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[摘要]由于受到地面条件的限制，胜3-平9井设计成一口三维绕障水平井，本文详细介绍了该井在钻井过程中的剖面优化、井身轨迹控制、轨迹测量、邻井防碰等技术措施，详细分析了该井的技术难点及解决方法，为以后同类井型的施工提供有益的借鉴。
[关键词]三维 水平井 绕障 井眼轨迹 胜3-平9
中图分类号：TE355.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）05-0022-01
随着油田开发的不断深入，井位布置越来越难，三维绕障井的数目不断增加，胜3-平9井位于山东省东营市垦利县后苟村西约300m，本井周围有防碰井7口，且有4口最近距离都在50m以内，因此设计轨道为三维剖面，入靶前需要扭近100度方位，井眼轨道设计比较复杂，施工困难，增井斜的同时方位变化幅度如此之大的水平井比较少见。
1.设计概况
1.1地质设计简介
胜3-平9井位于济阳坳陷东营凹陷坨胜永断裂带胜三区块构造位置，钻探目的为利用水平井控制面积较大，能有效控制底水锥进，挖掘胜3-平9井区沙二8砂组1小层（设计分层沙三上）剩余油，提高厚油层储量动用程度，改善开发效果，提高采收率。
1.2工程设计
（1）井身剖面与中靶精度要求。由于受地面障碍影响，井口与靶区方位不在一条直线上，再加上邻井防碰的需要，本井设计剖面为直增稳增平三维绕障增扭剖面，且入靶前需要扭接近100度方位，方位变化幅度较大，增加了设计与施工难度，中靶精度要求为：井身轨迹A靶点距油层顶面垂向距离0.50m，B靶点距离油层顶面垂向距离0.50m，要求井身轨迹横向摆动不超过2.00m，垂向摆动不超过0.50m。（2）防碰隋况。斜井段需要进行三口井的绕障，水平段需要注意四口井的防碰。（3）井身结构及套管程序。一开采用φ444.50mm钻头钻至井深310.00m，下入φ339.70mm套管308.19m，封住上部松软易坍塌地层。二开采用φ215.90钻头钻至井深1564.79m，起钻换定向钻具，钻至完钻井深2564.00m后下入φ139.70mm套管2560.50m，采用射孔工艺完井投产。
2.施工难点与技术措施
2.1施工难点
（1）扭方位幅度较大，入靶方位不准确将会给水平段施工带来很大的不利；（2）防碰井较多，且有4口井最近距离均在50.00m以内，加上仪器测量、轨迹计算等误差因素的影响，稍有不慎就非常有可能与坨142-15井相碰；（3）中靶精度要求高，实际钻进时，甲方又指出油层有底水，要求中上靶，并且要求轨迹沿上靶框向前延伸，增加了轨迹控制难度；（4）水平段轨迹控制难度大。（5）FEWD地質导向仪器需要测量的参数多，仪器信号传输相对较慢。（6）井眼轨迹复杂，钻具多处弯曲，导致摩阻和扭矩增加，钻压传递困难，容易托压，造成定向困难，控制不好还容易出现其它井下复杂。
2.2技术措施
（1）直井段采用YSS电子单多点测斜仪进行监测，确保上部直井段打直，为下部施工奠定基础；斜井段采用先进的FEWD无线随钻测斜仪对井身轨迹进行实时监控，提前预测，确保绕障成功和准确中靶；（2）斜井段施工前将原设计剖面用COMPASS软件重新进行优化设计，使之更有利于实际施工；（3）在MWD悬挂短节下端接无磁钻铤，上端接无磁承压钻杆，从而加长了无磁环境，提高了测量精度，必要时进行加密测斜，准确计算井身轨迹，如果发现有靠近邻井的趋势，及时调整井身轨迹，防止发生碰撞；（4）为确保井下安全，对所有入井钻具和接头进行探伤，并简化下部钻具结构，用加重钻杆代替钻铤，同时定期进行短起下作业和分段循环，防止岩屑床的形成，确保岩屑能顺利返出井口，防止卡钻事故的发生；（5）为解决钻压传递问题，全井使用斜坡钻杆，并及时进行加重钻杆的钻具倒装，有利于减小钻具在水平段的阻力，有效传压；（6）增加钻井液中原油含量，提高钻井液润滑性，降低摩阻，采用低钻压复合钻进，以降低钻具的扭矩。
