蘇里格南道達爾區塊定向井提速問題分析及解決措施

谷長雄，張 潤，楊志軍，劉武華，武彩霞

（西部鉆探玉門鉆井分公司,甘肅酒泉735000）

1 蘇南區塊造斜井段（800～1100m）、三疊系下統地質構造特征

造斜井段分布有侏羅系的安定組、直羅組、延安組，平均每個層位厚度只有260m，巖性主要以棕紅色砂巖為主，中間夾雜少量泥巖、石膏等，巖性較軟、可鉆性強。但斷層多，地層傾角走向復雜多變，導致定向過程中井斜增速不穩定，工具面穩不住，加之泥巖和石膏的縮徑、砂巖易塌等特性，造成井眼狗腿度變化大，托壓嚴重，鉆井機速一直得不到提高。

三疊系下統井段分布有和尚溝組和劉家溝組，整體厚度為400～450m左右，巖性主要以灰色泥巖為主，結構致密，可鉆性差，鉆進過程中鉆頭磨損嚴重，存在鉆頭及扶正器硬卡的風險。

2 蘇南區塊近期已完成定向井統計分析

表1 蘇南區塊近期所鉆定向井基本數據

表1是西部鉆探2016年所完成的SN0041平臺5口定向井數據，斜井段平均機速為13.83m/h，平均周期23.52d，超過設計周期3.52d。

表2是西部鉆探2016年所完成的SN0041平臺5口定向井復合、定向比例數據，其中SN0041-03井定向時效比例高達24.22%，5口定向井平均定向時效比例18.76%，頻繁定向導致的結果是井眼軌跡不規則、全井平均機速過低。

3 原因分析

（1）鉆井工具、鉆進參數不夠優化。根據設計要求，定向井井眼軌跡必須控制在設計曲線±3°以內，由于每個層位的傾角存在差異，在相同的鉆具結構、鉆進參數下鉆進，井斜方位會出現較大的變化，一個立柱打完后再測斜，除掉棱長盲區14m，井底實際井斜往往超過了設計，等發現井斜超標再進行糾斜，就出現了頻繁定向，而且井眼軌跡嚴重不規則。

表2 蘇南區塊近期所鉆定向井復合、定向比例

（2）定向過程中托壓嚴重，工具面穩不住。上部井段地層結構松軟，可鉆性極強，司鉆操作上定點循環、鉆井液泵排量不統一等疏忽，容易造成“糖葫蘆”井眼，造斜段井眼狗腿度變化大，造成井眼軌跡不規則。在下部定向過程中由于鉆具剛性的原因，在加壓時鉆具的某一點會支撐在井壁上，此時就會出現托壓現象。如SN0041-01井直井段井斜數據見表3。

從表3可以看出，SN0041-01井在直井段的327m、527m處，狗腿度變化都超過2.2°/30m，井眼軌跡很不規則。導致5口定向井造斜段平均機速只有3.2m/h，其中SN0041-01井造斜段機速2.07m/h，遠遠低于全井平均機速12.78m/h。

表3 SN0041-01井直井段井斜數據

（3）上部井段容易垮塌。根據設計要求，全井鉆井液密度不超過1.16g/cm3，鉆井液失水大，上部的延長、延安、直羅組含有大量砂巖和石膏，長時間浸泡井壁極易垮塌造成復雜，其中SN0041-02井起鉆至940m時井壁垮塌埋鉆，最后通過接地面震擊解卡，損失6∶00。其次是發生井壁垮塌埋鉆后，開泵不當容易憋漏地層。

（4）泥餅虛厚、鉆井液摩阻系數大。在定向井的施工中接單根、起鉆時的上提摩擦阻力的大小除了與井眼軌跡有關以外，與鉆井液的摩擦阻力系數有很大的關系，摩阻系數越小鉆具下滑的阻力也就越小，反之越大即易產生托壓現象。鉆井液中由于固相含量等原因造成泥餅虛厚時也易產生定向過程中托壓，泥餅越虛厚與鉆具的接觸面積越大，易造成粘卡，由于泥餅虛厚造成的托壓在加大的壓力后有時會突然憋泵，在上提的過程中上提附加拉力會大于下放的壓力。很多定向井在定向中由于托壓后加壓不當極易造成粘卡。一般的處理方式為沖入大量石灰粉以增加鉆井液粘度，加強鉆井液攜屑能力，刮削井壁，增大井壁平整性，減少摩阻。其次是加入潤滑劑，加強鉆井液潤滑性以改變泥餅質量。SN0041-03井和SN0041-07井定向期間不間斷加入7t潤滑劑，沖了3.5t石灰，托壓明顯減小。

