小井距浅表层大井眼定向钻井技术

杨世杰

摘要：小井距浅表层大井眼定向井存在诸多难度，造斜点浅，地层松软，井眼尺寸大，造斜率低，造斜点间距小，定向需要一次成功。在一定条件下岩屑床会发生滑移、堆积，特别是停止循环钻井液时，岩屑会在下井壁处快速聚集，形成岩屑床，从而对施工造成威胁。在满足钻井工艺的条件下，钻具结构越简单越好。特殊设计的塔式动力钻具和有效的导向钻进技术措施确保了浅表层大井眼定向的一次成功。

关键词：井眼净化丛式井;小井距;浅表层;大井眼;定向钻井

1工程概况及技术难点

KD481C井组大型丛式井组浅表层大井眼定向钻井面临以下技术难点：

1.1造斜点浅，地层松软，井眼尺寸大，造斜率低

大斜度定向井是指井斜角在55～85°范围内的定向井，当定向井井斜超过55°时，井身轨迹受地层倾角和地层可钻性差异影响较大，从而给钻井施工带来种种问题;长水平位移定向井是在定向井、水平井技术之后又出现的一种特殊工艺井，顾名思义，长水平位移定向井具有较长的水平位移和高井斜稳斜井段。正是由于这一特征，即大井斜、长井段下的突出的重力效应，带来了长位移井的一系列技术难点和特点，具体表现在钻井工艺、固井工艺、井下工具和仪器等诸多方面。KD481C井组设计的定向井中，井斜角超过50°的有5口、超过55°的有3口、超过60°的有2口，水平位移超过1000 m的有7口、接近或超过1500 m的有5口。这类井施工难度很大，起下钻和电测都会遇到困难，所以设计中将造斜点尽量上提，在浅表层定向造斜，尽可能减小最大井斜角。9口定向井中有全部设计在444.5 mm 大井眼定向，造斜点最深的仅290m，最浅的仅为97.81m。造斜点所处的第四系平原组地层非常松软，且井眼尺寸大，造斜率低，常规钻具组合很难实现有效造斜。

1.2井间距小，井眼轨迹交叉分布，防碰和绕障问题突出

KD481C井组中各井纵横中心距离只有1.524 m ×1.829 m，在隔水管、表层直井段钻进时井眼极易相碰和串槽。且KD481A、KD481B井组早已已投产，井眼轨迹交叉分布，防碰和绕障问题突出。

1.3造斜点间距小，定向需要一次成功

软地层浅表层大井眼中定向需要一次成功，以确保井组后期施工有序、顺利进行。KD481C井组所有的9口设计在Φ444.5 mm 大井眼中定向的井，造斜点间距都很小，若其中某一口井不能一次成功定向，既达不到预期的防碰目的，而且相邻井及后续施工井的造斜点都得相应下调，整个井组井身剖面和井斜角都得相应改变，这是工程施工中最突出的一个难点。[1]

2钻井技术措施

表层直井段钻进：如果表层直井段偏离原设计井眼而占用了其他井的井眼位置，会给后续施工井带来一系列的严重问题，因此必须保证表层Φ444.5 mm 井眼打直、不碰和不串，主要采取了以下三项技术措施。

1）采用了塔式钻具：Φ444.5mm SKG124钻头+730×630接头+Φ203.2钻铤×3根+631×410接头+177.8mm钻铤×3根+Φ127mm加重钻杆+Φ127mm钻杆

2）采用了泥浆钻进，小钻压、低排量进行吊打，确保直井段打直。

3）钻井中不划眼，不中途循环，打完进尺立即起钻，以保证井眼规则，不出现大肚子井眼现象。

该井为表层定向井，表层造斜定向是与KD481A和KD481B井组各井不碰、不串及有序施工的关键环节。采用三维绕障技术，直井段防碰，设计造斜点以上5m开始定向，防止发生造斜困难，从而引起井斜滞后的被动局面，主要采取了以下措施：由于地层软、马达转速快、定向较为困难，只得降低排量、加大鉆压，且不采取划眼措施。对于上部松软地层来说，沉砂较快，给井下安全带来了弊端，为防止沉砂卡钻，在强调强调接单根速度的同时，及早调整泥浆，使其有一定的悬浮力。施工中，井斜角大于45°后，在重力作用下，钻具在井眼中始终靠向下井壁，形成偏心环空。由于偏心环空流速不均匀（宽间隙处阻力小，流速快;窄间隙处阻力大，流速小），岩屑易沉向下井壁形成岩屑床。在一定条件下岩屑床会发生滑移、堆积，特别是停止循环钻井液时，岩屑会在下井壁处快速聚集，形成岩屑床，从而对施工造成威胁。在满足钻井工艺的条件下，钻具结构越简单越好，用加重钻杆来代替钻铤，减小钻柱与井壁接触面积，降低二者之间的摩阻。控制流量及环空返速。流量过小达不到洗井效果;流量过大，则会冲蚀井壁，造成胶结疏松的砾岩层出现垮塌掉块或井径扩大。专门定做了1.5°和1.25°两种带直条式偏置扶正块的单弯动力钻具，其扶正器尺寸为Φ 440 mm（常规为Φ438 mm），以增大初始造斜能力。其结构为：扶正块中心距马达下端距离900 mm;扶正块满眼尺寸为Φ 440mm;扶正块数量3 片（比常规的去掉了弯曲面顶面一块）;扶正块底块有效尺寸为130 mm ×390 mm。由于采用了这种特殊设计的扶正块，定向效果很好。[2]

以往海上丛式井施工过程中基本上是采用MWD 无线随钻定向技术，但在浅表层大井眼，易出现脉冲信号难以识别和井径扩大的问题。在保证足够的井底携砂流量的前提下，适当降低排量、加大钻压，且不采取划眼措施。改变技术参数后，定向造斜效果很明显，但是已经造成了井身实际轨迹滞后于井身设计轨迹，为了能够顺利中靶，最大井斜由原先设计的49.78度变成实际的54.11度，为以后的施工增加了难度，同时也增大了防碰工作的难度。

3结论与认识

（1）KD481C井组井眼轨迹设计复杂，定向地层松软，井与井之间套管的磁干扰严重，施工中选用MWD无线随钻定向技术是确保测量数据有效、准确计算井眼轨迹和防止井眼相碰的关键。

（2）特殊设计的塔式动力钻具和有效的导向钻进技术措施确保了浅表层大井眼定向的一次成功;充分利用平台丛式井组特点，施行表层及油层交叉作业工艺，提高了钻井效率;采用优质聚合物海水钻井液体系减少了摩阻、稳定了井壁，保证了电测及起下钻的顺利施工，减少了井下事故的发生;从而达到了安全、优质、快速钻井的目的。

参考文献：

[1]陈洪亮.大位移钻井关键技术探讨及在吉林油田的应用.内蒙古石油化工.2013

[2]徐全心.大斜度小半径长稳斜段丛式井钻井技术.江汉石油科技.2009