苏里格南道达尔区块定向井提速问题分析及解决措施

谷长雄，张 润，杨志军，刘武华，武彩霞

（西部钻探玉门钻井分公司,甘肃酒泉735000）

1 苏南区块造斜井段（800～1100m）、三叠系下统地质构造特征

造斜井段分布有侏罗系的安定组、直罗组、延安组，平均每个层位厚度只有260m，岩性主要以棕红色砂岩为主，中间夹杂少量泥岩、石膏等，岩性较软、可钻性强。但断层多，地层倾角走向复杂多变，导致定向过程中井斜增速不稳定，工具面稳不住，加之泥岩和石膏的缩径、砂岩易塌等特性，造成井眼狗腿度变化大，托压严重，钻井机速一直得不到提高。

三叠系下统井段分布有和尚沟组和刘家沟组，整体厚度为400～450m左右，岩性主要以灰色泥岩为主，结构致密，可钻性差，钻进过程中钻头磨损严重，存在钻头及扶正器硬卡的风险。

2 苏南区块近期已完成定向井统计分析

表1 苏南区块近期所钻定向井基本数据

表1是西部钻探2016年所完成的SN0041平台5口定向井数据，斜井段平均机速为13.83m/h，平均周期23.52d，超过设计周期3.52d。

表2是西部钻探2016年所完成的SN0041平台5口定向井复合、定向比例数据，其中SN0041-03井定向时效比例高达24.22%，5口定向井平均定向时效比例18.76%，频繁定向导致的结果是井眼轨迹不规则、全井平均机速过低。

3 原因分析

（1）钻井工具、钻进参数不够优化。根据设计要求，定向井井眼轨迹必须控制在设计曲线±3°以内，由于每个层位的倾角存在差异，在相同的钻具结构、钻进参数下钻进，井斜方位会出现较大的变化，一个立柱打完后再测斜，除掉棱长盲区14m，井底实际井斜往往超过了设计，等发现井斜超标再进行纠斜，就出现了频繁定向，而且井眼轨迹严重不规则。

表2 苏南区块近期所钻定向井复合、定向比例

（2）定向过程中托压严重，工具面稳不住。上部井段地层结构松软，可钻性极强，司钻操作上定点循环、钻井液泵排量不统一等疏忽，容易造成“糖葫芦”井眼，造斜段井眼狗腿度变化大，造成井眼轨迹不规则。在下部定向过程中由于钻具刚性的原因，在加压时钻具的某一点会支撑在井壁上，此时就会出现托压现象。如SN0041-01井直井段井斜数据见表3。

从表3可以看出，SN0041-01井在直井段的327m、527m处，狗腿度变化都超过2.2°/30m，井眼轨迹很不规则。导致5口定向井造斜段平均机速只有3.2m/h，其中SN0041-01井造斜段机速2.07m/h，远远低于全井平均机速12.78m/h。

表3 SN0041-01井直井段井斜数据

（3）上部井段容易垮塌。根据设计要求，全井钻井液密度不超过1.16g/cm3，钻井液失水大，上部的延长、延安、直罗组含有大量砂岩和石膏，长时间浸泡井壁极易垮塌造成复杂，其中SN0041-02井起钻至940m时井壁垮塌埋钻，最后通过接地面震击解卡，损失6∶00。其次是发生井壁垮塌埋钻后，开泵不当容易憋漏地层。

（4）泥饼虚厚、钻井液摩阻系数大。在定向井的施工中接单根、起钻时的上提摩擦阻力的大小除了与井眼轨迹有关以外，与钻井液的摩擦阻力系数有很大的关系，摩阻系数越小钻具下滑的阻力也就越小，反之越大即易产生托压现象。钻井液中由于固相含量等原因造成泥饼虚厚时也易产生定向过程中托压，泥饼越虚厚与钻具的接触面积越大，易造成粘卡，由于泥饼虚厚造成的托压在加大的压力后有时会突然憋泵，在上提的过程中上提附加拉力会大于下放的压力。很多定向井在定向中由于托压后加压不当极易造成粘卡。一般的处理方式为冲入大量石灰粉以增加钻井液粘度，加强钻井液携屑能力，刮削井壁，增大井壁平整性，减少摩阻。其次是加入润滑剂，加强钻井液润滑性以改变泥饼质量。SN0041-03井和SN0041-07井定向期间不间断加入7t润滑剂，冲了3.5t石灰，托压明显减小。

