蘇里格南道達(dá)爾區(qū)塊定向井提速問題分析及解決措施

谷長雄，張 潤，楊志軍，劉武華，武彩霞

（西部鉆探玉門鉆井分公司,甘肅酒泉735000）

1 蘇南區(qū)塊造斜井段（800～1100m）、三疊系下統(tǒng)地質(zhì)構(gòu)造特征

造斜井段分布有侏羅系的安定組、直羅組、延安組，平均每個層位厚度只有260m，巖性主要以棕紅色砂巖為主，中間夾雜少量泥巖、石膏等，巖性較軟、可鉆性強。但斷層多，地層傾角走向復(fù)雜多變，導(dǎo)致定向過程中井斜增速不穩(wěn)定，工具面穩(wěn)不住，加之泥巖和石膏的縮徑、砂巖易塌等特性，造成井眼狗腿度變化大，托壓嚴(yán)重，鉆井機速一直得不到提高。

三疊系下統(tǒng)井段分布有和尚溝組和劉家溝組，整體厚度為400～450m左右，巖性主要以灰色泥巖為主，結(jié)構(gòu)致密，可鉆性差，鉆進過程中鉆頭磨損嚴(yán)重，存在鉆頭及扶正器硬卡的風(fēng)險。

2 蘇南區(qū)塊近期已完成定向井統(tǒng)計分析

表1 蘇南區(qū)塊近期所鉆定向井基本數(shù)據(jù)

表1是西部鉆探2016年所完成的SN0041平臺5口定向井?dāng)?shù)據(jù)，斜井段平均機速為13.83m/h，平均周期23.52d，超過設(shè)計周期3.52d。

表2是西部鉆探2016年所完成的SN0041平臺5口定向井復(fù)合、定向比例數(shù)據(jù)，其中SN0041-03井定向時效比例高達(dá)24.22%，5口定向井平均定向時效比例18.76%，頻繁定向?qū)е碌慕Y(jié)果是井眼軌跡不規(guī)則、全井平均機速過低。

3 原因分析

（1）鉆井工具、鉆進參數(shù)不夠優(yōu)化。根據(jù)設(shè)計要求，定向井井眼軌跡必須控制在設(shè)計曲線±3°以內(nèi)，由于每個層位的傾角存在差異，在相同的鉆具結(jié)構(gòu)、鉆進參數(shù)下鉆進，井斜方位會出現(xiàn)較大的變化，一個立柱打完后再測斜，除掉棱長盲區(qū)14m，井底實際井斜往往超過了設(shè)計，等發(fā)現(xiàn)井斜超標(biāo)再進行糾斜，就出現(xiàn)了頻繁定向，而且井眼軌跡嚴(yán)重不規(guī)則。

表2 蘇南區(qū)塊近期所鉆定向井復(fù)合、定向比例

（2）定向過程中托壓嚴(yán)重，工具面穩(wěn)不住。上部井段地層結(jié)構(gòu)松軟，可鉆性極強，司鉆操作上定點循環(huán)、鉆井液泵排量不統(tǒng)一等疏忽，容易造成“糖葫蘆”井眼，造斜段井眼狗腿度變化大，造成井眼軌跡不規(guī)則。在下部定向過程中由于鉆具剛性的原因，在加壓時鉆具的某一點會支撐在井壁上，此時就會出現(xiàn)托壓現(xiàn)象。如SN0041-01井直井段井斜數(shù)據(jù)見表3。

從表3可以看出，SN0041-01井在直井段的327m、527m處，狗腿度變化都超過2.2°/30m，井眼軌跡很不規(guī)則。導(dǎo)致5口定向井造斜段平均機速只有3.2m/h，其中SN0041-01井造斜段機速2.07m/h，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于全井平均機速12.78m/h。

表3 SN0041-01井直井段井斜數(shù)據(jù)

（3）上部井段容易垮塌。根據(jù)設(shè)計要求，全井鉆井液密度不超過1.16g/cm3，鉆井液失水大，上部的延長、延安、直羅組含有大量砂巖和石膏，長時間浸泡井壁極易垮塌造成復(fù)雜，其中SN0041-02井起鉆至940m時井壁垮塌埋鉆，最后通過接地面震擊解卡，損失6∶00。其次是發(fā)生井壁垮塌埋鉆后，開泵不當(dāng)容易憋漏地層。

（4）泥餅虛厚、鉆井液摩阻系數(shù)大。在定向井的施工中接單根、起鉆時的上提摩擦阻力的大小除了與井眼軌跡有關(guān)以外，與鉆井液的摩擦阻力系數(shù)有很大的關(guān)系，摩阻系數(shù)越小鉆具下滑的阻力也就越小，反之越大即易產(chǎn)生托壓現(xiàn)象。鉆井液中由于固相含量等原因造成泥餅虛厚時也易產(chǎn)生定向過程中托壓，泥餅越虛厚與鉆具的接觸面積越大，易造成粘卡，由于泥餅虛厚造成的托壓在加大的壓力后有時會突然憋泵，在上提的過程中上提附加拉力會大于下放的壓力。很多定向井在定向中由于托壓后加壓不當(dāng)極易造成粘卡。一般的處理方式為沖入大量石灰粉以增加鉆井液粘度，加強鉆井液攜屑能力，刮削井壁，增大井壁平整性，減少摩阻。其次是加入潤滑劑，加強鉆井液潤滑性以改變泥餅質(zhì)量。SN0041-03井和SN0041-07井定向期間不間斷加入7t潤滑劑，沖了3.5t石灰，托壓明顯減小。

