定向井摩阻力控制與提速技術(shù)

馬輝

【摘要】本文在分析總結(jié)合川地區(qū)定向井鉆井特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合合川001-33-X1井鉆井施工，進(jìn)而根據(jù)摩阻力產(chǎn)生的原因，提出了減少摩阻力的一些方法。有效地控制摩阻可以提高鉆頭真實(shí)鉆壓，加快鉆井速度，等進(jìn)行了論述，提出了加快須家河油氣藏鉆井速度的技術(shù)方案，為公司創(chuàng)造更多的效益。

【關(guān)鍵詞】定向井；摩阻力控制；提速技術(shù)

一、前言

合川構(gòu)造位于重慶合川市和四川廣安市境內(nèi)，在勘探開(kāi)發(fā)油氣藏常規(guī)大規(guī)模開(kāi)發(fā)的過(guò)程中，降低鉆井綜合成本，須家河油氣藏開(kāi)發(fā)均采用定向井鉆井技術(shù)。由于斜井井深位移較大，裸眼段長(zhǎng)，在鉆進(jìn)中容易造成管柱和井壁間相互運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的摩阻力。導(dǎo)致井內(nèi)鉆頭鉆壓不真實(shí)，造成鉆速慢等技術(shù)難題，因而，對(duì)斜井進(jìn)行管柱摩阻分析并采取降摩阻措施是非常必要的。針對(duì)減少?gòu)?fù)雜、加快鉆井速度等提出了針對(duì)性的技術(shù)方案、措施，對(duì)后續(xù)鉆井具有重要的借鑒意義。

二、鉆井難點(diǎn)分析

（一）地層研磨性強(qiáng)、可鉆性差

須家河地層可鉆性差。川渝西部地區(qū)須家河地層可鉆性差是制約合川地區(qū)鉆井速度的瓶頸。須家河地層以砂巖和泥頁(yè)巖為主，砂巖巖石致密，可鉆性差，厚度在420～500米左右，在三開(kāi)井身結(jié)構(gòu)中，81/2″井眼須六、須五地層鉆進(jìn)約170～220米左右，6″井眼須四、須三、須二、須一地層鉆進(jìn)約250～280米左右。同時(shí)該層段油氣顯示活躍，鉆井液密度相對(duì)較高，仍是制約合川氣田提高鉆速的一個(gè)瓶頸。

（二）斜井段長(zhǎng)裸眼段巖屑床有效消除難，起下鉆阻卡、鉆具磨損嚴(yán)重

鉆井周期長(zhǎng)、斜井段長(zhǎng)導(dǎo)致井壁垮塌，加上斜井段的巖屑攜帶清除困難，易形成巖屑床，造成起下鉆經(jīng)常遇阻掛卡。同時(shí)，地層研磨性強(qiáng)，對(duì)鉆頭外徑、扶正器、鉆具接箍磨損大。合川001-33-X1井一只直徑Φ215.9mm的鉆頭磨損到Φ208mm，有50根鉆桿本體及接箍出現(xiàn)嚴(yán)重磨損，最嚴(yán)重的直徑磨損掉10mm。

（三）定向井段的軌跡磨阻大

須家河井段長(zhǎng)定向、穩(wěn)斜鉆進(jìn)影響了全井機(jī)械鉆速。（1）目前合川定向井從沙一地層1100m左右開(kāi)始定向造斜到40°至涼高山后，穩(wěn)斜鉆進(jìn)1000m左右至須二完鉆，穩(wěn)斜段長(zhǎng)，不利于提高機(jī)械鉆速。（2）研磨性強(qiáng)的須家河層段在原來(lái)的垂厚下增加了30%，平均達(dá)到650米，增加了可鉆性差井段長(zhǎng)度，影響了全井機(jī)械鉆速。

三、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)鉆技術(shù)方案、措施

（一）定向造斜軌跡控制

（1）根據(jù)合川構(gòu)造定向井施工資料分析認(rèn)為：“右漂”在這一構(gòu)造上仍然存在。因此要確定出合適的方位預(yù)留角，一般為設(shè)計(jì)方位的低邊即3°～4°。調(diào)整好鉆井液性能，保持井眼穩(wěn)定；

（2）螺桿帶鉆頭高速旋轉(zhuǎn)，優(yōu)選用適合高速旋轉(zhuǎn)鉆頭，精確控制使用時(shí)間，后期注意鉆時(shí)、泵壓等參數(shù)變化防止鉆頭事故。并在開(kāi)始定向造斜時(shí)2～3單根，控制鉆壓在40kN以?xún)?nèi)，減少了動(dòng)力鉆具反扭矩，這樣可保持初始井斜方位的相對(duì)穩(wěn)定，并可提高造斜率；

