大斜度定向井钻井施工实践与认识

田文

摘要：我国油气等自然资源储量丰富，为了满足我国社会发展和经济建设对油气能源的需求，我国近些年正加大力度对钻井施工进行优化。随着钻井施工技术水平的提高，常规定向井逐渐被大斜度井取代。然而，在大斜度井施工过程中，由于某些客观原因，仍然会遇到困难。本文针对大斜度定向钻井施工的难点进行分析，并提出了大斜度定向钻井施工的优化方法，希望对我国大斜度定向钻井技术水平的提高有所帮助。

关键词：大斜度定向钻井;施工;实践

引言

我国科技快速发展，在能源开采方面的应用也越来越广泛。加上近些年我国主张可持续发展，加大力度对生态文明进行建设，这使得社会各界对天然清洁能源的需求量有所增长。鉴于这种现状，大斜度定向钻井就成为了很多钻井工程的首选技术。它经济、高效，能够在很多复杂环境中实现开采，尤其在页岩气的开采方面能够发挥较好的效果。我国地质环境复杂，而页岩气储层或在地质年代久远的地层中，或者处在海陆相交的地层中。这些地层中页岩气分布状态比较复杂，开采难度相对较大。通过实施大斜度定向钻井就能在开采页岩气的过程中发挥很好的效果。但是，在实际应用过程中，还是要克服一定的环境影响，对钻井施工进行优化，提高开采效果。

1.优化大斜度钻井技术的重要性

我国页岩气的分布不够均衡，很多页岩气处在海陆交接的地层中，给开采带来了非常大的困难，还有一些页岩气处在西北丘陵地区和西南山区的地层中，无论是哪一种地质环境，开采的难度都相当大。所以，在进行大斜度定向钻井施工时，最优的井位选择会达到最优的施工效果。对大斜度钻井施工进行优化，能提高页岩气的开采产能，并且在一定程度上达到节约成本、创造更多经济效益的目的。在这一优化过程中，施工人员需要对页岩气所在区域进行周全的地质条件、地层倾角、储层品质等的考察，形成数据报告，对数据进行分析，并根据过往的钻井施工经验，制定出更加科学的钻井施工方案，并在方案中对井身结构、钻具组合、井眼轨迹等进行优化，以便让开采工作的进行更加顺利。另外，在钻井施工的过程中，如果能够进行良好的井眼净化工作，合理选择钻井液，还能提高第一次钻井的成功率，降低对钻井设备的损伤。

2.大斜度定向钻井施工的难点

2.1地表条件不佳

我国页岩气的储层大都集中在南部陸海交接处，和西南山区。这种环境条件下，很多大型机械设备不能正常使用，工程车不能抵达施工现场。而且，这些环境中可供使用的井场通常较少，而且整体上分布比较分散，管理起来难度较大。在西南山区进行开采时，山地钻井如果不采用大斜度钻井施工的模式，施工难度会大大提高，周期会大幅增加，后勤保障工作量将会成倍增加相应的施工总成本也会大量增加，从而失去开发价值。

2.2地质条件比较复杂

页岩气开采钻井大都位于构造区，地层的倾角大都集中在20度到50度之间，这种地层倾角相较于普通陆地钻井倾角更大，这也在一定程度上增加了钻井的难度，给钻进方位的选择和误差控制提出了更高的要求。

2.3钻井成本过高

钻井施工斜度较大，加上定向钻进时滑动钻进井眼质量不佳，这些都在一定程度上增加了钻井的整体难度，同时大大增加了钻井的成本。而且为了避免传统钻井施工容易造成的岩屑床问题发生，通常还需要使用旋转导向钻井技术，这也增加了钻井施工成本。

3.大斜度定向钻井施工优化的实践

3.1控制好井眼轨迹，选择更加科学的钻具组合

在大斜度井中施工中，井眼的控制是非常关键的。如果井眼轨迹控制效果不理想，容易产生托压现象，影响钻井工程的顺利进行。为了解决这一问题，在钻井施工过程中，要合理选择钻具的组合，尽量简化钻具，严格控制钻铤的数量，通过适量增加重钻杆的数量来降低钻具的刚性，减少钻具和井壁的接触面积，降低钻具托压和粘卡现象发生的风险。