（5）三疊系下統(tǒng)的和尚溝組和劉家溝組巖性致密，可鉆性很較差，PDC鉆頭磨損嚴(yán)重，加之鉆井液密度低，攜砂能力差，井壁剝落的掉塊容易下沉至扶正器或鉆頭處造成硬卡，從而導(dǎo)致復(fù)雜事故。

（6）根據(jù)設(shè)計要求完井后只能采用常規(guī)測井，由于井斜、位移大，電測一次成功率都不高，通井耽誤較長時間，增加了全井周期。

4 解決措施

（1）提高鉆頭攻擊性、優(yōu)化鉆進參數(shù)。2016年已完成的6口井二開第一趟鉆均使用5刀翼19mm復(fù)合片PDC，用于快速鉆進，第二和第三趟鉆使用6刀翼16mm復(fù)合片PDC，用于穩(wěn)住工具面便于定向。對起出的PDC進行分析，復(fù)合片都只有輕微磨損，從6口井地層巖性分析得出地層中不含礫，巖性以砂巖居多，結(jié)構(gòu)松軟、可鉆性強。根據(jù)PDC鉆頭使用磨損不嚴(yán)重的特點，下步可以嘗試全井段都使用5刀翼19mm復(fù)合片PDC，以增強鉆頭的攻擊性，提高機械鉆速。其次是總結(jié)已完成井的規(guī)律、每個層段的特性，編制出針對各個層位的鉆進參數(shù)，達(dá)到機速最大化。

（2）優(yōu)化鉆具結(jié)構(gòu)、減少定向托壓的可能性。目前鉆具結(jié)構(gòu)中含有大量的鉆鋌，鉆具剛性太強，緊貼井壁容易形成托壓，下步可以嘗試將鉆鋌全部換成加重鉆桿，其次是將上面的普通扶正器換成棱長較短的球型扶正器，以減少托壓的可能性。

（3）提高鉆井排量，加強鉆井液的攜砂性能。蘇南區(qū)塊二開全井段都采用了PDC加定向螺桿技術(shù)，進尺較快、巖屑被研磨的較細(xì)，這給井眼凈化都帶來一定的難度。不同的井眼鉆進時排量的要求是，對于216mm井眼，排量須高于35L/s，環(huán)空上返速度大于1.2m/s。152mm井眼排量則要高于24L/s，環(huán)空上返速度達(dá)到1.5m/s。另外根據(jù)井下返砂情況調(diào)整鉆井液的流變參數(shù)，對于天然高分子鉆井液來說鉆井液的動塑比要求控制在0.42～0.5之間，對巖屑的攜帶效果較好，在鉆井液粘切方面，大井斜定向井粘度控制在48s以上，高的粘切有利于防止鉆屑的垂直沉降，SN0041-07井后期鉆井液粘度都保持在55s以上。

（4）優(yōu)化鉆井液性能，減少上部井段井壁垮塌事故。二開150m開始補充1%超細(xì)鈣，并適當(dāng)提高粘度，保證地層承壓能力，補充足夠的膠液鉆進，防止井壁垮塌；配制備用稠漿，每鉆進100～200m，稠漿舉砂一次，盡最大限度地保持井眼清潔；鉆進過程中配置0.2%～0.3%IND-30膠液維護井漿，保證有足夠強的攜砂能力和包被抑制性。根據(jù)振動篩返砂及接單跟情況，老漿中加入適量LATIBASE配稠漿攜砂，提高泥餅質(zhì)量，減少上部井段井壁垮塌事故。

（5）打完進尺之后，提前調(diào)整鉆井液性能，提高泥餅質(zhì)量，按照要求雙扶正器通井，保證井眼暢通，確保測井一次成功。

5 結(jié)論與建議

（1）增強鉆頭的攻擊性，優(yōu)選復(fù)合片尺寸大、刀翼少的PDC，簡化鉆具結(jié)構(gòu)，減少鉆挺的數(shù)量，增加加重鉆桿的數(shù)量，從而降低鉆具的剛性，減少托壓情況，提高機械鉆速。

（2）針對三疊系下統(tǒng)地層特性，及時與鉆頭廠家聯(lián)系，以增強鉆頭的攻擊性、提高單只PDC進尺為目的，設(shè)計出區(qū)域?qū)巽@頭，突破技術(shù)瓶頸。

（3）認(rèn)真鉆研天然高分子鉆井液體系，優(yōu)化配方，提高攜砂能力、泥餅質(zhì)量、減少固相含量。