3.实际施工情况
3.1井身剖面的优化设计
依据地质设计与工程的要求，将原设计剖面进行如下优化，优化后的剖面同原剖面相比具有以下几点施工优势：（1）原设计剖面采用三维最优法进行连靶设计，在施工时每个测点的井斜变化量和方位变化量都是不断变化的，不利于现场施工，优化设计剖面将每个测点需要的井斜变化量和方位变化量相对固定，更符合人的“思维定势”，利于实际控制；（2）因定向钻具组合在稳斜段复合钻进时为增斜趋势，因此将剖面优化为在稳斜段调整井斜的同时即开始进行小幅度扭方位施工，减小了后续井斜大时扭方位的工作量，更符合实际施卫隋况；（3）入靶前50.00m左右井段即提前将方位扭至靶区方位，便于入靶前集中精力进行井斜的控制，有利于顺利找到油层；（4）将入靶前50.00m左右井段的造斜率压低，调整为15.98°/100m，防止油层提前而出现增斜效果不好的情况，避免将轨迹“打沉”。
3.2井眼轨迹控制
（1）直井段施工（0～1564.79m）。直井井底有负位移-8.74m，相当于使靶前位移增加了8.74m，更有利于施工，故定向钻具组合下钻到底后复合钻进至井深1608.00mW始定向钻进。在井斜达到45°以后，采取短起下、倒装钻具、钻井液调整逐步为多元醇聚合物体系，并定期大排量清洗井眼，保证了井眼畅通和井壁稳定。同时，滑动钻进与复合钻进的合理调配保证了井眼轨迹的平滑。（2）水平段施工（2354.70-2564.00m）。进入水平段后，该井水平段复合钻进井斜呈微增趋势，对水平段的每一个测斜数据认真地分析并利用COMPASS软件对测量零长内的井眼轨迹作出准确的预测，当预测井底井斜超出甲方要求范围时即采取滑动钻进方式进行调整，钻至井深2564.00m，井斜90.50°，方位230.50°时，按照设计顺利完钻。
4.钻井液体系
该井直井段为馆陶组及以上地层，地层松软，成岩性差，易坍塌。该井表层采用正电胶预水化膨润土浆开钻；直井段采用正电胶钻井液并加入PA-1防塌剂，用NH4-HPAN或GD-18控制粘度，调整钻井液的流变性，利用PAM抑制页岩、岩屑分散，严格控制滤失、防塌，确保井眼稳定；斜井段及水平段一律采用正电胶SN-1水包油乳化钻井液，动切力控制在6-10Pa，泥饼系数Kf<0.1，滤失量<15ml，原油含量10%～15%，满足油气层保护需要，成功地解决了悬浮携带，润滑防卡问题，钻井液性能见表3。
5.认识与结论
（1）直井段防斜打直对于水平井施工至关重要。该井的直井段采用小钟摆钻具组合配合小钻压吊打防斜效果较理想，为下部定向施工奠定了良好基础；（2）进行井身剖面优化设计是完成三维水平井施工的基础，合理选择造斜率和使用倒装钻具组合，有利于降低摩阻和扭矩；（3）进入定向段后，建议每钻100-200m后进行一次短起下钻，破坏岩屑床，防止岩屑堆积，达到清洗井眼的目的；（4）观察随钻测斜仪器地磁参数的变化，对两口井的防碰绕障工作有重要指导作用，施工时可以根据磁参数异常变化的警示，及时调整井身轨迹，从而达到成功绕障的目的；（5）随着越来越多的薄油层投入开发，对水平井中靶精度的要求不断提高，现场急需解决近钻头测量问题；（6）在水平段甲方要求频繁调整轨迹增加了施工难度，如何严格控制狗腿度，保证轨迹平滑是安全顺利钻进的基础；（7）选择优质的正电胶钻井液体系，并混入足量的润滑剂和防塌剂，使其具有良好的井壁支撑力和携岩能力，使用好固控设备及时清除泥浆中的有害固相，以保证井眼的畅通和安全。
