一、定向井

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  定向井是借助造斜工具,在一定的工艺技术措施配合下,使井眼沿预定的井斜
和方位钻达目的层的一种钻井方法。
  1973年6月,胜利油田根据燃化部召开的定向井会议精神,开始组织打定向斜
井。7月,3219队试验打第一口定向井辛11-33井。到1990年,17年累计交定向井
641口,进尺1499138米。广大技术人员和钻井工人密切配合,不断探索、实践,从
单一的单口普通定向斜井,发展到打丛式井、多目标井、套管开窗井等多种类型的
定向井,使该技术逐步得到了全面的发展和提高。
  1973~1978年,定向井技术比较低,从设计、工具到施工工艺基本上是沿用国
际上50~60年代的方法,采用误差较大的正切法(后来采用曲率半径法)进行单井设
计,造斜工艺采用涡轮加弯接头造斜,转盘钻增斜,配合满眼扶正器控制井斜方位
(试验水力冲钻头造斜未成功)。测斜仪是较落后的氢氟酸测斜仪和胜利油田钻采研
究院改制的上海地质仪器厂出产的罗盘测斜仪,其精度要求方位±10°和位移±50
~100米范围。由于工艺落后,定向井剖面设计与计算采用图表法,再加上设备、
泥浆净化、队伍技术素质都较差等因素,定向井的发展屡受挫折。如3219队1973年
施工的辛11-35井和1974年施工的辛1-4井,为了穿准筒式靶,都是多次侧钻。辛1
-4井中途起钻卡钻,套铣倒扣2个多月,全井历时312天。这一阶段施工的8口井中,
有河4-1井、桩1-1井报废,老垦古23井中途改为直井。
  1979~1982年,定向井工艺技术有了较大的改进和提高,主要表现在以下几个
方面:一是提高造斜点位置(从200~300米开始定向),增长了井斜段,降低了造斜
率,避免了键槽卡钻。二是下一层Φ244.5毫米技术套管,封住上部造斜段和易斜
井段,保证了向深部钻进的安全。三是采用满眼螺旋扶正器,调整井斜和稳定方位,
使定向准确性进一步提高。
  图2-2 河50丛式井组钻井施工现场
  1983年后,定向井的测斜工具更新换代:以先进的单、多点照相测斜仪代替了
落后的罗盘测斜仪;采用了功率大、性能稳定的纳维钻具,为定向和调整方位提供
了方便。
  永69-11井救援井的钻成,标志着胜利油田定向井工艺技术的明显提高。1983
年4月29日,永69-1井在检泵作业中发生井喷,井口失控,日喷气近万方,采油等
单位立即抢装井口组织压井未获成功。5月4日,油田决定打救援井永69-11井,井
位选在永69-1井西南27°,距离300米左右。为了早日控制井喷,选用三段制剖面,
不下技术套管,将表层加深至450米,尔后以Φ215.9毫米钻头中靶,下Φ139.7毫
米套管。7月3日完井,7月5日以排量3.2立方米/分压井,最高泵压30兆帕,约2分
钟降至24兆帕,18分钟后突然降至18.3兆帕。老井喷势逐渐减弱,半小时后停喷,
失控68天的永69-1井井喷被制服。这是国内继中原油田濮2-151救援井之后打成的
又一口高水平救援井。永69-11救援井的基本数据是:井身结构Φ273毫米表层套管
453.77米,Φ139.7毫米油层套管1574.69米;中靶垂直井深1456.20米,斜深1537
.45米,设计方位28.23°,水平位移364.44米,设计靶心半径10米,造斜点500米,
最大井斜28.86°。
  1985年3月,钻井工程公司同美国帕克钻井公司(包括第三方斯佩里森定向井公
司、白劳德泥浆公司),签定了技术合作钻孤北1-1井和孤北1-2井2口高难度定向井
的合同。合作方式是雇用美方监督、技师、司钻、副司钻、电器技师、泥浆工程师、
定向井工程师、测量技师各2人共16名,分两组倒换。油田有20名技术干部(包括主
任工程师2人、工程师4人、助理工程师及技术人员14人)和一个90人的加强井队参
与。施工中,采用了美国陆地钻井先进装备,主要包括电动钻机、钻井仪表、双层
振动筛、除砂器、除泥器、塑料球回收装置、清洁器、离心分离机等固相控制系统,
“铁钻工”、弹簧卡瓦、套管钳等井口工具,磁性陀螺及随钻定向测量仪器,纳维
动力钻具、蒙乃尔传感器、螺旋及滚子扶正器、螺旋钻铤、随钻震击器、加重钻杆
等一套定向钻井下部结构组合,卡瓦打捞筒、强磁打捞器、反循环打捞篮等打捞工
具以及井控设备与仪表、钻井现场计算机系统等。
  孤北1-1井,1985年3月4日开钻,11月4日完钻,钻穿从平原组至前震旦系110
米全部地层,斜深4970米,垂深4500米,水平位移1596米,最大井斜41°45′,钻
井周期246天,建井周期256天。孤北1-2井,1985年12月28日开钻,1987年5月1日
完钻,钻穿平原组至前震旦系110米的全部地层(奥陶系断缺),斜深4920米,垂深
4544米,水平位移1545米,最大井斜32°,钻井周期409天,建井周期521天。
  这两口井的先进水平是:(一)设计靶区半径50米,实钻结果:孤北1-1井一号
靶井眼距靶心20米,二号靶井眼距靶心20.68米;孤北1-2井一号靶井眼距靶心31.4
米,二号靶因地层断缺未钻达设计深度。(二)在深部井段的石炭系、奥陶系、寒武
系地层取芯,收获率100%。孤北1-1井在4118.02~4140.53米奥陶系裂缝性灰岩中,
用引进的2509取芯工具和C-201金刚石钻头,共取芯29.31米,最高单筒进尺9.1米,
收获率100%。(三)套管及尾管下的最深。孤北1-1井,套管程序Φ508毫米×393.
59米,Φ339.7毫米×2724米,Φ244.5毫米×4503米,Φ177.8毫米×4866米;尾
管Φ139.7毫米×4969.76米。(四)Φ444.5毫米大井眼定向造斜一次成功。孤北1-2
井从井深1276米开始造斜,至井深2729米井斜达到28°15′,方位140.5°(设计
140°)。(五)深部地层扭方位一次成功。孤北1-1井在深4150米奥陶系灰岩中,采
用随钻测斜仪、纳维钻具、DS-23型PDC钻头扭方位,钻进12小时40分,进尺57.87
米,方位角227°扭至211°,保证了井身质量,按要求进入靶区。
  “八五”期间,定向钻井技术普遍应用于钻井生产,从而提高了胜利油田断层、
断块、斜面和复式油气藏的开采效果。1991~1995年,全油田共完成定向井2188口,
总进尺391.8万米,分别是“七五”期间的3.71倍和2.88倍,占钻井总工作量的1/5。