大位移定向井施工中的難點(diǎn)分析及對策探討

邸濤

摘要：在大位移定向井施工中，由于井斜角大、穩(wěn)斜段長、水平位移大等施工特點(diǎn)，導(dǎo)致鉆井施工中存在很多技術(shù)難點(diǎn)，因此文章以P47區(qū)塊施工的大位移定向井為例，進(jìn)行了該區(qū)塊大位移定向井施工難點(diǎn)分析，并從應(yīng)用高性能鉆井液體系、優(yōu)選井眼軌跡控制工具、強(qiáng)化施工參數(shù)與固控設(shè)備使用、短起下和劃眼等措施方面提出了相應(yīng)的技術(shù)對策，對施工同類型大大位移定向井安全鉆井施工具有一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：大位移定向井；施工難點(diǎn)；技術(shù)對策；P47區(qū)塊

P47鉆井區(qū)塊位于SL盆地北部，區(qū)域內(nèi)地勢比較平坦，多沼澤與湖泊，限制了該區(qū)塊的開發(fā)。隨著鉆井技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，在該區(qū)塊部署定向井P47-X1井進(jìn)行開發(fā)取得了比較好的經(jīng)濟(jì)效果，但是在隨后部署的大位移定向井P47-X2井和P47-X3井在鉆井施工過程中使用常規(guī)鉆井技術(shù)都不同程度地出現(xiàn)了井下事故復(fù)雜情況，導(dǎo)致2口井因事故復(fù)雜而使井眼報廢，不得不填井重新鉆探，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

1 大位移定向井鉆井施工難點(diǎn)分析

1.1施工摩阻大

P47區(qū)塊部署的P47-X2井和P47-X3井設(shè)計的完鉆井深分別為2844m和2549m，井底水平位移分別為2234m和1933m，水垂比分別為1.8和1.6。在這樣大的水平位移條件下進(jìn)行定向井施工，最重要的問題就是施工摩阻的不斷增大，特別是在葡47-斜2井的施工中表現(xiàn)更為明顯，在該井定向完成后，井斜角達(dá)到78.5°進(jìn)行穩(wěn)斜鉆進(jìn)，當(dāng)鉆井至井深1988.5m的時候，井底水平位移為1135.7m，此時的施工摩擦阻力上提為250KN，下放為200KN，還算比較正常，但是隨著井深的不斷延伸和井底水平位移的不斷延長，到井深2288.5m的時候，井底水平位移為1385.2m，此時的施工摩擦阻力上提為450KN，下放為390KN，摩擦阻力增加明顯，導(dǎo)致施工的鉆壓不能有效傳遞給鉆頭，機(jī)械鉆速特別低，常有上提下放鉆具阻卡情況發(fā)生。

1.2井壁不穩(wěn)定

在該區(qū)塊部署的2口大位移定向井的表層套管下深都只有300m，從300m至完鉆井深都為裸眼井段，分別為2544m和2249m，在這一裸眼井段中以此穿越的地層為嫩江組、姚家組和青山口組，在這三個地層中都存在大段的泥巖地層，特別是青山口組地層的泥巖中伊利石和蒙脫石含量占總組分的45%，很容易吸水膨脹，使井壁失去穩(wěn)定性，造成起下鉆阻卡，引起井下事故復(fù)雜發(fā)生。

1.3井眼軌跡控制困難

隨著穩(wěn)斜井段不斷地增長，施工摩阻的也不斷增大，使用常規(guī)的MWD隨鉆儀器+螺桿鉆具進(jìn)行定向施工中工具面出現(xiàn)漂移現(xiàn)象，而且調(diào)整非常困難，不能有效控制井眼軌跡，同時鉆壓不能夠加到鉆頭上，使鉆具出現(xiàn)自鎖現(xiàn)象，沒有施工進(jìn)尺，不能正常鉆進(jìn)施工。

1.4容易形成巖屑床

各項(xiàng)研究資料都表明，隨著井斜角不斷地增大，鉆具會在井眼中形成偏心環(huán)空，使鉆頭破碎的巖屑上返越來越困難，在下井壁會形成巖屑堆積而形成巖屑床，隨著巖屑床厚度的不斷增加，會使起下鉆具發(fā)生阻卡的情況，發(fā)生井下復(fù)雜。

2大位移定向井鉆井施工技術(shù)對策

2.1應(yīng)用高性能鉆井液體系

鉆井液被稱為鉆井的血液，其性能的好壞直接關(guān)系到鉆井施工的成敗。在P47-X2井和P47-X3井重新鉆探的施工中，為了保證鉆井施工的成功，應(yīng)用了性能穩(wěn)定的高性能鉆井液體系。為了保證該鉆井液體系具有良好的潤滑性能，降低施工的摩阻和扭矩，對鉆井液體系中的潤滑劑進(jìn)行了重新優(yōu)選，打破應(yīng)用單一液體潤滑劑的局限，優(yōu)選后以固體潤滑劑石墨和液體潤滑性環(huán)保油為主要潤滑性，保證鉆井液的摩阻系數(shù)在0.1以下，為降低施工摩阻，提高施工效率，減少井下事故復(fù)雜提供保證。同時詳細(xì)研究該區(qū)域的測井資料，特別是地層的破裂壓力、坍塌壓力和孔隙壓力，設(shè)計合適的鉆井液施工密度，從物理上以鉆井液密度平衡地層壓力的方法來保證井壁穩(wěn)定，選用FA368高效鉆井液抑制劑，從化學(xué)角度降低鉆井液的高溫高壓失水，保證小于4ml，減小泥巖井段的水化膨脹率，保證井壁穩(wěn)定。

