轨迹控制技术在找老井眼施工中的应用

赵光耀

（中国石化江汉石油工程有限公司钻井二公司，湖北 潜江433121）

1 基本情况

1.1 设计概况

焦页24－5HF井是一口三维非常规水平井，设计井深5 030m，A 靶点垂深2 674m，B靶点垂深2 682m；AB段长1 800.02m，完钻井深5 070m。完钻层位：志留系龙马溪组。设计水平段井斜89.75°，方位180°，靶半高5m，靶半宽10m（表1，图1）。

表1 焦页24－5HF井设计剖面

图1 焦页24－5HF井设计轨道图

1.2 老井眼情况

老井眼实钻剖面为直－增－稳－增－水平，实际造斜点为770m，完钻井深5 090m（图2）。二开中完时，由于下套管遇阻，244.5mm套管仅下至2 942.23m，所以距离二开中完井底有38.37m长的井段是被水泥封固的。

图2 焦页24－5HF井身结构

1.3 故障经过

焦页24－5HF井钻进至完钻井深后，循环2小时短起进套管内，准备回下测油气上窜速度。在回下过程中遇阻，遇阻井深2 948m（二开井深2 980m，套管下深2 942.23m）。开泵后可正常下钻，至井深2 951m处遇阻，开顶驱开泵扩划眼，钻压2t，扩至井深2 959m，顶驱发生倒转，上提钻具，开顶驱（转速40r／min），之后扩眼至2 980m过程无钻压显示，振动筛出现大量水泥，现场分析为水泥环脱落。2 980m后保持钻压4t、扭矩10 KN·m～15KN·m，扩眼至2 992m已基本扩不动。螺杆有压差，扭矩正常。上提下放在2 980m处有20t显示。继续扩眼至2 995m后判断出现新井眼起钻。

1.4 故障原因分析

1）根据复测井斜情况分析，三开扫塞出套管鞋后有8m井段放空，继续钻塞钻时20min／m，出套管鞋即出“新井眼”，未及时发现，完成三开进尺。

2）二开最后一个测点：测深：2 951.57m，井斜57.2°；三开第一个测点：测深：2 962.51m，井斜59.8°。两个测点井斜相差2.6°，未能够引起足够重视。

3）三开完钻后通井，出套管鞋遇阻后，遇阻原因分析判断不准确，未采取正确的方式处理，而是开泵下探，造成回到二开311.2mm口袋。

2 施工前期准备

2.1 井眼数据的收集与分析

老井眼全井轨迹数据为随钻LWD测量数据，为保证找眼的成功，新井眼的轨迹数据也应用随钻LWD进行采集。现场将所用的仪器，在地面进行反复校对，确保工作状态正常，所出数据准确（表2）。

经过数据对比和探讨，老井眼三开扫塞出套管鞋后，215.9mm井眼未沿着二开311.2mm井眼进入地层，而是出套管鞋即沿着井眼高边直接切入地层，随后完成三开进尺。后出的新井眼，沿着二开中完水泥封固段进入地层，位于老井眼正下方（图3）。

表2 新、眼测斜数据对比

图3 新井眼与老井眼位置关系示意图

2.2 找眼方式的选择

在钻井工程中，出新井眼是常见的复杂情况，常规解决方法是采用公锥、领眼公锥、弯钻杆、弯接头等工具进行找老眼施工，此种方法优势在于成本较低；而回填侧钻的方式，施工过程可以精确把握，成功率相对较高，但耗时长、成本高。本井兼顾成本和效率，决定先采用不同的工具进行找眼施工，最后选择回填侧钻。

2.3 找眼钻具组合的确定

1）采用公锥、弯接头、弯钻杆等工具进行找眼。由于老井眼在新井眼上方，要确保在工具面摆至0°时钻具下部能够紧贴井眼高边，从而达到自然探入老井眼的目的，所以下部钻具组合的偏心距要足够，并且要考虑井径扩大率的影响。

2）采用回填侧钻方式进行找眼。原则上采用三开该井段的原钻具组合，但为确保回到老眼的成功率，决定采用“起降式”的方法连通老井眼，即将侧钻井眼井斜挑大、垂深抬高，然后稳斜钻进从上部切回老井眼，以避免回到之前的新井眼，所以选择螺杆的度数要高于原钻具组合。

2.4 测量仪器的准备

定向测斜仪器中，探管负责采集测点的井斜、方位及工具面角，直接指导定向施工。由于不同探管间可能存在误差，甚至有个别探管在出厂时就存在质量问题。为避免这些因素的干扰，确保仪器精度误差的一致性，决定采用三开施工时的同一根探管进行跟踪测量，以满足找眼施工的准确率。本井三开定向仪器采用涡轮发电 HT－LWD，井斜精度 ±0.1°，方位精度 ±0.5°，抗温150℃。

