大斜度定向井鉆井施工實踐與認識

夏芳軍

摘要：大斜度定向井施工存在很多難點，文章以P47-X5井為例，對鉆井施工難點進行了分析，并根據(jù)施工難點制定了施工措施，保證了該井施工的安全。

關(guān)鍵詞：大斜度井；施工難點，施工對策

P47區(qū)塊發(fā)育25條大斷層，斷層均為正斷層，以南北向、北北西向為主，少數(shù)為北東向，斷距為5米～40米，延伸長度1.8千米～14.2千米，平面分布呈不均勻的“Y”字型。由于區(qū)塊內(nèi)斷層發(fā)育，不僅使構(gòu)造復(fù)雜化，而且對油水分布產(chǎn)生較大的影響。區(qū)內(nèi)遍布水泡子和沼澤地，水域面積較大，約占該區(qū)塊面積的50%，水深最大可達6米，一般2米左右。因此為了弄清楚該區(qū)域的油水分布情況，落實儲量分布，部署了大斜度雙靶點評價定向井P47-X5井。

1 工程設(shè)計概況

1.1 井身結(jié)構(gòu)設(shè)計

P47-X5井設(shè)計水平位移是1357.30米，垂深是1215.20米，因此在砸入Φ339.7毫米導(dǎo)管30米，在建立井口循環(huán)，穩(wěn)固井口，為一開定向施工和安全鉆井提供條件的基礎(chǔ)上，采用二層套管的井身結(jié)構(gòu)形式。表層鉆進采用Φ311.2毫米鉆頭開鉆，至井深751.00米完鉆，下入Φ244.5毫米套管封固造斜段，為三開降低施工摩阻與扭矩提供必要的條件。油層鉆井采用Φ215.9毫米鉆頭開鉆，至井深2054.00米完鉆，下入Φ139.7毫米套管封固目的層。井身結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1.2 井眼軌跡設(shè)計

依據(jù)P47-X5井地質(zhì)設(shè)計的水平位移和垂深，決定采用直—增—穩(wěn)—降—穩(wěn)的五段制井眼軌跡剖面形式，設(shè)計最大造斜率6度/30米，井眼軌跡剖面設(shè)計數(shù)據(jù)如表1所示。

2 施工難點分析

（1）大井眼造斜，井眼尺寸大，造斜率為6度/30米，造斜率難以掌握，而且造斜的層位都是在地層不穩(wěn)定、成巖性比較差的層位，以發(fā)生井壁坍塌與井漏，給鉆井施工增加了難度。

（2）該井的最大井斜角達到69.07度，穩(wěn)斜井段長達1208.15米，位移與垂深的比值達到1.12，在大井斜井段很容易形成巖屑床，同時必然引起施工的摩阻和扭矩增大，影響后期施工。

（3）這口井是一口重要的評價定向井，因此在進行鉆井液處理過程中，不能應(yīng)用帶有熒光物質(zhì)的潤滑劑，這不僅給鉆井液處理帶來了困難，也給井下施工安全提出了挑戰(zhàn)。

（4）在表層內(nèi)進行造斜，進行二開施工的時候鉆具必然與套管之間產(chǎn)生摩擦，很容易磨穿套管，因此套管防磨問題非常突出。

3 施工技術(shù)

3.1 井眼軌跡控制技術(shù)

3.1.1增斜段軌跡控制技術(shù)

根據(jù)直井段的井斜與方位的偏差，對井眼軌跡進行重新設(shè)計，選用1.25度單彎螺桿提前50米進行造斜施工，降低施工難度。鉆具組合為Φ311.2mm牙輪鉆頭×0.32米+Φ216mm螺桿×8.25米+Φ172mmMWD×10.17米+Φ178mm螺旋鉆鋌×55.33米+Φ127mm加重鉆桿×198.23米+Φ127mm鉆桿。初始造斜摸清該鉆具組合的實際造斜率，然后詳細記錄每個單根的施工情況，根據(jù)最近兩測點的井斜方位變化率，來準(zhǔn)確預(yù)測井底的井斜方位。至井深765m，井斜68.7°，方位86.05°，一開完鉆。

