針對超深大斜度定向井側(cè)鉆鉆井技術(shù)及優(yōu)化措施

武宇哲

摘要：超深大斜度定向井一般井斜在46-85度間，斜度較大、水平位移較大，鉆井難度和鉆井成本較高。文中根據(jù)某超深大斜度定向井的井身結(jié)構(gòu)和側(cè)鉆鉆井點(diǎn)地層巖性選擇了適合技術(shù)方式，針對性設(shè)計(jì)了技術(shù)實(shí)施方案和施工優(yōu)化措施，綜合形成了超深大斜度定向井側(cè)鉆鉆井技術(shù)，此技術(shù)的成功實(shí)施能夠科學(xué)指導(dǎo)日后的鉆井作業(yè)。

關(guān)鍵詞：超深大斜度定向井;側(cè)鉆鉆井技術(shù);優(yōu)化措施

引言：某超深大斜度定向井井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為四開制直井井身結(jié)構(gòu)。針對四開制直井井身結(jié)構(gòu)存在的具體問題，為了提升開發(fā)效益，需要根據(jù)地層三壓力剖面和井壁穩(wěn)定性研究數(shù)據(jù)進(jìn)行必封點(diǎn)位置的優(yōu)化，結(jié)合地層的巖性特征針對性設(shè)計(jì)大斜度鉆井井眼軌道，同時(shí)優(yōu)選定向鉆頭和配套工具形成側(cè)鉆鉆井作業(yè)配套技術(shù)，合理解決復(fù)雜地層井眼失穩(wěn)問題。

一、開窗側(cè)鉆定向井鉆井技術(shù)

1.1開窗及定向過程中的技術(shù)難點(diǎn)

存在一定斜向器下入風(fēng)險(xiǎn)，套管可能存在變形的情況，在斜向器下送過程中，套管內(nèi)有可能產(chǎn)生阻卡的情況。在開窗過程中，因?yàn)樘坠茕摷壓捅诤竦年P(guān)系，窗口不容易出現(xiàn)，斜向器斜面磨損嚴(yán)重，復(fù)合銑錐進(jìn)入地層和形成新井眼十分困難。由于磁干擾過大，可能無法完成定位，在側(cè)鉆過程中可能會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的托壓情況，另外，因?yàn)樵煨甭侍?，無法達(dá)到增斜幅度，同時(shí)，由于螺桿角差錯(cuò)誤和在方位上產(chǎn)生偏差，工具面偏差相對嚴(yán)重，螺桿記號和彎向不符。

1.2側(cè)鉆點(diǎn)選擇

根據(jù)某超深大斜度定向井實(shí)鉆使用鉆頭造斜的井身結(jié)構(gòu)情況，充分結(jié)合實(shí)鉆地層巖性、套管接箍及剛性扶正器下深，選擇在超深大斜度定向井井深4200m處對273.1套管實(shí)施開窗。

1.3套管開窗工具選擇

較為常用的套管開窗工具是斜向器+配套銑錐和套管鍛銑兩種。使用斜向器+配套銑錐進(jìn)行開窗由實(shí)施速度快、安全性高、切削屑量較小的特征，結(jié)合相應(yīng)開窗經(jīng)驗(yàn)，選用斜向器+配套銑錐的方式實(shí)施開窗，開窗點(diǎn)的套管外部直井為273.1mm，鋼級為110S，三開鉆頭的尺寸為241.3mm，斜向器外部直徑為236mm，配套銑錐的外部直徑為245mm。

1.4開窗側(cè)鉆定向井鉆井技術(shù)優(yōu)化措施

1.4.1斜向器下入

一旦斜向器到位后，需要使用纜車將陀螺儀下送至定位的接頭定位位置，連續(xù)實(shí)施3次坐鍵式隨鉆測量，確保每次的坐鍵式隨鉆測量所產(chǎn)生的工具面誤差在± 內(nèi)，一旦達(dá)到此程度即為坐鍵式隨鉆測量完成。如果出現(xiàn)測量斜向器的方位誤差，需要配合使用轉(zhuǎn)盤逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)鉆具，將鉆具調(diào)整至預(yù)先設(shè)計(jì)的位置，保證上下活動(dòng)的鉆具由2個(gè)單根的距離，3次后繼續(xù)進(jìn)行隨鉆測量，要求隨鉆測量結(jié)果要和預(yù)先設(shè)計(jì)的目標(biāo)方位相差幅度不超過± 內(nèi)，由此，斜向器的定位完成。

1.4.2配套銑錐下入

開窗可以分為三個(gè)階段實(shí)施：

開窗起始階段要保持低鉆壓和地鉆速，將鉆壓控制在5-10kN/鉆速控制在50-60r/min，配套銑錐的排量控制在28-33L/s;在開窗騎套階段要保持中鉆壓和中鉆速，將鉆壓控制在20-80kN/鉆速控制在60-80r/min，配套銑錐的排量控制在28-33L/s;在開窗出套階段要保持低鉆壓高轉(zhuǎn)速，將鉆壓控制在80-120kN/鉆速控制在60-80r/min，配套銑錐的排量控制在28-33L/s。在進(jìn)行配套銑錐下入的過程中，開窗作業(yè)的鉆井液要充分滿足攜帶鐵屑要求，開窗作業(yè)結(jié)束后，窗口附近的鉆具要進(jìn)行修窗處理，直至摩阻小于20kN后結(jié)束開窗作業(yè)。

