小井距淺表層大井眼定向鉆井技術(shù)

楊世杰

摘要：小井距淺表層大井眼定向井存在諸多難度，造斜點淺，地層松軟，井眼尺寸大，造斜率低，造斜點間距小，定向需要一次成功。在一定條件下巖屑床會發(fā)生滑移、堆積，特別是停止循環(huán)鉆井液時，巖屑會在下井壁處快速聚集，形成巖屑床，從而對施工造成威脅。在滿足鉆井工藝的條件下，鉆具結(jié)構(gòu)越簡單越好。特殊設(shè)計的塔式動力鉆具和有效的導向鉆進技術(shù)措施確保了淺表層大井眼定向的一次成功。

關(guān)鍵詞：井眼凈化叢式井;小井距;淺表層;大井眼;定向鉆井

1工程概況及技術(shù)難點

KD481C井組大型叢式井組淺表層大井眼定向鉆井面臨以下技術(shù)難點：

1.1造斜點淺，地層松軟，井眼尺寸大，造斜率低

大斜度定向井是指井斜角在55～85°范圍內(nèi)的定向井，當定向井井斜超過55°時，井身軌跡受地層傾角和地層可鉆性差異影響較大，從而給鉆井施工帶來種種問題;長水平位移定向井是在定向井、水平井技術(shù)之后又出現(xiàn)的一種特殊工藝井，顧名思義，長水平位移定向井具有較長的水平位移和高井斜穩(wěn)斜井段。正是由于這一特征，即大井斜、長井段下的突出的重力效應(yīng)，帶來了長位移井的一系列技術(shù)難點和特點，具體表現(xiàn)在鉆井工藝、固井工藝、井下工具和儀器等諸多方面。KD481C井組設(shè)計的定向井中，井斜角超過50°的有5口、超過55°的有3口、超過60°的有2口，水平位移超過1000 m的有7口、接近或超過1500 m的有5口。這類井施工難度很大，起下鉆和電測都會遇到困難，所以設(shè)計中將造斜點盡量上提，在淺表層定向造斜，盡可能減小最大井斜角。9口定向井中有全部設(shè)計在444.5 mm 大井眼定向，造斜點最深的僅290m，最淺的僅為97.81m。造斜點所處的第四系平原組地層非常松軟，且井眼尺寸大，造斜率低，常規(guī)鉆具組合很難實現(xiàn)有效造斜。

1.2井間距小，井眼軌跡交叉分布，防碰和繞障問題突出

KD481C井組中各井縱橫中心距離只有1.524 m ×1.829 m，在隔水管、表層直井段鉆進時井眼極易相碰和串槽。且KD481A、KD481B井組早已已投產(chǎn)，井眼軌跡交叉分布，防碰和繞障問題突出。

1.3造斜點間距小，定向需要一次成功

軟地層淺表層大井眼中定向需要一次成功，以確保井組后期施工有序、順利進行。KD481C井組所有的9口設(shè)計在Φ444.5 mm 大井眼中定向的井，造斜點間距都很小，若其中某一口井不能一次成功定向，既達不到預期的防碰目的，而且相鄰井及后續(xù)施工井的造斜點都得相應(yīng)下調(diào)，整個井組井身剖面和井斜角都得相應(yīng)改變，這是工程施工中最突出的一個難點。[1]

2鉆井技術(shù)措施

表層直井段鉆進：如果表層直井段偏離原設(shè)計井眼而占用了其他井的井眼位置，會給后續(xù)施工井帶來一系列的嚴重問題，因此必須保證表層Φ444.5 mm 井眼打直、不碰和不串，主要采取了以下三項技術(shù)措施。

1）采用了塔式鉆具：Φ444.5mm SKG124鉆頭+730×630接頭+Φ203.2鉆鋌×3根+631×410接頭+177.8mm鉆鋌×3根+Φ127mm加重鉆桿+Φ127mm鉆桿

