桩西地区五段制定向井钻井技术研究

吕兴辉等

【摘 要】随着石油行业的发展，由于油气存储和油田开发区域的相对集中，区域化钻井模式和优快钻井技术已经越来越受到人们的重视。近年来由于地质开发的特殊要求，设计采用“直-增-稳-降-直”五段制井身剖面，随着国内钻井技术的发展，如何充分开展优快钻井技术，提高五段制定向井钻井速度，实现钻井行业的提速提效已经受到人们越来越多的重视。

【关键词】桩西地区；五段制；定向井；钻井速度

0 前言

桩西油田区块构造位于济阳坳陷沾化凹陷东北部五号桩洼陷，其主要含油层系为沙河街油层组，储层岩性主要为细砂岩与粉砂岩，油藏类型为常温高压低孔特低渗透构造岩性油藏。近年来由于地质开发的特殊要求，设计采用“直-增-稳-降-直”五段制井身剖面，以往对于施工五段制的井的造斜后钻具组合常采用常规钻具组合，很少考虑加有螺杆钻具的钻具组合形式，由于胜利油田东营组以下受复杂地质条件制约，以及高压喷射钻井条件等限制，常采用PDC+螺杆的钻具组合来提高机械钻速。

1 桩西地区五段制定向井技术难点

1.1 五段制定向井钻井技术难点

桩西地区五段制定向井的井平均井深3300米以上，造斜点都在2100米以下，都是属于中深井，造斜深，钻井目的层位为沙三段、沙四段。五段制定向井钻井主要技术难题如下：

（1）深部地层东营组及以下造斜、增斜和降斜难度；

（2）深部地层地磁倾角对井斜、方位的影响大；

（3）深部地层复合钻井速度较快，但是PDC钻头增斜、降斜困难，用牙轮钻头定向增降斜，机械钻速度慢；

（4）五段制剖面的井身轨迹原因，轨迹不容易控制和携岩困难；

（5）由于井网较密集和工农关系的原因，存在与邻井多口井防碰问题；

（6）深部地层井壁稳定等技术难点。

1.2 五段制定向井钻井技术研究内容

（1）深部地层定向增斜、稳斜和降斜井身轨迹控制技术；

（2）五段制井降摩减扭技术；

（3）PDC钻进定向钻井技术；

（4）五段制定向井复杂预防技术。

2 桩西地区五段制定向井技术对策

近年来五段制定向井在桩西地区进行了25口钻井施工，分析已施工的五段制井资料，找出影响施工速度与安全的因素。并针对五段制定向井钻井工艺特点，区域地质特性，找准引起钻井复杂的本质问题，从钻井技术研究作为切入点，重点研究五段制定向井配套技术，对五段制定向井技术进行深入研究，对预防钻井事故，加快五段制定向井钻井速度，提高经济效益具有十分重要的意义。

2.1 五段制定向井井身轨迹控制技术

五段制剖面定向井井眼轨迹形如“S”，施工具有高摩阻、大扭矩、易出键槽、携砂困难等特点，施工难度较大，由于地质开发的特殊要求，设计采用“直-增-稳-降-直”五段制井身剖面，[1]经过近年来在桩西地区的施工经验总结各施工井段钻具组合如下：

（1）直井段：钟摆钻具组合，高转速打吊结合；

（2）增斜段：PDC+动力钻具或牙轮+动力钻具；

（3）稳斜段：钻头+动力钻具+欠尺寸扶正器；

（4）降斜段：PDC+直螺杆+钻铤+扶正器；

由于定向段牙轮+动力钻具定向钻时慢，极大的制约了钻井速度，降斜段PDC+动力钻具在硬地层，定向慢、易憋泵也影响了机械钻速，因此我们优选PDC钻头+直螺杆+钻铤+扶正器+钻铤+扶正器的钻具组合：机械钻速是常规钻具的2～4倍；双扶结构，方位稳定；降斜段和直井段一趟钻完成。

经过多口井的验证：以往的“动力钻具+牙轮”定向，钻时慢，极大地限制了五段制定向井的钻进速度，降斜段采用“四翼PDC钻头+直螺杆+钻铤+扶正器”钻具组合，即满足降斜要求，同时能明显提高机械钻速，此降斜钻具组合在砂岩地层降斜率9°～12°/100m，泥岩地层6°～8°/100m，在新区块中降斜规律不同可能需要调整。五段制定向井提前优化井身轨迹，确保降斜率和降斜段符合该地层降斜规律，保证稳斜段足够的水平位移完成中靶。

2.2 五段制定向井降摩减扭技术

五段制定向井钻井重点降低钻柱摩阻扭矩和机械作用扭矩，其控制摩阻扭矩方法是优化井身结构剖面和增加钻井液润滑性能和清洁度。

摩阻扭矩值的影响因素及摩阻和扭矩值控制[2]：

五段制定向井剖面曲线类型的选择、钻井液的润滑性、钻井液的携带能力和井眼的清洁度主要影响因素，必须控制好以下几个方面：

①优选井身轨道剖面；

②控制井眼轨迹的圆滑度；

③保证泥浆具有良好的润滑性；

④保证井眼的清洁度。

2.3 五段制定向井钻井复杂预防技术

五段制定向井最易出现的事故与复杂有以下几个方面：①键槽卡钻和拔卡；②粘附卡钻；③扭断钻具；④起下钻困难

在施工中我们重点采用了措施包括：一是针对五段制定向井的特点，采用带扶正器柔性钻具并简化钻具结构；二是严格操作规程，保证轨迹圆滑，把扭矩和摩阻控制在理想范围内；三是使用高强度钻具及时倒换，防止钻具事故[3]；四是定时搞短起下钻对岩屑床进行机械消除；五是优化钻井液性能。通过五段制定向井复杂和事故的预防和处理技术，2014年五段制定向井故障复杂损失同往年相比减少32%。

3 结论

（1）“螺杆+PDC”复合钻进技术在“五段制”定向井的施工中有效的提高了机械钻速，缩短了钻井周期，节约了钻井成本，给该地区同类型井的施工提供了模式。

（2）由于“五段制”定向井复合钻进使用的钻具组合刚性较小，并且在钻井过程中复合和滑动钻进技术交替使用，结合带扶正器的降斜钻具，可以扩大井眼、修理井壁，保证了完井作业的顺利，防止井下事故的发生。

[责任编辑：汤静]