φ139.7mm套管中斜向器陀螺定向技术应用

随着油田的老化, 许多油井由于各种原因成为废井, 为延长油田寿命, 对老井开窗侧钻已成为一种捷径[1～3]。根据地质资料, 有些侧钻井需要定向斜向器, 陀螺定向是大修工艺侧钻井中的一个重要环节, 斜向器在套管开窗中起到主要作用, 开窗的方向也是决定侧钻井眼轨迹的一个重要条件, 在定向过程中, 会有很多因素来造成斜向器定向后的方位误差, 因此, 斜向器陀螺定向是一个工序细致的重要环节。

1 定向前注意事项

陀螺定向完毕的设计方位与开窗后井眼方位之间必定存在一个误差, 这个误差值由多种因素所造成的。

(1) 由于原井直井段在开窗点的井斜、方位因素, 这就要考虑到定向方位计算误差。

(2) 斜向器在地面连接过程中存在一个误差, 因为定位接头内的定位键所指向的斜向器斜面, 不能保证绝对的重合。

(3) 地面连接陀螺探管时也存在调节水平时的误差, 因为在调节仪器水平过程中, 需要陀螺前后两端水平槽内的水平泡全部水平。

因此, 产生误差是难免的, 但在工作细致的情况下, 误差基本是很小的。找南北点过程中, 要用到地面罗盘 (指南针) 找到距井口50m以外的基准点 (如图1) , 此项过程要注意手机等磁性干扰有可能对指南针产生偏差。

待仪器下入井口钻杆后, 用瞄准镜对准南北基准点, 并用十字中心对准基准点标杆的中下方 (如图2) 。

待地面陀螺数据控制箱准备完毕, 预热20min后, 下入陀螺探管至井底座入定位接头键槽内 (反复多座入几次, 保证成功座入, 否则存在定向失效) 。在陀螺定向后, 要将斜向器下入指定开窗点位置, 在下入过程以及卡瓦坐住钻具过程中, 都有可能使定向数据产生偏差。在确定定向方位的时候, 尽量保证定向数据与原设计小于4°, 因为剪切卡瓦过程需要正转钻具, 因此会使定向方位增大若干度, 以此来减小误差。

在开窗后, 稳斜裸眼钻进时方位上也会有略微增大趋势, 再下入螺杆钻具入井, MWD所测出的方位也基本是实测方位。

2 陀螺定向对轨迹控制的影响

根据侧钻水平井的施工设计, 斜向器定向完毕后, 就要进行套管开窗步骤, 开窗后的方位角, 按照开窗方位角再进行下一步的造斜段扭方位轨迹控制, 在扭方位过程中, 如果开窗侧钻方位与轨道设计方位角偏差太大, 会造成后期造斜过程中造斜段垂深损失很多。如果精确地进行定位, 或者方位角误差很小, 只需要进行短距离的扭方位, 或者可直接进行造斜钻进, 这样就会对纯钻周期、成本、钻进速度有了大部分的提高。

扭方位的段长距离短, 造斜狗腿度小, 对施工后期下管柱、通井、下套管相应难度要减少很多。

在陆9井区LU1154井斜向器定向过程中, 设计定向方位为283.23°, 实际定向方位为289.60°, 与设计定向方位仅偏差了6.31°, 在轨迹控制过程中, 使用2.25°单弯螺杆钻, 扭方位段长仅5m开始增斜钻进, 造斜段186.1m, 井斜90°, 方位283.0°纯钻时间132.75h, 半程固井完井, 下套管过程中无挂卡现象, 本井顺利完井。

在百口泉油田百21井区1303侧钻定向井中, 由于该井开窗点深度为1928m, 实际井斜7.4°, 方位172°。设计方位为292.95°由于开窗点井斜斜度大, 陀螺定向过程中技术难度高, 经过公式计算, 定向方位选定为180.75°, 实际定向后, 测得该井开窗点方位为41.6°, 实际偏差108.65°。这就加大了扭方位过程中的难度, 在扭方位过程中造斜段143.21m, 井斜41.13°, 方位293°, 纯钻时间为249.15h, 尾管悬挂固井完井, 本井在扭方位过程中花消了大部分时间, 最终顺利完井, 但在整个施工过程中, 增加了施工时间。

3 结语

(1) 斜向器陀螺定向是大修工艺侧钻井中的一个重要环节, 斜向器在套管开窗中起到主要作用。开窗的方向, 也是决定侧钻井眼轨迹的一个重要条件, 在定向过程中, 会有很多因素来造成斜向器定向后的方位误差, 因此, 斜向器陀螺定向是一个工序细致的重要环节。

(2) 合理的定向可减少斜向器定向开窗侧钻井的造斜、纠斜、扭方位井段的长度, 从而减少使用螺杆钻具、随钻测斜仪器和高泵压作业时间, 达到缩短钻井周期, 降低成本的目的。

(3) 在陀螺定向时存在漂移问题, 可采用经验性数值。就是在调陀螺工具面时, 由于反扭矩和扭矩传递不充分, 斜向器斜面角度和陀螺工具面相差一定的角度, 就在设计方位上加上这个经验值, 沿着这个值来调陀螺工具面, 从而使得斜向器斜面方位达到设计方位。

(4) 斜向器定向开窗具有易施工, 周期短, 成本低等特点, 但斜向器定向影响因素多, 定向误差大。因此, 在定向后的理想方位都不要报过于完美的期望值。但斜向器定向从一定程度上减少了扭方位的时间。

摘要：陀螺定向是大修工艺侧钻井中的一个重要环节, 新疆油田公司井下作业公司利用DS39电子陀螺仪进行了老井开窗侧钻定向。阐述了斜向器定向中的现场操作规程以及对陀螺定向的一些经验性总结。

关键词：侧钻,斜向器,陀螺仪,定向

参考文献

[1] 张玉霖, 菅志军, 兰洪波, 等.套管开窗若干问题探讨[J].石油矿场机械, 2008, 37 (3) :25～28.

[2] 张玉霖, 菅志军, 兰洪波, 等.造斜器结构分析及其坐封技术研究[J].石油矿场机械, 2008, 37 (4) :66～71.

[3] 刘伟.川东北超深井开窗侧钻难点及技术措施[J].石油矿场机械, 2008, 37 (7) :75～78.