坨深斜401井钻井关键技术

曲其勇

(中国石化胜利石油工程有限公司钻井工艺研究院，山东 东营 257000)

坨深斜401井位于胜利油田济阳坳陷东营凹陷胜北断层上升盘坨深401砂体较高部位，研究区砂砾岩体夹持在厚层的生油岩中，非常有利于油气的聚集。该井所属目的层位为沙河街组四段致密砂砾岩油藏，非均质强，压力系数低，可钻性差，钻井效率较低。通过本井钻探将进一步了解坨深斜401井区沙四段含油气情况，成功后将大大拓宽陡坡带盐下砂砾岩体的勘探规模。

1 技术难点

根据区块地质特点、地层压力及钻完井工艺要求，以安全、高效、优质钻井和保护油气层及高效开采为原则，该井采用四开井身结构设计。为了实现钻探目的，过靶后要求垂直钻进，故该井设计为“直－增－稳－降－稳”的五段制定向井。在钻井过程中，面临的难点问题有:

(1)邻井多，防碰形势严峻。该井属于老区勘探井，区域内井网密集、邻井多、间距小，防碰间距50m内防碰井多达7口，其中最小防碰距离仅为10.44m，且几口老井的井眼轨迹数据不完整或欠准确，部分井的实钻轨迹不确定，防碰形势非常严峻。

(2)二开裸眼段长，后期摩阻大，托压严重，定向困难。该井二开裸眼段长达2575m，自造斜点开始钻具整体躺在井壁上，且与井壁间的作用力随着井斜增大而增大，钻具与井壁间将会产生较大的摩阻，给后期定向造成一定的困难。

(3)该井为五段制井身结构，易发生套管磨损情况。该井井型为“直－增－稳－降－稳”，钻进过程中，在增斜段、降斜段以及全角变化率较大的井段易发生钻具严重磨损套管的情况，有磨穿套管的风险。

(4)部分井段岩性致密，可钻性差，钻井效率低。该井沙河街组四段下部岩性致密，可钻性差，钻时慢，钻井效率低，复合钻进井斜增长较快，定向困难，井身轨迹不易控制，且沙河街组四段下部为小井眼钻进，有卡钻风险。

2 钻井关键技术

2.1 邻井防碰技术

结合本井邻井多，井间距离小，防碰形势严峻的特点，采取了以下措施:①尽可能收集齐全邻井实钻数据并进行防碰扫描，重点对距离较近的井做防碰图，钻进过程中严密监控，及时预警和采取绕障措施。②直井段预定向防碰绕障，下入牙轮钻头配合单弯动力钻具、MWD进行二开直井段施工，严密监控实钻轨迹并根据防碰需要分别在394.59m和443.98m处预定向5m和9.5m，实现了对重点防碰井的绕障。③钻进过程中注意转盘扭矩变化，观察有无蹩跳现象，发现异常立即上提钻具并分析原因，必要时起钻测井底情况。

2.2 轨迹控制技术

优选钻具组合是钻井提速提效和优质高效控制井眼轨迹的关键。该井二开造斜段钻具组合为“Φ311.2mm钻头+Φ216mm单弯动力钻具+Φ203 mm无磁钻铤+MWD+Φ127mm加重钻杆+Φ127 mm斜坡钻杆”，定向段使用1.5°单弯动力钻具，稳斜段使用1.25°单弯动力钻具。自井深1200m造斜结束后至2014.5m全部为复合钻进，轨迹控制效果良好。针对二开后期复合钻进井斜增长较快的问题，在之前钻具组合的基础上，在动力钻具上部增加Φ309 mm欠尺寸扶正器，稳斜效果较好，大大减少了滑动钻进的比例，自井深2014.6m至2945m滑动钻进33.62m，复合段滑动钻进比例为2%。

三开降斜段使用“Φ215.9mm三牙轮钻头+双母接头+转换接头+回压凡尔+MWD坐键接头+Φ158mm无磁钻铤+转换接头+165mm钻铤×3根+Φ127mm加重钻杆+Φ127mm钻杆”的常规钻具组合，省却了导向钻具滑动钻进的环节，提高了综合钻井效率;且井身轨迹控制良好。三开直井段钻遇盐膏岩层集中段，下入耐盐直螺杆复合钻进，必要时下入耐盐单弯螺杆调整井斜，提高了机械钻速。

2.3 优选高效PDC钻头

针对沙四段下部岩性致密和可钻性差的特点，通过对返出岩屑和钻头使用情况分析、总结，研发出了更加适合该地层的新型高效 PDC钻头——QP6157MJ，该钻头是一种短抛物线冠部胎体3喷嘴6刀翼PDC钻头，采用13.4mmPDC复合片，应用CAD优化设计技术布置成刀翼式结构。中密度布齿，大排屑槽水力结构，适用于钻进软－中硬地层。进入沙四段下部后，自井深4276.78m开始使用GFBD68H16FX1/222PDC钻头钻进，当钻进至井深4304m时复合钻进基本无进尺，钻头寿命到期，本趟钻纯钻时间为32.5h。4325～4390m井段使用PQ6157MJPDC钻头钻进，纯钻时间为83.5h。在同地层同岩性的条件下，使用PQ6157MJPDC钻头后纯钻时间增加，钻头寿命延长，起下钻次数减少。

