针对超深大斜度定向井侧钻钻井技术及优化措施

武宇哲

摘要：超深大斜度定向井一般井斜在46-85度间，斜度较大、水平位移较大，钻井难度和钻井成本较高。文中根据某超深大斜度定向井的井身结构和侧钻钻井点地层岩性选择了适合技术方式，针对性设计了技术实施方案和施工优化措施，综合形成了超深大斜度定向井侧钻钻井技术，此技术的成功实施能够科学指导日后的钻井作业。

关键词：超深大斜度定向井;侧钻钻井技术;优化措施

引言：某超深大斜度定向井井身结构设计为四开制直井井身结构。针对四开制直井井身结构存在的具体问题，为了提升开发效益，需要根据地层三压力剖面和井壁稳定性研究数据进行必封点位置的优化，结合地层的岩性特征针对性设计大斜度钻井井眼轨道，同时优选定向钻头和配套工具形成侧钻钻井作业配套技术，合理解决复杂地层井眼失稳问题。

一、开窗侧钻定向井钻井技术

1.1开窗及定向过程中的技术难点

存在一定斜向器下入风险，套管可能存在变形的情况，在斜向器下送过程中，套管内有可能产生阻卡的情况。在开窗过程中，因为套管钢级和壁厚的关系，窗口不容易出现，斜向器斜面磨损严重，复合铣锥进入地层和形成新井眼十分困难。由于磁干扰过大，可能无法完成定位，在侧钻过程中可能会产生严重的托压情况，另外，因为造斜率太低，无法达到增斜幅度，同时，由于螺杆角差错误和在方位上产生偏差，工具面偏差相对严重，螺杆记号和弯向不符。

1.2侧钻点选择

根据某超深大斜度定向井实钻使用钻头造斜的井身结构情况，充分结合实钻地层岩性、套管接箍及刚性扶正器下深，选择在超深大斜度定向井井深4200m处对273.1套管实施开窗。

1.3套管开窗工具选择

较为常用的套管开窗工具是斜向器+配套铣锥和套管锻铣两种。使用斜向器+配套铣锥进行开窗由实施速度快、安全性高、切削屑量较小的特征，结合相应开窗经验，选用斜向器+配套铣锥的方式实施开窗，开窗点的套管外部直井为273.1mm，钢级为110S，三开钻头的尺寸为241.3mm，斜向器外部直径为236mm，配套铣锥的外部直径为245mm。

1.4开窗侧钻定向井钻井技术优化措施

1.4.1斜向器下入

一旦斜向器到位后，需要使用缆车将陀螺仪下送至定位的接头定位位置，连续实施3次坐键式随钻测量，确保每次的坐键式随钻测量所产生的工具面误差在± 内，一旦达到此程度即为坐键式随钻测量完成。如果出现测量斜向器的方位误差，需要配合使用转盘逆时针转动钻具，将钻具调整至预先设计的位置，保证上下活动的钻具由2个单根的距离，3次后继续进行随钻测量，要求随钻测量结果要和预先设计的目标方位相差幅度不超过± 内，由此，斜向器的定位完成。

1.4.2配套铣锥下入

开窗可以分为三个阶段实施：

开窗起始阶段要保持低钻压和地钻速，将钻压控制在5-10kN/钻速控制在50-60r/min，配套铣锥的排量控制在28-33L/s;在开窗骑套阶段要保持中钻压和中钻速，将钻压控制在20-80kN/钻速控制在60-80r/min，配套铣锥的排量控制在28-33L/s;在开窗出套阶段要保持低钻压高转速，将钻压控制在80-120kN/钻速控制在60-80r/min，配套铣锥的排量控制在28-33L/s。在进行配套铣锥下入的过程中，开窗作业的钻井液要充分满足携带铁屑要求，开窗作业结束后，窗口附近的钻具要进行修窗处理，直至摩阻小于20kN后结束开窗作业。