（5）三叠系下统的和尚沟组和刘家沟组岩性致密，可钻性很较差，PDC钻头磨损严重，加之钻井液密度低，携砂能力差，井壁剥落的掉块容易下沉至扶正器或钻头处造成硬卡，从而导致复杂事故。

（6）根据设计要求完井后只能采用常规测井，由于井斜、位移大，电测一次成功率都不高，通井耽误较长时间，增加了全井周期。

4 解决措施

（1）提高钻头攻击性、优化钻进参数。2016年已完成的6口井二开第一趟钻均使用5刀翼19mm复合片PDC，用于快速钻进，第二和第三趟钻使用6刀翼16mm复合片PDC，用于稳住工具面便于定向。对起出的PDC进行分析，复合片都只有轻微磨损，从6口井地层岩性分析得出地层中不含砾，岩性以砂岩居多，结构松软、可钻性强。根据PDC钻头使用磨损不严重的特点，下步可以尝试全井段都使用5刀翼19mm复合片PDC，以增强钻头的攻击性，提高机械钻速。其次是总结已完成井的规律、每个层段的特性，编制出针对各个层位的钻进参数，达到机速最大化。

（2）优化钻具结构、减少定向托压的可能性。目前钻具结构中含有大量的钻铤，钻具刚性太强，紧贴井壁容易形成托压，下步可以尝试将钻铤全部换成加重钻杆，其次是将上面的普通扶正器换成棱长较短的球型扶正器，以减少托压的可能性。

（3）提高钻井排量，加强钻井液的携砂性能。苏南区块二开全井段都采用了PDC加定向螺杆技术，进尺较快、岩屑被研磨的较细，这给井眼净化都带来一定的难度。不同的井眼钻进时排量的要求是，对于216mm井眼，排量须高于35L/s，环空上返速度大于1.2m/s。152mm井眼排量则要高于24L/s，环空上返速度达到1.5m/s。另外根据井下返砂情况调整钻井液的流变参数，对于天然高分子钻井液来说钻井液的动塑比要求控制在0.42～0.5之间，对岩屑的携带效果较好，在钻井液粘切方面，大井斜定向井粘度控制在48s以上，高的粘切有利于防止钻屑的垂直沉降，SN0041-07井后期钻井液粘度都保持在55s以上。

（4）优化钻井液性能，减少上部井段井壁垮塌事故。二开150m开始补充1%超细钙，并适当提高粘度，保证地层承压能力，补充足够的胶液钻进，防止井壁垮塌；配制备用稠浆，每钻进100～200m，稠浆举砂一次，尽最大限度地保持井眼清洁；钻进过程中配置0.2%～0.3%IND-30胶液维护井浆，保证有足够强的携砂能力和包被抑制性。根据振动筛返砂及接单跟情况，老浆中加入适量LATIBASE配稠浆携砂，提高泥饼质量，减少上部井段井壁垮塌事故。

（5）打完进尺之后，提前调整钻井液性能，提高泥饼质量，按照要求双扶正器通井，保证井眼畅通，确保测井一次成功。

5 结论与建议

（1）增强钻头的攻击性，优选复合片尺寸大、刀翼少的PDC，简化钻具结构，减少钻挺的数量，增加加重钻杆的数量，从而降低钻具的刚性，减少托压情况，提高机械钻速。

（2）针对三叠系下统地层特性，及时与钻头厂家联系，以增强钻头的攻击性、提高单只PDC进尺为目的，设计出区域专属钻头，突破技术瓶颈。

（3）认真钻研天然高分子钻井液体系，优化配方，提高携砂能力、泥饼质量、减少固相含量。