[关键词]三维 水平井 绕障 井眼轨迹 胜3-平9
中图分类号：TE355.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）05-0022-01
随着油田开发的不断深入，井位布置越来越难，三维绕障井的数目不断增加，胜3-平9井位于山东省东营市垦利县后苟村西约300m，本井周围有防碰井7口，且有4口最近距离都在50m以内，因此设计轨道为三维剖面，入靶前需要扭近100度方位，井眼轨道设计比较复杂，施工困难，增井斜的同时方位变化幅度如此之大的水平井比较少见。
1.设计概况
1.1地质设计简介
胜3-平9井位于济阳坳陷东营凹陷坨胜永断裂带胜三区块构造位置，钻探目的为利用水平井控制面积较大，能有效控制底水锥进，挖掘胜3-平9井区沙二8砂组1小层（设计分层沙三上）剩余油，提高厚油层储量动用程度，改善开发效果，提高采收率。
1.2工程设计
（1）井身剖面与中靶精度要求。由于受地面障碍影响，井口与靶区方位不在一条直线上，再加上邻井防碰的需要，本井设计剖面为直增稳增平三维绕障增扭剖面，且入靶前需要扭接近100度方位，方位变化幅度较大，增加了设计与施工难度，中靶精度要求为：井身轨迹A靶点距油层顶面垂向距离0.50m，B靶点距离油层顶面垂向距离0.50m，要求井身轨迹横向摆动不超过2.00m，垂向摆动不超过0.50m。（2）防碰隋况。斜井段需要进行三口井的绕障，水平段需要注意四口井的防碰。（3）井身结构及套管程序。一开采用φ444.50mm钻头钻至井深310.00m，下入φ339.70mm套管308.19m，封住上部松软易坍塌地层。二开采用φ215.90钻头钻至井深1564.79m，起钻换定向钻具，钻至完钻井深2564.00m后下入φ139.70mm套管2560.50m，采用射孔工艺完井投产。
2.施工难点与技术措施
2.1施工难点
（1）扭方位幅度较大，入靶方位不准确将会给水平段施工带来很大的不利；（2）防碰井较多，且有4口井最近距离均在50.00m以内，加上仪器测量、轨迹计算等误差因素的影响，稍有不慎就非常有可能与坨142-15井相碰；（3）中靶精度要求高，实际钻进时，甲方又指出油层有底水，要求中上靶，并且要求轨迹沿上靶框向前延伸，增加了轨迹控制难度；（4）水平段轨迹控制难度大。（5）FEWD地質导向仪器需要测量的参数多，仪器信号传输相对较慢。（6）井眼轨迹复杂，钻具多处弯曲，导致摩阻和扭矩增加，钻压传递困难，容易托压，造成定向困难，控制不好还容易出现其它井下复杂。
2.2技术措施
（1）直井段采用YSS电子单多点测斜仪进行监测，确保上部直井段打直，为下部施工奠定基础；斜井段采用先进的FEWD无线随钻测斜仪对井身轨迹进行实时监控，提前预测，确保绕障成功和准确中靶；（2）斜井段施工前将原设计剖面用COMPASS软件重新进行优化设计，使之更有利于实际施工；（3）在MWD悬挂短节下端接无磁钻铤，上端接无磁承压钻杆，从而加长了无磁环境，提高了测量精度，必要时进行加密测斜，准确计算井身轨迹，如果发现有靠近邻井的趋势，及时调整井身轨迹，防止发生碰撞；（4）为确保井下安全，对所有入井钻具和接头进行探伤，并简化下部钻具结构，用加重钻杆代替钻铤，同时定期进行短起下作业和分段循环，防止岩屑床的形成，确保岩屑能顺利返出井口，防止卡钻事故的发生；（5）为解决钻压传递问题，全井使用斜坡钻杆，并及时进行加重钻杆的钻具倒装，有利于减小钻具在水平段的阻力，有效传压；（6）增加钻井液中原油含量，提高钻井液润滑性，降低摩阻，采用低钻压复合钻进，以降低钻具的扭矩。