1.5施工描述

1.5.1斜向器下入坐封

使用236mm斜向器、165mm定向接头、127mm加重钻杆44根、139.7mm钻杆进行组合，于某年某月某日某时间下入，某日某时间下钻至井身4200m，某时间测井绞车送陀螺仪器，斜向器完成定位，某日某时间完成钢珠投放，斜向器的底部井深调整为4210m，座封憋压3次，保持25MPa，稳压5min后立压并未产生任何变化，在卸压之后分别下压40kN、80kN、120kN，稳压3min后，斜向器的位置并未产生任何变化，证明斜向器的坐封已经成功。在坐封成功后将钻具提升至20kN正方向旋转35圈，斜向器丢手成功，起钻后，将斜向器送出井。

1.5.2套管配套铣锥下入开窗

使用245mm复式铣锥&回压阀、127mm加重钻杆1根、打捞杯、127mm加重钻杆43根、139.7mm钻杆进行组合，于某年某月某日某时间下入，某日某时间下钻入至井深4200m上窗口位置，将钻具上提至4210m实施套管开窗作业，在进行开窗作业过程中主要根据扭矩大小确定钻压大小，至某日某时间开窗作业至井深4210m处，实际的套管开窗作业进尺达到3.5m，返回的岩屑含有水泥和铁的质量较少，由此为依据可以判断配套铣锥已经完全进入到地层之中。经过检验配套铣锥上提、下放过程中窗口摩阻，均未超过20kN，可以确定开窗作业圆满完成，可以决定进行试钻进操作[1]。

二、裸眼侧钻工艺技术

结合前期螺杆在通过窗口过程中的遇阻情况，决定采取弯螺杆钻具的组合实施技术措施进行操作。在起钻前做好水泥的石承压实验操作，完善好钻井液的性能，将井底进行循环清洗，以此保证井眼的清洁程度，及时记录塞钻过程，起捞1-2包水泥石;在进行静粘试验过程中，分别在3min、5min、10min、15min、30min实施一次操作，以此提供出完整的侧钻施工防粘数据;在下钻到底后，开泵正常，采取增方位的形式进行侧钻，先进性定点循环1小时，再进行严格的控制时间钻进操作，具体时间为，前6m将控制时间确定为每米6小时，8m将控制时间确定为每米5小时，3m将控制时间确定为每米4小时，根据岩屑的返出情况去判断侧钻实施是够成功，在确认侧钻实施已经成功之后在钻头情况允许的情况下继续進行钻进的时间控制。

三、超深大斜度定向井井眼轨迹控制技术

将造斜点设置在垂直深度5000m处，某组二段地层的可钻性相对较好，为了快速增斜、扭方位，将其设计为增斜段，实际造斜率达到 /100m以提升定向效率，定向钻井钻头采用 mm切削齿，同时配备具备保径能力强、抗研磨性强、切削深度可控性强等特征的辅助切削齿，十分有利于满足地质目的，另外，优选7头低速大扭矩的壁厚螺杆钻具，提升钻头破岩扭矩，充分降低地层钻头转速，保证钻头工作的平稳性，避免切削齿出现过早磨损的情况。

由于某组四段地层破碎，井壁容易产生失稳，为了减少滑动钻井进尺，将造斜率控制在 /100m左右，最大限度保证大斜度井段的钻井安全，以此利于目的层调整垂直深度。为了确保裸眼中完井管柱顺利下入，设计采用旋转导向定向钻井，优选 mm切削齿Quantec PDC钻头，同时配合现场应用耐温150 AUTO Trak Curve旋转导向系统，确保井眼轨迹平稳顺滑，准确中靶，因此，在此次侧钻过程中，钻具组合能够主动解开裂缝层，同时实现井眼轨迹的有效控制，保证井下安全[2]。

结束语：

通过文中超深大斜度定向井侧钻钻井技术及优化措施的成功实施表明，该井身结构设计十分科学，钻井配套技术的提速效果明显，能够为后续大斜度井钻井提供充分的技术支撑，可以在大斜度井钻井过程中进行大规模推广。

参考文献：

[1]胡大梁，欧彪，何龙，等.川西海相超深大斜度井井身结构优化及钻井配套技术[J].石油钻探技术，2020，48（3）： 22-28.

[2]杜征鸿，李林，黄贵生，等.川西海相难钻破碎地层超深水平井轨道设计[J].石油钻采工艺，2019，41（5）：562-567.