2.2 選用先進(jìn)工具控制井眼軌跡

為了有效控制井眼軌跡，使井眼軌跡更加光滑，在定向井段和穩(wěn)斜井段初期選用MWD隨鉆儀器+單彎螺桿鉆具進(jìn)行井眼軌跡控制，鉆具組合為：Φ215.9mm鉆頭+Φ172mm（1.0°）螺桿（下部帶210mm螺扶）+Φ210mm螺扶+Φ172mmMWD+Φ165mm鉆鋌×60m +Φ127mm斜坡加重鉆桿×90m+Φ127mm斜坡鉆桿。造斜率15.0°-20.0°/100m，該套鉆具組合能夠滿足鉆井設(shè)計中規(guī)定的造斜率。

隨著鉆井施工的不斷持續(xù)，施工的摩阻也會越來大，使用上述鉆具組合出現(xiàn)了工具面難以擺正，定向困難的情況，因此需要更換井眼軌跡控制工具，實(shí)現(xiàn)對井眼軌跡的精確控制，選用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆具工具進(jìn)行施工。鉆具組合為：Φ215.9mm5刀翼PDC鉆頭+Φ172mm旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向頭+Φ172mmLWD+Φ165mm鉆鋌×60m +Φ127mm斜坡加重鉆桿×90m+Φ127mm斜坡鉆桿。螺桿鉆具只能在鉆具不動的情況下才能調(diào)整井斜角和方位角，而旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具與螺桿鉆具相比可以在旋轉(zhuǎn)的條件下對施工中的井斜角和方位角，這樣就可以實(shí)現(xiàn)井眼軌跡精確控制。

2.3其它配套技術(shù)措施

（1）強(qiáng)化施工參數(shù)

在2口井重新施工過程中，對施工中的轉(zhuǎn)速和排量等施工參數(shù)進(jìn)行進(jìn)一步強(qiáng)化。在旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)的情況下施工轉(zhuǎn)速不低于120r/min，排量不低于34L/s，高轉(zhuǎn)速、大排量能夠使鉆井液中的巖屑能夠充分地攪動起來，隨著鉆井液返出到地面，這樣既能夠使井眼更加清潔，減少巖屑床的形成，同時也能夠降低鉆井液中的固相含量，從而降低鉆井施工過程中的鉆具與井壁之間的摩擦阻力，減少復(fù)雜發(fā)生。

（2）強(qiáng)化固控設(shè)備的使用

P47-X2井和P47-X3井兩口井重新鉆井施工過程中強(qiáng)化了振動篩、除砂器、除泥器和離心機(jī)等鉆井液固控設(shè)備的使用率，其中振動篩、除砂器、除泥器的使用率達(dá)到100%，離心機(jī)的使用率達(dá)到90%以上，同時將振動篩的篩布目數(shù)由80目更換為120目，這樣做的目的就是要把鉆井液從井筒中攜帶出來的巖屑和有害固相含量及時地清除出去，保證鉆井液的凈化率，降低施工摩阻。

（3）及時進(jìn)行劃眼與短起下鉆

每施工一個單根進(jìn)行劃眼2-3遍，可最大限度地修整井壁，保證井眼光滑。同時每鉆進(jìn)200-250m進(jìn)行短起下鉆300-400m，破壞已經(jīng)形成的巖屑床。在短起下鉆過程中要嚴(yán)格地控制起鉆和下鉆的速度，避免因起鉆抽吸和下鉆壓力激動而引起井壁失穩(wěn)，發(fā)生復(fù)雜。

3結(jié)論

（1）在大位移定向井的施工，一定要保證鉆井液具有良好的潤滑性、流變性、低失水和攜帶懸浮巖屑的能力，這樣才能保證井眼清潔和井壁穩(wěn)定。

（2）針對大位移定向井后期施工摩阻較大，常規(guī)井眼軌跡控制工具難以實(shí)現(xiàn)井眼軌跡精確控制的實(shí)際，應(yīng)用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具可以很好地解決這一問題，實(shí)現(xiàn)了井眼軌跡精確控制，保證了準(zhǔn)確中靶。

（3）在鉆井施工中要應(yīng)用好相應(yīng)的固控設(shè)備，強(qiáng)化各項(xiàng)技術(shù)措施的落實(shí)，這樣才能保證井下安全。

參考文獻(xiàn)

[1]]蘇義腦，竇修榮.大位移井鉆井概況、工藝難點(diǎn)和對工具儀器的要求[J].石油鉆采工藝，2003，25（1）：6-10.

[2]唐志軍.常規(guī)裝備施工大位移井鉆井技術(shù)[J].西部鉆探工程[J].2001，69（2）：48-49.

（作者單位：大慶鉆探工程公司鉆井二公司）