（5）三疊系下統的和尚溝組和劉家溝組巖性致密，可鉆性很較差，PDC鉆頭磨損嚴重，加之鉆井液密度低，攜砂能力差，井壁剝落的掉塊容易下沉至扶正器或鉆頭處造成硬卡，從而導致復雜事故。

（6）根據設計要求完井后只能采用常規測井，由于井斜、位移大，電測一次成功率都不高，通井耽誤較長時間，增加了全井周期。

4 解決措施

（1）提高鉆頭攻擊性、優化鉆進參數。2016年已完成的6口井二開第一趟鉆均使用5刀翼19mm復合片PDC，用于快速鉆進，第二和第三趟鉆使用6刀翼16mm復合片PDC，用于穩住工具面便于定向。對起出的PDC進行分析，復合片都只有輕微磨損，從6口井地層巖性分析得出地層中不含礫，巖性以砂巖居多，結構松軟、可鉆性強。根據PDC鉆頭使用磨損不嚴重的特點，下步可以嘗試全井段都使用5刀翼19mm復合片PDC，以增強鉆頭的攻擊性，提高機械鉆速。其次是總結已完成井的規律、每個層段的特性，編制出針對各個層位的鉆進參數，達到機速最大化。

（2）優化鉆具結構、減少定向托壓的可能性。目前鉆具結構中含有大量的鉆鋌，鉆具剛性太強，緊貼井壁容易形成托壓，下步可以嘗試將鉆鋌全部換成加重鉆桿，其次是將上面的普通扶正器換成棱長較短的球型扶正器，以減少托壓的可能性。

（3）提高鉆井排量，加強鉆井液的攜砂性能。蘇南區塊二開全井段都采用了PDC加定向螺桿技術，進尺較快、巖屑被研磨的較細，這給井眼凈化都帶來一定的難度。不同的井眼鉆進時排量的要求是，對于216mm井眼，排量須高于35L/s，環空上返速度大于1.2m/s。152mm井眼排量則要高于24L/s，環空上返速度達到1.5m/s。另外根據井下返砂情況調整鉆井液的流變參數，對于天然高分子鉆井液來說鉆井液的動塑比要求控制在0.42～0.5之間，對巖屑的攜帶效果較好，在鉆井液粘切方面，大井斜定向井粘度控制在48s以上，高的粘切有利于防止鉆屑的垂直沉降，SN0041-07井后期鉆井液粘度都保持在55s以上。

（4）優化鉆井液性能，減少上部井段井壁垮塌事故。二開150m開始補充1%超細鈣，并適當提高粘度，保證地層承壓能力，補充足夠的膠液鉆進，防止井壁垮塌；配制備用稠漿，每鉆進100～200m，稠漿舉砂一次，盡最大限度地保持井眼清潔；鉆進過程中配置0.2%～0.3%IND-30膠液維護井漿，保證有足夠強的攜砂能力和包被抑制性。根據振動篩返砂及接單跟情況，老漿中加入適量LATIBASE配稠漿攜砂，提高泥餅質量，減少上部井段井壁垮塌事故。

（5）打完進尺之后，提前調整鉆井液性能，提高泥餅質量，按照要求雙扶正器通井，保證井眼暢通，確保測井一次成功。

5 結論與建議

（1）增強鉆頭的攻擊性，優選復合片尺寸大、刀翼少的PDC，簡化鉆具結構，減少鉆挺的數量，增加加重鉆桿的數量，從而降低鉆具的剛性，減少托壓情況，提高機械鉆速。

（2）針對三疊系下統地層特性，及時與鉆頭廠家聯系，以增強鉆頭的攻擊性、提高單只PDC進尺為目的，設計出區域專屬鉆頭，突破技術瓶頸。

（3）認真鉆研天然高分子鉆井液體系，優化配方，提高攜砂能力、泥餅質量、減少固相含量。