3 现场施工情况

3.1 采用公锥、弯接头、弯钻杆等工具找眼施工过程

1）第一趟钻下入钻具组合：公锥＋短钻杆＋3.4°弯接头＋212mm STB＋无磁承压钻杆＋无磁悬挂＋127 mm加重钻杆×9根 ＋127mm钻杆 ×300根＋127 mm加重钻杆。

2）第二趟钻下入钻具组合：公锥＋短钻杆＋短节＋3.4°弯接头＋212mmSTB＋无磁承压钻杆＋无磁悬挂＋127mm加重钻杆×9根＋127mm钻杆×300根＋127 mm加重钻杆。

3）第三趟钻下入钻具组合：公锥＋弯钻杆＋212 mmSTB＋无磁承压钻杆＋无磁悬挂＋127mm加重钻杆×9根＋127mm钻杆×300根＋127mm加重钻杆。

三趟钻遵循偏心距逐步增大的原则，调整钻具组合。由于老井眼在新井眼的正上方，只要保证找眼工具紧贴井眼高边方向下行，即有可能探入老井眼。每趟钻在下钻至套管鞋处后，即把重力工具面摆在0°附近，反复下探，均未能探入老井眼。分析可能是由于新、老井眼之间较薄弱的夹壁墙已经垮塌，加之井径扩大率的影响，所下入工具要想进入老井眼难以找到支撑。

3.2 回填侧钻找眼

1）打水泥情况：光钻杆下深2 982m，注隔离液2方，注水泥浆8方，注后置液0.5方，替浆25方，候凝48h。

2）扫塞情况：探至塞面2 947.8m，扫塞至2 948m，承压16t。

3）下入钻具组合：Φ215.9mm牙轮钻头＋Φ172mm×1.5°单弯螺杆＋Φ210mmSTB＋浮阀＋Φ127mm无磁承压钻杆×1根＋LWD组件＋Φ158.8mm无磁短节＋Φ127mmHWDP×9根＋Φ127mmDP×240根＋Φ127 mmHWDP×24根＋Φ127mmDP

下钻至套管外2 945m开泵、开顶驱，划眼至2 948 m，上提下放无挂卡显示后，用钻压1t试扫0.4m，将工具面摆在0°后控时钻进。侧钻期间，必须安排专人严格按照技术指令扶钻；安排专人每0.2m进尺捞取一次岩屑，并将岩屑冲洗干净后集中放置；安排专人坐岗，监测泥浆罐液面；安排专人及时分析砂样，以便判断侧钻效果。

在井段2 948.4m～2 953m侧钻返出砂样全部为水泥，钻时控制在50min／m～60min／m。侧钻至2 959 m时，返出砂样中有明显的地层岩屑，钻至2 963m时，地层岩屑已经占到60% 以上。侧钻至2 968.28m时，持续放空，判断已经找回老眼。进老井眼后下探30m，开顶驱用扶正器在窗口位置进行划眼，修整窗口，上提下放钻具不少于6次，保证井眼光滑。

找回老井眼后，要做好防止再出新眼的技术措施和井控预防措施。对侧钻窗口稍加修整后，立即起钻更换为三开原钻具组合，再对窗口反复修整至无明显挂卡。对于长时间静置的水平段，下钻过程中要分段循环，降低井控风险。

4 结论与认识

1）原井眼轨迹数据准确、侧钻过程的轨迹控制及预测准确是侧钻找老眼成功的关键。

2）采用公锥、弯接头等工具进行找眼时，要充分考虑到井径扩大率的影响，确定合适的偏心距，以提高成功率。

3）回填侧钻找眼时，注塞水泥浆密度要高，候凝时间要长，使之达到最大强度，减少与地层硬度的级差。

4）对于老井眼在新井眼上部的情况，要确保钻具造斜能力强于原钻具组合，通过“起降式”的方法，由上部切入老井眼，有效避免回到新井眼。

5）新、老井眼数据的测量，以及找眼施工过程中，最好保证是同一套仪器，以减少因不同仪器而引起的误差干扰判断。

［1］贾延东，王丹辉.卡塔尔DK－72B井连通老井眼技术［J］.石油钻探技术，2004，32（04）：82－83.

［2］李名来，袁建平，等.悬空侧钻定向技术在找老井眼施工中的应用［J］.钻采工艺，2009，32（02）：89－91.

［3］吕成元，王炳红，等.Z3井侧钻找老井眼钻井技术［J］.河南石油，2003，17（01）：48－49.