3.1.2穩(wěn)斜段軌跡控制技術(shù)

穩(wěn)斜段應(yīng)用0.75度彎螺桿進行施工，鉆具組合為Φ215.9mmPDC鉆頭×0.45米+Φ172mm0.75度螺桿×8.92米+Φ172mm MWD×10.17米+Φ178mm螺旋鉆鋌×55.33米+Φ127mm加重鉆桿×198.23米+Φ127mm鉆桿。這套鉆具組合在嫩江組二段每鉆進100米降斜2度，進入嫩江組一段后，該鉆具組合基本呈現(xiàn)穩(wěn)斜趨勢，通過微調(diào)鉆進參數(shù)，可以達到穩(wěn)斜目的。

3.1.3降斜段軌跡控制技術(shù)

降斜段應(yīng)用1°單彎單扶螺桿，鉆具組合是Φ215.9mmPDC鉆頭×0.45米+Φ172mm1度螺桿×8.92米+Φ172mm MWD×10.17米+Φ178mm螺旋鉆鋌×55.33米+Φ127mm加重鉆桿×198.23米+Φ127mm鉆桿。該鉆具組合主要進行降斜施工，井斜由71°降至34°，平均降斜率在1.5-2°/30m左右，能夠很好的滿足鉆井施工需要，直至完鉆井深2092米，兩個靶點均實現(xiàn)中靶，滿足地質(zhì)要求。

3.2 事故復(fù)雜預(yù)防技術(shù)

3.2.1井眼凈化技術(shù)

（1）高性能鉆井液與大排量配合，保證攜巖。鉆井施工過程中保證鉆井液具有良好的流變性，提高鉆井液的動塑比，增強鉆井液的攜帶巖屑和懸浮巖屑的能力。Φ215.9mm井眼鉆井排量一直保持在34l/s以上，使環(huán)空返速在1.5m/s左右，實現(xiàn)紊流攜巖。

（2）四級固控設(shè)備清除巖屑。應(yīng)用振動篩、除砂器、除泥器和離心機及時清楚鉆井液中的有害固相顆粒，保證井眼清潔。

（3）勤劃眼與定期起下鉆破壞巖屑床。鉆進完一個單根后劃眼2-3遍，堅持每鉆進110-150m短起下200-250m破壞已經(jīng)形成的巖屑床，下鉆到底大排量循環(huán)鉆井液，直至震動篩無巖屑返出方可鉆進。

3.2.2保持井壁穩(wěn)定技術(shù)

控制失水量小于4mL，使井壁形成薄而堅韌的泥餅，嚴格控制起下鉆速度，起鉆要求每柱不低于3min，以免起鉆過快引起抽吸，造成井壁失穩(wěn)。下鉆要求每小時不超過10柱，防止由于壓力激動造成井漏，下鉆到底開泵先小排量頂通，待泥漿正常返出后逐漸提高正常排量。

4 結(jié)論

（1）良好地工程設(shè)計是保證P47-X5井施工成功的基礎(chǔ)。

（2）在不同的井段應(yīng)用不同的鉆具組合對井眼軌跡進行精確控制，保證了雙靶點準(zhǔn)確中靶，實現(xiàn)了地質(zhì)目標(biāo)。

（3）選用合理的井眼凈化技術(shù)和井壁穩(wěn)定技術(shù)措施，實現(xiàn)了P47-X5井安全施工。

參考文獻

[1] 孟祥波，陳春雷，孫長青.徐深21-平1井軌跡控制技術(shù)[J].探礦工程（巖土鉆掘工程），2014，41（1）：30-32.

（作者單位：大慶鉆探工程公司鉆井一公司）