大位移定向井施工中的难点分析及对策探讨

邸涛

摘要：在大位移定向井施工中，由于井斜角大、稳斜段长、水平位移大等施工特点，导致钻井施工中存在很多技术难点，因此文章以P47区块施工的大位移定向井为例，进行了该区块大位移定向井施工难点分析，并从应用高性能钻井液体系、优选井眼轨迹控制工具、强化施工参数与固控设备使用、短起下和划眼等措施方面提出了相应的技术对策，对施工同类型大大位移定向井安全钻井施工具有一定的指导意义。

关键词：大位移定向井；施工难点；技术对策；P47区块

P47钻井区块位于SL盆地北部，区域内地势比较平坦，多沼泽与湖泊，限制了该区块的开发。随着钻井技术的不断发展进步，在该区块部署定向井P47-X1井进行开发取得了比较好的经济效果，但是在随后部署的大位移定向井P47-X2井和P47-X3井在钻井施工过程中使用常规钻井技术都不同程度地出现了井下事故复杂情况，导致2口井因事故复杂而使井眼报废，不得不填井重新钻探，造成了巨大的经济损失。

1 大位移定向井钻井施工难点分析

1.1施工摩阻大

P47区块部署的P47-X2井和P47-X3井设计的完钻井深分别为2844m和2549m，井底水平位移分别为2234m和1933m，水垂比分别为1.8和1.6。在这样大的水平位移条件下进行定向井施工，最重要的问题就是施工摩阻的不断增大，特别是在葡47-斜2井的施工中表现更为明显，在该井定向完成后，井斜角达到78.5°进行稳斜钻进，当钻井至井深1988.5m的时候，井底水平位移为1135.7m，此时的施工摩擦阻力上提为250KN，下放为200KN，还算比较正常，但是随着井深的不断延伸和井底水平位移的不断延长，到井深2288.5m的时候，井底水平位移为1385.2m，此时的施工摩擦阻力上提为450KN，下放为390KN，摩擦阻力增加明显，导致施工的钻压不能有效传递给钻头，机械钻速特别低，常有上提下放钻具阻卡情况发生。

1.2井壁不稳定

在该区块部署的2口大位移定向井的表层套管下深都只有300m，从300m至完钻井深都为裸眼井段，分别为2544m和2249m，在这一裸眼井段中以此穿越的地层为嫩江组、姚家组和青山口组，在这三个地层中都存在大段的泥岩地层，特别是青山口组地层的泥岩中伊利石和蒙脱石含量占总组分的45%，很容易吸水膨胀，使井壁失去稳定性，造成起下钻阻卡，引起井下事故复杂发生。

1.3井眼轨迹控制困难

随着稳斜井段不断地增长，施工摩阻的也不断增大，使用常规的MWD随钻仪器+螺杆钻具进行定向施工中工具面出现漂移现象，而且调整非常困难，不能有效控制井眼轨迹，同时钻压不能够加到钻头上，使钻具出现自锁现象，没有施工进尺，不能正常钻进施工。

1.4容易形成岩屑床

各项研究资料都表明，随着井斜角不断地增大，钻具会在井眼中形成偏心环空，使钻头破碎的岩屑上返越来越困难，在下井壁会形成岩屑堆积而形成岩屑床，随着岩屑床厚度的不断增加，会使起下钻具发生阻卡的情况，发生井下复杂。

2大位移定向井钻井施工技术对策

2.1应用高性能钻井液体系

钻井液被称为钻井的血液，其性能的好坏直接关系到钻井施工的成败。在P47-X2井和P47-X3井重新钻探的施工中，为了保证钻井施工的成功，应用了性能稳定的高性能钻井液体系。为了保证该钻井液体系具有良好的润滑性能，降低施工的摩阻和扭矩，对钻井液体系中的润滑剂进行了重新优选，打破应用单一液体润滑剂的局限，优选后以固体润滑剂石墨和液体润滑性环保油为主要润滑性，保证钻井液的摩阻系数在0.1以下，为降低施工摩阻，提高施工效率，減少井下事故复杂提供保证。同时详细研究该区域的测井资料，特别是地层的破裂压力、坍塌压力和孔隙压力，设计合适的钻井液施工密度，从物理上以钻井液密度平衡地层压力的方法来保证井壁稳定，选用FA368高效钻井液抑制剂，从化学角度降低钻井液的高温高压失水，保证小于4ml，减小泥岩井段的水化膨胀率，保证井壁稳定。