3.实际施工情况
3.1井身剖面的优化设计
依据地质设计与工程的要求，将原设计剖面进行如下优化，优化后的剖面同原剖面相比具有以下几点施工优势：（1）原设计剖面采用三维最优法进行连靶设计，在施工时每个测点的井斜变化量和方位变化量都是不断变化的，不利于现场施工，优化设计剖面将每个测点需要的井斜变化量和方位变化量相对固定，更符合人的“思维定势”，利于实际控制；（2）因定向钻具组合在稳斜段复合钻进时为增斜趋势，因此将剖面优化为在稳斜段调整井斜的同时即开始进行小幅度扭方位施工，减小了后续井斜大时扭方位的工作量，更符合实际施卫隋况；（3）入靶前50.00m左右井段即提前将方位扭至靶区方位，便于入靶前集中精力进行井斜的控制，有利于顺利找到油层；（4）将入靶前50.00m左右井段的造斜率压低，调整为15.98°/100m，防止油层提前而出现增斜效果不好的情况，避免将轨迹“打沉”。
3.2井眼轨迹控制
（1）直井段施工（0～1564.79m）。直井井底有负位移-8.74m，相当于使靶前位移增加了8.74m，更有利于施工，故定向钻具组合下钻到底后复合钻进至井深1608.00mW始定向钻进。在井斜达到45°以后，采取短起下、倒装钻具、钻井液调整逐步为多元醇聚合物体系，并定期大排量清洗井眼，保证了井眼畅通和井壁稳定。同时，滑动钻进与复合钻进的合理调配保证了井眼轨迹的平滑。（2）水平段施工（2354.70-2564.00m）。进入水平段后，该井水平段复合钻进井斜呈微增趋势，对水平段的每一个测斜数据认真地分析并利用COMPASS软件对测量零长内的井眼轨迹作出准确的预测，当预测井底井斜超出甲方要求范围时即采取滑动钻进方式进行调整，钻至井深2564.00m，井斜90.50°，方位230.50°时，按照设计顺利完钻。
4.钻井液体系
该井直井段为馆陶组及以上地层，地层松软，成岩性差，易坍塌。该井表层采用正电胶预水化膨润土浆开钻；直井段采用正电胶钻井液并加入PA-1防塌剂，用NH4-HPAN或GD-18控制粘度，调整钻井液的流变性，利用PAM抑制页岩、岩屑分散，严格控制滤失、防塌，确保井眼稳定；斜井段及水平段一律采用正电胶SN-1水包油乳化钻井液，动切力控制在6-10Pa，泥饼系数Kf<0.1，滤失量<15ml，原油含量10%～15%，满足油气层保护需要，成功地解决了悬浮携带，润滑防卡问题，钻井液性能见表3。
5.认识与结论
（1）直井段防斜打直对于水平井施工至关重要。该井的直井段采用小钟摆钻具组合配合小钻压吊打防斜效果较理想，为下部定向施工奠定了良好基础；（2）进行井身剖面优化设计是完成三维水平井施工的基础，合理选择造斜率和使用倒装钻具组合，有利于降低摩阻和扭矩；（3）进入定向段后，建议每钻100-200m后进行一次短起下钻，破坏岩屑床，防止岩屑堆积，达到清洗井眼的目的；（4）观察随钻测斜仪器地磁参数的变化，对两口井的防碰绕障工作有重要指导作用，施工时可以根据磁参数异常变化的警示，及时调整井身轨迹，从而达到成功绕障的目的；（5）随着越来越多的薄油层投入开发，对水平井中靶精度的要求不断提高，现场急需解决近钻头测量问题；（6）在水平段甲方要求频繁调整轨迹增加了施工难度，如何严格控制狗腿度，保证轨迹平滑是安全顺利钻进的基础；（7）选择优质的正电胶钻井液体系，并混入足量的润滑剂和防塌剂，使其具有良好的井壁支撑力和携岩能力，使用好固控设备及时清除泥浆中的有害固相，以保证井眼的畅通和安全。