大位移井普遍存在携砂困难，在井底易形成岩屑床的现象。2旋转导向钻井技术及其优点2.1旋转导向钻井工具导向原理调制式旋转导向钻井工具属于推靠式旋转导向钻井工具。由于其钻柱与井壁之间不存在静止点,因此,5在钻井过

4、程中更可体现旋转钻井的优越性。调制式旋转导向钻井系统导向力的大小和方向主要是由稳定平台控制的。当需要最大导向力时,稳定平台控制轴就带动上盘阀旋转,使上盘阀稳定在预定方向,控制上盘阀高压孔方向恒定。在钻柱旋转过程中,每个巴掌依次在该方向附近伸出拍打井壁,导向机构对井壁的作用力就是这些拍打力的合力。这个合力的反力就是钻柱受到的导向力,方向沿着上盘阀预定方向的反方向。当不需要导向时,稳定平台带动上盘阀以和钻柱具有不同的某一转速匀速转动,这时巴掌均匀拍打井壁四周,导向工具可控制的液压导向力的合力就等于零,此时导向工具呈中性工作状态,达到稳斜效果。2.2旋转导向技术优势本口井采用旋转导向完成这两个井段

5、作业，代替过去马达钻具，使用旋转导向有以下几点优势：1)由于采用旋转导向钻井系统，定向钻进与合适的PDC钻头配合，保持3°/30m“狗腿”条件下实现高钻速，不需要为保持定向而降低钻速。2)使用旋转导向使得钻进扭矩变小，摩擦系数低，使用了旋转导向系统使井壁较光滑和井眼净化较良好。在整个井段内都能以80～100rpm转动钻柱，有助于改善井眼净化。3)提高井眼清洁度，提高钻井时效。斜井中高速旋转钻柱能够在井筒中产生横向的扰动，进而搅动岩屑床，可以有效地5将岩屑重新携带进泥浆流中返出井筒。有助于高井斜、大位移的携砂，减少岩屑的沉积，维护井眼的清洁，减少卡钻的风险。4)工具始终保持旋转状态，防止因长时

6、间停止而发生粘卡事故；3旋转导向在水平分支井应用3.1钻具组合1)分支井眼钻具组合：旋转导向(旋转导向)+LWD+?215.9mm旋转导向C+?171.45mm旋转导向+?171.45mm旋转导向receiver+?171.45mmFlexJiont+?171.45mmARC+?171.45mmMWD+?171.45mmADN+?127mm加重钻杆×6根+?127mm钻杆×66根＋?127mm加重钻杆×15根。2)主井眼钻具组合旋转导向（旋转导向）+LWD+?215.9mm旋转导向C钻头＋?171.45mm旋转导向＋?171.45mm旋转导向receiver＋?171.45mmFlexJio

7、nt＋?171.45mmARC＋?171.45mmMWD＋?171.45mmADN＋?127mm加重钻杆×6根＋?127mm钻杆×66根＋?127mm加重钻杆×15根3.2施工工艺5该分支井先钻分支井，再进行主井眼侧钻，由于该井靶前位移较小，其设计为反扣井，同时由于?215.9mm井段先进行领眼井钻进，需回填领眼井再进行侧钻作业，增加了作业难度。侧钻水泥塞时设计从右偏下方向容易侧钻成功，主井眼从分支井眼的下方