大斜度定向井施工技術(shù)探討

張東

摘要：通過對182-X154井施工難點的分析，對施工中的井眼軌跡控制、井下事故復(fù)雜預(yù)防技術(shù)進行了深入探討，對施工同類型井具有一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：施工難點;軌跡控制;安全鉆井

P182-X154井是部署在松遼盆地中央坳陷區(qū)三肇凹陷永樂向斜西翼的一口大斜度定向井，設(shè)計斜深2057.00m，最大井斜69.07°，垂深1276.70m，水平位移1357.30m，水垂比1.12。

1 施工難點分析

施工中存在以為難點：

（1）大井眼造斜，上部地層松軟，造斜率難以保證。

（2）穩(wěn)斜井段長，井斜大，鉆進過程中摩阻扭矩大，易發(fā)生鉆具事故。

（3）穩(wěn)斜井段長，井斜大，返砂困難，易形成巖屑床，造成井下復(fù)雜。

（4）靶點多，靶區(qū)要求高，軌跡控制難度大。

（5）裸眼井段長，降斜段滑動鉆進托壓，機械鉆速低，易發(fā)生粘卡。

2井眼軌跡控制技術(shù)

2.1增斜段軌跡控制技術(shù)

為了便于施工，使井眼軌跡更加平穩(wěn)圓滑，對原井眼軌跡設(shè)計進行修正設(shè)計，提前50m定向造斜，井眼曲率由原來的6°/30m降低到5°/30m，更便于施工，增強現(xiàn)場可操控性。鉆具組合如下：Φ311.2mm鉆頭+Φ216mm螺桿（單彎雙扶1.25°）+MWD+Φ178mm鉆鋌6根+Φ127mm加重鉆桿20根+Φ127mm鉆桿;

鉆進參數(shù)：鉆壓2-4t，轉(zhuǎn)速40rpm，排量55l/s

初始造斜先連續(xù)定向3個單根，摸清螺桿在該地層的實際造斜率，然后詳細(xì)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。每一個測點都進行詳細(xì)計算，采用滑動和復(fù)合鉆進相結(jié)合方式，對井眼軌跡進行精確控制，至井深765m，井斜68.7°，方位86.05°，一開完鉆。

2.2穩(wěn)斜段軌跡控制技術(shù)

二開主要進行穩(wěn)斜與降斜施工，在穩(wěn)斜段施工中，選用0.75°單彎雙扶正器螺桿，增強穩(wěn)平效果;鉆頭選用四刀翼R4624鉆頭，相比五刀翼鉆頭在相同鉆壓下，能增大破巖能量，提高機械鉆速。鉆具組合如下：Φ215.9mm鉆頭+Φ172mm螺桿（單彎雙扶0.75°）+MWD+Φ178mm鉆鋌3根+Φ127mm加重鉆桿24根+Φ127mm鉆桿

鉆進參數(shù)：鉆壓2-5t，轉(zhuǎn)速40rpm，排量37l/s

該鉆具組合在嫩江組二段鉆進中，呈現(xiàn)微降斜趨勢，降斜率為2°/100m，所以施工中每2-3個單根定向上挑2m，保證井斜穩(wěn)定在可控范圍內(nèi)。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(dá)到穩(wěn)斜目的。

2.3降斜段軌跡控制技術(shù)

鉆進至井深1860.00m起鉆更換LWD進行降斜施工，同時為了更好的控制井眼軌跡，增加現(xiàn)場井眼軌跡控制可操控性，將穩(wěn)斜段的0.75°單彎雙扶螺桿更換為1°單彎單扶螺桿鉆具，鉆具組合如下：Φ215.9mm鉆頭+Φ172mm螺桿（單彎單扶1°）+LWD+Φ178mm鉆鋌3根+Φ127mm加重鉆桿24根+Φ127mm鉆桿

鉆進參數(shù)：鉆壓2-5t，轉(zhuǎn)速40 rpm，排量37l/s

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。

3安全鉆井技術(shù)

3.1井眼清潔技術(shù)

大斜度井定向井鉆進過程巖屑在自重作用下向下井壁沉積，很容易形成巖屑床。巖屑上返過程中路程很長，巖屑被磨得很細(xì)，很難從鉆井液中清除，鉆進過程中隨時監(jiān)測震動篩返砂情況，采取有力技術(shù)措施攜帶巖屑，清除巖屑床。

（1）足夠排量和鉆井液良好流變性攜帶巖屑

采用F1300鉆井泵Φ170mm缸套鉆進，排量保持在34l/s以上，保證環(huán)空上返速度在1.5m/s左右，實現(xiàn)紊流攜巖。適當(dāng)增加鉆井液的流變性能以滿足懸浮、攜砂能力，在現(xiàn)場施工中，鉆井液的動塑比一直控制在0.5以上。

（2）高效固相控制設(shè)備清除巖屑

大斜度定向井巖屑上返過程中路程很長，巖屑被磨得很細(xì)，很難從鉆井液中清除，所以P182-X154井采用4級固控設(shè)備，二臺振動篩全部更換為160目篩布，并配置高速離心機，及時清除鉆井液中有害固相含量，保證井眼凈化。

（3）勤劃眼和短起下鉆制度

每打完一個單根都要劃眼3遍，堅持鉆進150-200m短起下300-400m，短起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減磨降扭技術(shù)

（1）應(yīng)用減磨降扭接頭，減磨接頭安裝在鉆桿接頭處，外套（非旋轉(zhuǎn)）與套管內(nèi)壁接觸，而心軸與鉆桿一起旋轉(zhuǎn)。外套僅在套管內(nèi)滑動，因而與套管內(nèi)壁不產(chǎn)生相當(dāng)轉(zhuǎn)動，減少了套管的磨損。由于心軸與非旋轉(zhuǎn)外套摩擦副的動摩擦系數(shù)較小，獨有的鉆井液自潤滑性，從而達(dá)到減小扭矩傳遞損失，對保護套管和鉆桿之間磨損起到很好的保護作用。

（2）調(diào)整泥漿性能，降低鉆柱與井壁之間的摩擦系數(shù)，降低泥漿失水，降低泥餅厚度，從而降低了摩阻扭矩。

（3）凈化井眼，破壞巖屑床，可降低鉆柱與井壁之間的摩擦系數(shù)，從而大幅度的降低扭矩和摩擦阻力。扭矩和摩擦阻力的變化很大程度上提示著井眼的凈化程度，據(jù)此可以決定是否采用適當(dāng)?shù)拇胧﹥艋邸?/p>

3.3井壁穩(wěn)定技術(shù)

在大斜度定向井中，井壁圍巖除受徑向、切向和垂直向應(yīng)力外，還承受著剪切應(yīng)力的作用，此外還受抽吸壓力，激動壓力的影響。P182-X154井施工中Φ215.9mm井眼控制失水量小于4mL，使井壁形成薄而堅韌的泥餅，嚴(yán)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）在靶區(qū)要求嚴(yán)格的情況下，施工前優(yōu)化設(shè)計，施工中勤發(fā)現(xiàn)、勤測量、勤分析、勤計算、勤調(diào)整，實現(xiàn)了對井眼軌跡的精確控制。

（2）在穩(wěn)斜段應(yīng)用0.75°雙扶螺桿鉆具，通過調(diào)整鉆進參數(shù)，能夠達(dá)到穩(wěn)斜目的。

（3）施工中通過調(diào)整泥漿性能，配以合理的安全技術(shù)措施，保證了大斜度定向井的安全施工。

（4）P182-X154大斜度定向井的鉆探成功，為今后施工同類型的提高了可借鑒經(jīng)驗。

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.