2.2 选用先进工具控制井眼轨迹

为了有效控制井眼轨迹，使井眼轨迹更加光滑，在定向井段和稳斜井段初期选用MWD随钻仪器+单弯螺杆钻具进行井眼轨迹控制，钻具组合为：Φ215.9mm钻头+Φ172mm（1.0°）螺杆（下部带210mm螺扶）+Φ210mm螺扶+Φ172mmMWD+Φ165mm钻铤×60m +Φ127mm斜坡加重钻杆×90m+Φ127mm斜坡钻杆。造斜率15.0°-20.0°/100m，该套钻具组合能够满足钻井设计中规定的造斜率。

随着钻井施工的不断持续，施工的摩阻也会越来大，使用上述钻具组合出现了工具面难以摆正，定向困难的情况，因此需要更换井眼轨迹控制工具，实现对井眼轨迹的精确控制，选用旋转导向钻具工具进行施工。钻具组合为：Φ215.9mm5刀翼PDC钻头+Φ172mm旋转导向头+Φ172mmLWD+Φ165mm钻铤×60m +Φ127mm斜坡加重钻杆×90m+Φ127mm斜坡钻杆。螺杆钻具只能在钻具不动的情况下才能调整井斜角和方位角，而旋转导向工具与螺杆钻具相比可以在旋转的条件下对施工中的井斜角和方位角，这样就可以实现井眼轨迹精确控制。

2.3其它配套技术措施

（1）强化施工参数

在2口井重新施工过程中，对施工中的转速和排量等施工参数进行进一步强化。在旋转钻进的情况下施工转速不低于120r/min，排量不低于34L/s，高转速、大排量能够使钻井液中的岩屑能够充分地搅动起来，随着钻井液返出到地面，这样既能够使井眼更加清洁，减少岩屑床的形成，同时也能够降低钻井液中的固相含量，从而降低钻井施工过程中的钻具与井壁之间的摩擦阻力，减少复杂发生。

（2）强化固控设备的使用

P47-X2井和P47-X3井两口井重新钻井施工过程中强化了振动筛、除砂器、除泥器和离心机等钻井液固控设备的使用率，其中振动筛、除砂器、除泥器的使用率达到100%，离心机的使用率达到90%以上，同时将振动筛的筛布目数由80目更换为120目，这样做的目的就是要把钻井液从井筒中携带出来的岩屑和有害固相含量及时地清除出去，保证钻井液的净化率，降低施工摩阻。

（3）及时进行划眼与短起下钻

每施工一个单根进行划眼2-3遍，可最大限度地修整井壁，保证井眼光滑。同时每钻进200-250m进行短起下钻300-400m，破坏已经形成的岩屑床。在短起下钻过程中要严格地控制起钻和下钻的速度，避免因起钻抽吸和下钻压力激动而引起井壁失稳，发生复杂。

3结论

（1）在大位移定向井的施工，一定要保证钻井液具有良好的润滑性、流变性、低失水和携带悬浮岩屑的能力，这样才能保证井眼清洁和井壁稳定。

（2）针对大位移定向井后期施工摩阻较大，常规井眼轨迹控制工具难以实现井眼轨迹精确控制的实际，应用旋转导向钻井工具可以很好地解决这一问题，实现了井眼轨迹精确控制，保证了准确中靶。

（3）在钻井施工中要应用好相应的固控设备，强化各项技术措施的落实，这样才能保证井下安全。

参考文献

[1]]苏义脑，窦修荣.大位移井钻井概况、工艺难点和对工具仪器的要求[J].石油钻采工艺，2003，25（1）：6-10.

[2]唐志军.常规装备施工大位移井钻井技术[J].西部钻探工程[J].2001，69（2）：48-49.

（作者单位：大庆钻探工程公司钻井二公司）