2.4 钻井液技术

坨深斜401井钻遇多套断层，针对其易塌易漏的特点，采用低固相封堵防塌钻井液体系，在钻进时加入2%的随钻堵漏剂，同时加入AP－1，维持钻井液有较高的抑制能力，加入2%ZX－8、3%超细碳酸钙提高钻井液封堵防塌能力，补充磺化酚醛树脂，进一步改善滤饼质量，降低高温高压滤失量，保证井壁稳定，根据摩阻大小，及时补充白油润滑剂、固体润滑剂，做好防黏卡工作。

针对该井沙四段钻遇盐膏层集中段，在盐膏层前150m将钻井液转化为欠饱和盐水聚磺钻井液，并逐步转换为饱和盐水体系，并加足各种抗温、抗钙、抗盐处理剂，保持适当的滤失量和优质的造壁性能，防盐膏侵，防扩径。

2.5 套管防磨技术

该井为四开井，每个井段都要下入套管，在斜井段钻进过程中，由于钻具自身重力的作用，钻具整体紧贴下井壁，而钻杆接头又作为钻具支撑点与套管长期直接接触，在钻杆接头与套管间形成较大的作用力，钻进及起下钻过程中极易造成套管磨损，同时也会增大摩阻和复合钻进时的扭矩。由于该井为“直－增－稳－降－稳”的五段制定向井，在井眼轨迹拐点处最易造成套管磨损严重的情况。为此，该井采取2种套管防磨措施:一是优选胜利油田FM系列防磨接头，该防磨接头采用高强度硬质合金结构钢加工制造，强度符合要求，还采用硬质合金摩擦副，钻井液开式润滑，结构简单，寿命长、风险小，可安全使用。经过优化其安装位置变旋转接触为非旋转接触［1］，从而避免了钻柱旋转磨损套管，另外，由于摩擦副的摩擦系数非常低，也大幅度地降低了钻井扭矩。二是优选减磨剂并提高钻井液润滑性。通过对多种减磨剂试验对比分析，发现在钻井液中加入适量的(2%～3%)的AFC7101减磨剂能较好地减小钻进与起下钻过程中钻杆对套管的磨损，并且对钻井液性能基本无影响，起到了很好的套管防磨作用。向钻井液中加入润滑剂，提高钻井液润滑性也是减轻套管磨损的重要措施之一［2］。

2.6 随钻测量技术

二开造斜段选用国产QDT随钻测量系统监测井斜、方位、场强等参数，该系统整体轻便，信号稳定，抗干扰强，适合井深3000m以上的随钻测量任务。但三开后随着井深的增加，井底压力、温度不断升高，井底环境较为恶劣，条件较为复杂，国产仪器无法正常工作，遂选用进口QDT随钻测量系统，该系统的优点是耐高温、高压、信号稳定性好，适合井下条件复杂的深井作业。大部分国产MWD仪器最大工作温度为150℃，最大工作压力为138MPa，而该系统最大工作温度为175℃，极限温度可达180℃，最大工作压力为172MPa，自该系统下井使用后信号稳定，零故障发生，出色地完成了下部井段的随钻测量任务。

3 实钻效果

坨深斜401井完钻井深4413m，水平位移922.40m，最大井斜34.90°，平均井径扩大率6.32%，钻井平均机械钻速3.97m/h，节省钻井周期7.87d，达到了优快钻进和井壁保护的目的，安全顺利地完成了该井施工。

通过钻具组合优选及高效PDC钻头研发等一系列钻井技术的综合应用，实现了井眼轨迹高效控制、钻井提速提效的目的，设计轨道与实钻轨迹见图1。

图1 坨深斜401井设计轨道与实钻轨迹

4 结论及建议

(1)使用牙轮钻头配合动力钻具和随钻测量仪器降低了与邻井相碰的风险，FM系列防磨接头配合减磨剂的使用优于单一方案，对套管防磨有很好的效果，减少了井下复杂情况的发生。

(2)采用“牙轮钻头+钻铤+加重钻杆”常规钻具组合，不仅能够满足设计降斜率，并且方位比较稳定，省却了滑动钻进时间，提高了综合钻井效率;同时性能优良的钻井液、高效PDC钻头及抗高温随钻测量仪器等的使用是该井高效施工的有力保障。

(3)通过坨深斜401井的施工，初步形成了包括老区防碰、优选钻具组合、钻井液、套管防磨以及随钻测量等在内的一系列钻井技术，为以后研究区“五段制”定向井的施工积累了丰富的经验。

［1］崔海林，唐洪林，闫振来，等.鱼骨状水平分支井建35－支平1井钻井技术［J］.石油钻探技术，2010，38(2):26.

［2］吴建忠.套管防磨技术在西南深井中的应用研究［J］.石油矿场机械，2014，43(1):84-87.