1.5施工描述

1.5.1斜向器下入坐封

使用236mm斜向器、165mm定向接頭、127mm加重鉆桿44根、139.7mm鉆桿進(jìn)行組合，于某年某月某日某時(shí)間下入，某日某時(shí)間下鉆至井身4200m，某時(shí)間測井絞車送陀螺儀器，斜向器完成定位，某日某時(shí)間完成鋼珠投放，斜向器的底部井深調(diào)整為4210m，座封憋壓3次，保持25MPa，穩(wěn)壓5min后立壓并未產(chǎn)生任何變化，在卸壓之后分別下壓40kN、80kN、120kN，穩(wěn)壓3min后，斜向器的位置并未產(chǎn)生任何變化，證明斜向器的坐封已經(jīng)成功。在坐封成功后將鉆具提升至20kN正方向旋轉(zhuǎn)35圈，斜向器丟手成功，起鉆后，將斜向器送出井。

1.5.2套管配套銑錐下入開窗

使用245mm復(fù)式銑錐&回壓閥、127mm加重鉆桿1根、打撈杯、127mm加重鉆桿43根、139.7mm鉆桿進(jìn)行組合，于某年某月某日某時(shí)間下入，某日某時(shí)間下鉆入至井深4200m上窗口位置，將鉆具上提至4210m實(shí)施套管開窗作業(yè)，在進(jìn)行開窗作業(yè)過程中主要根據(jù)扭矩大小確定鉆壓大小，至某日某時(shí)間開窗作業(yè)至井深4210m處，實(shí)際的套管開窗作業(yè)進(jìn)尺達(dá)到3.5m，返回的巖屑含有水泥和鐵的質(zhì)量較少，由此為依據(jù)可以判斷配套銑錐已經(jīng)完全進(jìn)入到地層之中。經(jīng)過檢驗(yàn)配套銑錐上提、下放過程中窗口摩阻，均未超過20kN，可以確定開窗作業(yè)圓滿完成，可以決定進(jìn)行試鉆進(jìn)操作[1]。

二、裸眼側(cè)鉆工藝技術(shù)

結(jié)合前期螺桿在通過窗口過程中的遇阻情況，決定采取彎螺桿鉆具的組合實(shí)施技術(shù)措施進(jìn)行操作。在起鉆前做好水泥的石承壓實(shí)驗(yàn)操作，完善好鉆井液的性能，將井底進(jìn)行循環(huán)清洗，以此保證井眼的清潔程度，及時(shí)記錄塞鉆過程，起撈1-2包水泥石;在進(jìn)行靜粘試驗(yàn)過程中，分別在3min、5min、10min、15min、30min實(shí)施一次操作，以此提供出完整的側(cè)鉆施工防粘數(shù)據(jù);在下鉆到底后，開泵正常，采取增方位的形式進(jìn)行側(cè)鉆，先進(jìn)性定點(diǎn)循環(huán)1小時(shí)，再進(jìn)行嚴(yán)格的控制時(shí)間鉆進(jìn)操作，具體時(shí)間為，前6m將控制時(shí)間確定為每米6小時(shí)，8m將控制時(shí)間確定為每米5小時(shí)，3m將控制時(shí)間確定為每米4小時(shí)，根據(jù)巖屑的返出情況去判斷側(cè)鉆實(shí)施是夠成功，在確認(rèn)側(cè)鉆實(shí)施已經(jīng)成功之后在鉆頭情況允許的情況下繼續(xù)進(jìn)行鉆進(jìn)的時(shí)間控制。

三、超深大斜度定向井井眼軌跡控制技術(shù)

將造斜點(diǎn)設(shè)置在垂直深度5000m處，某組二段地層的可鉆性相對較好，為了快速增斜、扭方位，將其設(shè)計(jì)為增斜段，實(shí)際造斜率達(dá)到 /100m以提升定向效率，定向鉆井鉆頭采用 mm切削齒，同時(shí)配備具備保徑能力強(qiáng)、抗研磨性強(qiáng)、切削深度可控性強(qiáng)等特征的輔助切削齒，十分有利于滿足地質(zhì)目的，另外，優(yōu)選7頭低速大扭矩的壁厚螺桿鉆具，提升鉆頭破巖扭矩，充分降低地層鉆頭轉(zhuǎn)速，保證鉆頭工作的平穩(wěn)性，避免切削齒出現(xiàn)過早磨損的情況。

由于某組四段地層破碎，井壁容易產(chǎn)生失穩(wěn)，為了減少滑動(dòng)鉆井進(jìn)尺，將造斜率控制在 /100m左右，最大限度保證大斜度井段的鉆井安全，以此利于目的層調(diào)整垂直深度。為了確保裸眼中完井管柱順利下入，設(shè)計(jì)采用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向定向鉆井，優(yōu)選 mm切削齒Quantec PDC鉆頭，同時(shí)配合現(xiàn)場應(yīng)用耐溫150 AUTO Trak Curve旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)，確保井眼軌跡平穩(wěn)順滑，準(zhǔn)確中靶，因此，在此次側(cè)鉆過程中，鉆具組合能夠主動(dòng)解開裂縫層，同時(shí)實(shí)現(xiàn)井眼軌跡的有效控制，保證井下安全[2]。

結(jié)束語：

通過文中超深大斜度定向井側(cè)鉆鉆井技術(shù)及優(yōu)化措施的成功實(shí)施表明，該井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)十分科學(xué)，鉆井配套技術(shù)的提速效果明顯，能夠?yàn)楹罄m(xù)大斜度井鉆井提供充分的技術(shù)支撐，可以在大斜度井鉆井過程中進(jìn)行大規(guī)模推廣。

參考文獻(xiàn)：

[1]胡大梁，歐彪，何龍，等.川西海相超深大斜度井井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化及鉆井配套技術(shù)[J].石油鉆探技術(shù)，2020，48（3）： 22-28.

[2]杜征鴻，李林，黃貴生，等.川西海相難鉆破碎地層超深水平井軌道設(shè)計(jì)[J].石油鉆采工藝，2019，41（5）：562-567.