3.2做好井眼的清洁和维护工作，提高钻井液携岩能力

要想让大斜度定向钻井施工质量得到保证，首先要通过科学的方法增加泥浆的携砂能力。近年来，我国在进行大斜度定向钻井施工时，广泛使用PDC钻头配接螺杆钻具快速钻进技术，钻速的大幅提高，而相应的循环排量并没有明显的增大，这在一定程度上增加了井眼净化工作的难度。在钻井过程中，通常每钻进200-300m就需要进行一次短起下钻，也可以在钻进一段时间之后进行一次短起下钻，因为只有这样，才能及时将附着在井壁上的岩屑返出地面，保证一定程度的井眼清洁，降低托压产生的概率。另外，在钻井设备可承受的范围内，应适当增加泵的排量，加快泥浆的返速，通过流态的变化将更多的岩屑带出设备。另外，及时调整泥浆流变参数也能让岩屑的排出时刻保持在较高的水平上。一般来说，泥浆的动塑比应该维持在0.42-0.50之间，这样钻井液的岩屑携带效果最好，在施工过程中，一定要严格控制动塑比，尽可能提高岩屑排出的效率。

3.3提高钻井液的润滑性

钻井液的润滑效果对钻井施工也会产生巨大的影响。施工现场的技术人员可以通过增加固态润滑剂或液态的用量在达到润滑性提高的目的，也可以选择质量更好的钻井液，配合润滑剂混合使用。在泥浆中增加磺化沥青等物质，形成的特殊泥饼会有效的降低泥饼产生托压和粘卡现象发生的概率，达到提高润滑性的效果。

3.4轨迹控制

由于地质因素的不确定性，钻进过程中会遇到不同的地层变化、岩性变化等影响因素，实钻井的轨迹受此影响也会会发生一定的变化。由于井下环境难以得到周全的勘测，使得井眼轨迹有可能产生提前和滞后的现象。对于应用大斜度钻井施工方法的井来说，从造斜点到目的层入靶点的设计垂深增量和水平位移增量是一定的，如果井眼的轨迹偏离预计轨道过大，必然会导致井眼的垂深增量和位移增量关系发生变化，影响钻井的精确度。在当前井斜角大于预算轨迹井斜角时，垂深相当于被放大。然而，井斜角增加，会造成钻头着陆时的点位于预估点的上方;而当井斜角小于计划轨迹的井斜角时，垂深相当于有所下降，这时，钻头着陆时的点会处于预计点的下方，这些都会导致最终“入窗”的失败，严重的会导致填井事故。

3.5预防两井碰撞

在大斜度钻井施工过程中，有时会从多个方向协同钻探，为了避免两井发生碰撞，钻探施工人员需要对钻探工作预先做好准确的测量。首先，下钻前，施工人员需要对螺杆角差进行精确测量。其次，还要在地面利用仪器设备进行测量，测量内容包括探管、脉冲器等，确保各种参数和设计保持一致。一般来说，为了测量的准确，每30米应进行一次斜测，并绘制防碰图，根据防碰图对100米之后的静压轨迹做出准确预测，并通过监控对轨迹进行严格控制。当两口井过于靠近、有发生碰撞的可能时，更要增加监测的密度，根据监测数据及时调整钻井参数。总的来说，预防两井碰撞要做到“四个一”：测一点、算一点、防碰图上画一点、轨迹预算100米以上。并提前掌握临近所有已钻井及待钻井数据进行防碰扫描。现场的施工人员一定要实时提醒自己遵守这“四个一”的原则，防止两井发生碰撞，造成不可挽回的后果。

结束语

大斜度定向钻井施工经过多年的发展，在我国页岩气开采领域的应用已经非常成熟。不过，在实际施工的过程中，环境因素等对施工会产生影响，还需要施工人员对施工过程进行严格的把控。本文针对大斜度定向钻井施工进行了分析，并提出了在施工过程中的注意事项，希望对广大钻井施工和管理人员有所帮助。

参考文献

[1]周华安. 大斜度井防粘卡超高密度钻井液[J]. 石油钻采工艺，1990（06）：31-39.

[2]陈忠实. 大斜度井安全钻井技术[J]. 钻采工艺，1991（04）：9-15+73.

中海油田服务股份有限公司 天津 300450