2）采用了泥漿鉆進，小鉆壓、低排量進行吊打，確保直井段打直。

3）鉆井中不劃眼，不中途循環(huán)，打完進尺立即起鉆，以保證井眼規(guī)則，不出現(xiàn)大肚子井眼現(xiàn)象。

該井為表層定向井，表層造斜定向是與KD481A和KD481B井組各井不碰、不串及有序施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。采用三維繞障技術(shù)，直井段防碰，設(shè)計造斜點以上5m開始定向，防止發(fā)生造斜困難，從而引起井斜滯后的被動局面，主要采取了以下措施：由于地層軟、馬達轉(zhuǎn)速快、定向較為困難，只得降低排量、加大鉆壓，且不采取劃眼措施。對于上部松軟地層來說，沉砂較快，給井下安全帶來了弊端，為防止沉砂卡鉆，在強調(diào)強調(diào)接單根速度的同時，及早調(diào)整泥漿，使其有一定的懸浮力。施工中，井斜角大于45°后，在重力作用下，鉆具在井眼中始終靠向下井壁，形成偏心環(huán)空。由于偏心環(huán)空流速不均勻（寬間隙處阻力小，流速快;窄間隙處阻力大，流速?。?，巖屑易沉向下井壁形成巖屑床。在一定條件下巖屑床會發(fā)生滑移、堆積，特別是停止循環(huán)鉆井液時，巖屑會在下井壁處快速聚集，形成巖屑床，從而對施工造成威脅。在滿足鉆井工藝的條件下，鉆具結(jié)構(gòu)越簡單越好，用加重鉆桿來代替鉆鋌，減小鉆柱與井壁接觸面積，降低二者之間的摩阻。控制流量及環(huán)空返速。流量過小達不到洗井效果;流量過大，則會沖蝕井壁，造成膠結(jié)疏松的礫巖層出現(xiàn)垮塌掉塊或井徑擴大。專門定做了1.5°和1.25°兩種帶直條式偏置扶正塊的單彎動力鉆具，其扶正器尺寸為Φ 440 mm（常規(guī)為Φ438 mm），以增大初始造斜能力。其結(jié)構(gòu)為：扶正塊中心距馬達下端距離900 mm;扶正塊滿眼尺寸為Φ 440mm;扶正塊數(shù)量3 片（比常規(guī)的去掉了彎曲面頂面一塊）;扶正塊底塊有效尺寸為130 mm ×390 mm。由于采用了這種特殊設(shè)計的扶正塊，定向效果很好。[2]

以往海上叢式井施工過程中基本上是采用MWD 無線隨鉆定向技術(shù)，但在淺表層大井眼，易出現(xiàn)脈沖信號難以識別和井徑擴大的問題。在保證足夠的井底攜砂流量的前提下，適當降低排量、加大鉆壓，且不采取劃眼措施。改變技術(shù)參數(shù)后，定向造斜效果很明顯，但是已經(jīng)造成了井身實際軌跡滯后于井身設(shè)計軌跡，為了能夠順利中靶，最大井斜由原先設(shè)計的49.78度變成實際的54.11度，為以后的施工增加了難度，同時也增大了防碰工作的難度。

3結(jié)論與認識

（1）KD481C井組井眼軌跡設(shè)計復雜，定向地層松軟，井與井之間套管的磁干擾嚴重，施工中選用MWD無線隨鉆定向技術(shù)是確保測量數(shù)據(jù)有效、準確計算井眼軌跡和防止井眼相碰的關(guān)鍵。

（2）特殊設(shè)計的塔式動力鉆具和有效的導向鉆進技術(shù)措施確保了淺表層大井眼定向的一次成功;充分利用平臺叢式井組特點，施行表層及油層交叉作業(yè)工藝，提高了鉆井效率;采用優(yōu)質(zhì)聚合物海水鉆井液體系減少了摩阻、穩(wěn)定了井壁，保證了電測及起下鉆的順利施工，減少了井下事故的發(fā)生;從而達到了安全、優(yōu)質(zhì)、快速鉆井的目的。

參考文獻：

[1]陳洪亮.大位移鉆井關(guān)鍵技術(shù)探討及在吉林油田的應(yīng)用.內(nèi)蒙古石油化工.2013

[2]徐全心.大斜度小半徑長穩(wěn)斜段叢式井鉆井技術(shù).江漢石油科技.2009