（3）采用螺桿鉆具將井斜和方位一次性造斜到設(shè)計(jì)的最大井斜角（預(yù)留4°～5°）的造斜方法，減少了轉(zhuǎn)盤(pán)鉆增斜鉆具組合增斜的不穩(wěn)定性及方位漂移問(wèn)題，提高造斜段井眼軌跡控制精度及一次造斜中靶率，為下部井段施工提供了保證。

（二）定向穩(wěn)斜控制方位

在定向時(shí)，為了擺工具面方便，多選用牙輪鉆頭，受鉆頭和動(dòng)力鉆具使用壽命的限制，往往不能將井斜一次增到合適，只能采用底部組合增斜和穩(wěn)斜。

鉆具組合：φ215.9mmHJ517G鉆頭+430×4A0+單流閥+φ213mm扶正器+φ159mm無(wú)磁鉆鋌（1根）+4A1×410+φ127mm斜坡加重鉆桿（1根）+411×4A0+φ213mm扶正器+4A1×410+φ127mm斜坡鉆桿（18根）+φ127mm加重鉆桿（39根）+411×4A0+柔性短節(jié)+φ158.8mm隨鉆震擊器+4A1×410+φ127mm加重鉆桿（8根）+φ127mm斜坡鉆桿。

通過(guò)調(diào)整第一、二個(gè)扶正器的間距及鉆壓等鉆井參數(shù)來(lái)達(dá)到增、穩(wěn)斜的目的。通過(guò)結(jié)合合川地區(qū)的地層參數(shù)、鉆井參數(shù)、鉆頭類(lèi)型等進(jìn)行底部組合的三維受力分析，選用1.25-1.500螺桿，導(dǎo)向無(wú)線測(cè)量配合旋轉(zhuǎn)復(fù)合鉆進(jìn)確保軌跡在中軸線運(yùn)行；通過(guò)調(diào)整短鉆鋌的的長(zhǎng)度和扶正器的直徑大小，準(zhǔn)確控制了井眼軌跡，合川001-33-X1井穩(wěn)斜段1789m（井斜42.35°，方位172.54°）至2508m（井斜47.2°，方位169.33°），實(shí)現(xiàn)一次中靶。

（三）針對(duì)地層斜井段強(qiáng)化鉆具摩阻力控制

（1）減小摩擦系數(shù)。使用良好的鉆井液可以分擔(dān)鉆柱與套管柱的部分重量；控制地層壓力；傳遞水馬力。必要時(shí)在鉆井液中加入潤(rùn)滑劑提高潤(rùn)滑性能對(duì)于減少摩阻非常有效；鉆井液在滿(mǎn)足其它功能要求之外，應(yīng)盡量提高粘度、密度、泵壓和排量，以及減少濾失量。

（2）保持井眼清潔和穩(wěn)定。在鉆進(jìn)時(shí)井內(nèi)會(huì)的巖屑，如不及時(shí)將巖屑返出將增加摩阻，降低鉆速。因此盡可能做到以下幾點(diǎn)以降低摩阻：①及時(shí)調(diào)整鉆井液性能，確保鉆井液的攜砂能力；②接單根前要充分循環(huán)鉆井液，降低環(huán)空中鉆井液的巖屑濃度；③控制劃眼速度劃眼1次或2次；④進(jìn)行短起下鉆，破壞可能形成的鍵槽。

（3）及時(shí)調(diào)整鉆具組合。斜井摩阻力主要是增斜段和穩(wěn)斜段鉆柱摩擦井壁產(chǎn)生，而且與重力大小有著密切的關(guān)系。如將鉆鋌或者加重鉆桿調(diào)整至直井段，可有效控制摩阻或施加鉆壓。在底部鉆具組合中，適當(dāng)加裝穩(wěn)定器，以提高其穩(wěn)定性。

四、結(jié)論

針對(duì)合川定向井的特點(diǎn)，采用定向造斜一次到位的方法，運(yùn)用單扶正器結(jié)合調(diào)整短鉆鋌長(zhǎng)度和扶正器外徑來(lái)解決增、穩(wěn)斜難的技術(shù)問(wèn)題，提高造斜段井眼軌跡控制精度及一次造斜中靶率。解決長(zhǎng)斜井段鉆速低問(wèn)題，建議采用低速螺桿帶導(dǎo)向加PDC鉆頭提高斜井段機(jī)械鉆速。降低摩擦系數(shù)或者降低斜井段鉆具重力可以有效控制摩阻力，進(jìn)而提高鉆速。通過(guò)定向段和穩(wěn)斜段的施工，更換為127mm加重鉆桿，強(qiáng)化定向段鉆具結(jié)構(gòu)可以有效減低提下鉆時(shí)磨阻，降低環(huán)空阻力；在定向滑動(dòng)鉆進(jìn)中減少與井壁的接觸面積，同時(shí)降低粘卡的機(jī)會(huì)。