浅谈井眼轨迹对套管损坏的影响及预防

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1、2010年第3期江汉钻井钻井工艺浅谈井眼轨迹对套管损坏的影响及预防谢学明黄军辉摘要现在的开发井大多数以定向井和水平井代替了过去的直井，由于井眼曲率的变化，增加了套管弯曲变形的几率，使管杆偏磨、套管破损现象时有发生。据国内外有关报道，套管损坏原因及防治，多以“地质因素、工程因素、腐蚀”三方面为主，而对井眼轨迹的影响研究报道甚少。本文提出了预防套管损坏需从钻井源头抓起，认真抓好钻井井眼质量的前期工作，分析了井眼轨迹对套管损坏的影响，为预防套管损坏，延长油井寿命提供了可参考依据。主题词井眼轨迹套管损坏影响分析措施62010年第3期江汉钻井钻井工艺一、问题的提出随着江汉油田的开发进入中后期，

2、加之地处鱼米之乡，江河、湖泊、沟渠、稻田甚多，地面井位选择困难，致使定向井、水平井逐年增多，井眼轨迹控制难度越来越大。而定向井、水平井所形成的井眼大都是椭圆形井眼，这一先决条件就对固井质量有影响；如果井眼轨迹控制不好，形成较大的拐点，使井身剖面与设计相差甚远的话，就会导致摩阻增加，下套管困难，给后期完井和采油工作留下更多隐患。特别是套管不居中会带来固井质量差、套管变形、抽油杆偏磨、油井寿命短的不良后果。目前，江汉油田套损井日益增多，截止2009年底仅江汉区块就有307口。据采油厂统计，由于管杆偏磨导致的杆断、管漏占井下作业总井次的20%和30%，管杆偏磨一度成为影响油井免修期的“罪魁

3、祸首”，诸多偏磨“缠身”的油井，严重影响了开发管理水平和油井寿命。因此，预防套管损坏是目前勘探开发工作的当务之急，除了在采油工艺上狠下功夫外，还必须从钻井源头抓起，优化井眼轨迹，改善管杆受力状况，减轻管杆偏磨程度，才能达到标本兼治的目的。二、井眼轨迹对套管损坏的影响因素研究套管损坏的原因有许多方面，主要表现在：（1）地应力异常高和非对称外挤力大是导致套管损坏的主因；（2）高压注水、射孔、采油工艺措施参数不合理；（3）套管不居中、固井质量差、套管应力变大；（4）套管抗挤强度与组合不合理；（5）下井工具偏磨、违章操作、频繁的井下作业。以上这些原因分析和预防措施，国内外均有大量报道，这里不

4、再赘述。本文从另一角度出发，着重分析井眼质量对套管损坏的影响，找出了井眼轨迹对套管损坏的影响因素如下：62010年第3期江汉钻井钻井工艺1、造斜点太浅，直井段井斜过大，提前定向，过早在上部井段形成拐点；2、造斜率过高，井眼曲率太大，使套管弯曲变形严重，下套管困难；3、全角变化率较大，井眼轨迹不平滑，摩阻增加，引起键槽卡钻，增加套管变形的几率；4、侧钻井在侧钻点处为了迅速离开老眼，拐弯过急；5、大斜度长稳斜段井眼轨迹控制难，井斜方位稳不住，多次纠方位，井眼不规则；6、水平井着陆控制段由于油层垂深不确定，有时上翘，有时下倾，井眼形成台阶;7、水平井水平段，为了保证水平穿越油层，井斜角始终

5、要保持在90°上下波动，有时增斜，有时降斜，井眼轨迹成蛇形波浪起伏;8、三维绕障的定向井，存在井斜和方位同时变化的井段，形成严重的螺旋形井眼。三、井眼轨迹对套管损坏的潜在危害分析1、井身剖面对比分析近年来，江汉油田定向井每年都在100口以上，设计的定向井井身剖面种类很多，但基本上可归纳为两种类型，一类是“直—增—稳”型井身剖面，一类是“直—增—降”型井身剖面，如图1：62010年第3期江汉钻井钻井工艺62010年第3期江汉钻井钻井工艺直—增—稳型直—增—降型图1井身剖面图62010年第3期江汉钻井钻井工艺“直—增—稳”型井身剖面简单易行，井眼轨迹控制平滑；“直—增—降”型井身剖面，从

6、井眼轨迹控制难度上考虑，比“直—增—稳”型容易，因为降斜调节余地大，容易中靶；但从井下安全考虑，此类井身剖面容易造成井下故障（如键槽卡钻、下套管困难等），这是因为在该井身剖面中，出现了两个拐点，拐了2道弯井眼轨迹不平滑，摩阻扭矩大等；从采油工艺上考虑，对采油管柱和杆柱的受力、磨损、断脱等产生重大影响，给采油工艺带来很大困难。这是因为油管在井眼中的弯曲形状与井眼轨迹是十分相近的，抽油杆的行程是沿着井眼轨迹运行的，如果降斜率很大，形成严重“狗腿”，会使抽油杆磨穿油管和发生抽油杆断脱的井下故障。62010年第3期江汉钻井钻井工艺2、直井段井斜的危害分析定向井直井段井眼轨迹控制的原则是防斜打

7、直。有人认为普通定向井（是指单口定向井）的直井段钻不直影响不大，这种想法是不对的，因为当钻至造斜点KOP时，如果直井段不直，不仅造斜点KOP处有一定井斜角而影响定向造斜的顺利完成，还会因上部井段的井斜造成的位移影响下一步的井身轨迹控制。如果KOP处的位移是负位移，为了达到设计要求，会造成实际施工中需要比设计更大的造斜率和最大井斜角；如果是正位移情况恰好相反，就必须提前下工具定向纠斜，使井眼轨迹在直井段就形成拐点；如果KOP处的位移是向设计方向两侧偏离的，一