大斜度定向井施工技術探討

張東

摘要：通過對182-X154井施工難點的分析，對施工中的井眼軌跡控制、井下事故復雜預防技術進行了深入探討，對施工同類型井具有一定的指導意義。

關鍵詞：施工難點;軌跡控制;安全鉆井

P182-X154井是部署在松遼盆地中央坳陷區三肇凹陷永樂向斜西翼的一口大斜度定向井，設計斜深2057.00m，最大井斜69.07°，垂深1276.70m，水平位移1357.30m，水垂比1.12。

1 施工難點分析

施工中存在以為難點：

（1）大井眼造斜，上部地層松軟，造斜率難以保證。

（2）穩斜井段長，井斜大，鉆進過程中摩阻扭矩大，易發生鉆具事故。

（3）穩斜井段長，井斜大，返砂困難，易形成巖屑床，造成井下復雜。

（4）靶點多，靶區要求高，軌跡控制難度大。

（5）裸眼井段長，降斜段滑動鉆進托壓，機械鉆速低，易發生粘卡。

2井眼軌跡控制技術

2.1增斜段軌跡控制技術

為了便于施工，使井眼軌跡更加平穩圓滑，對原井眼軌跡設計進行修正設計，提前50m定向造斜，井眼曲率由原來的6°/30m降低到5°/30m，更便于施工，增強現場可操控性。鉆具組合如下：Φ311.2mm鉆頭+Φ216mm螺桿（單彎雙扶1.25°）+MWD+Φ178mm鉆鋌6根+Φ127mm加重鉆桿20根+Φ127mm鉆桿;

鉆進參數：鉆壓2-4t，轉速40rpm，排量55l/s

初始造斜先連續定向3個單根，摸清螺桿在該地層的實際造斜率，然后詳細記錄每個單根的施工情況，根據最近兩測點的井斜方位變化率，來準確預測井底的井斜方位。每一個測點都進行詳細計算，采用滑動和復合鉆進相結合方式，對井眼軌跡進行精確控制，至井深765m，井斜68.7°，方位86.05°，一開完鉆。

2.2穩斜段軌跡控制技術

二開主要進行穩斜與降斜施工，在穩斜段施工中，選用0.75°單彎雙扶正器螺桿，增強穩平效果;鉆頭選用四刀翼R4624鉆頭，相比五刀翼鉆頭在相同鉆壓下，能增大破巖能量，提高機械鉆速。鉆具組合如下：Φ215.9mm鉆頭+Φ172mm螺桿（單彎雙扶0.75°）+MWD+Φ178mm鉆鋌3根+Φ127mm加重鉆桿24根+Φ127mm鉆桿

鉆進參數：鉆壓2-5t，轉速40rpm，排量37l/s

該鉆具組合在嫩江組二段鉆進中，呈現微降斜趨勢，降斜率為2°/100m，所以施工中每2-3個單根定向上挑2m，保證井斜穩定在可控范圍內。進入嫩江組一段后，該鉆具組合基本呈現穩斜趨勢，通過微調鉆進參數，可以達到穩斜目的。

2.3降斜段軌跡控制技術

鉆進至井深1860.00m起鉆更換LWD進行降斜施工，同時為了更好的控制井眼軌跡，增加現場井眼軌跡控制可操控性，將穩斜段的0.75°單彎雙扶螺桿更換為1°單彎單扶螺桿鉆具，鉆具組合如下：Φ215.9mm鉆頭+Φ172mm螺桿（單彎單扶1°）+LWD+Φ178mm鉆鋌3根+Φ127mm加重鉆桿24根+Φ127mm鉆桿

鉆進參數：鉆壓2-5t，轉速40 rpm，排量37l/s

該鉆具組合主要進行降斜施工，井斜由71°降至34°，平均降斜率在1.5-2°/30m左右，能夠很好的滿足鉆井施工需要。

3安全鉆井技術

3.1井眼清潔技術

大斜度井定向井鉆進過程巖屑在自重作用下向下井壁沉積，很容易形成巖屑床。巖屑上返過程中路程很長，巖屑被磨得很細，很難從鉆井液中清除，鉆進過程中隨時監測震動篩返砂情況，采取有力技術措施攜帶巖屑，清除巖屑床。

（1）足夠排量和鉆井液良好流變性攜帶巖屑

采用F1300鉆井泵Φ170mm缸套鉆進，排量保持在34l/s以上，保證環空上返速度在1.5m/s左右，實現紊流攜巖。適當增加鉆井液的流變性能以滿足懸浮、攜砂能力，在現場施工中，鉆井液的動塑比一直控制在0.5以上。

（2）高效固相控制設備清除巖屑

大斜度定向井巖屑上返過程中路程很長，巖屑被磨得很細，很難從鉆井液中清除，所以P182-X154井采用4級固控設備，二臺振動篩全部更換為160目篩布，并配置高速離心機，及時清除鉆井液中有害固相含量，保證井眼凈化。

（3）勤劃眼和短起下鉆制度

每打完一個單根都要劃眼3遍，堅持鉆進150-200m短起下300-400m，短起下鉆到底大排量循環鉆井液，直至震動篩無巖屑返出方可鉆進。

3.2減磨降扭技術

（1）應用減磨降扭接頭，減磨接頭安裝在鉆桿接頭處，外套（非旋轉）與套管內壁接觸，而心軸與鉆桿一起旋轉。外套僅在套管內滑動，因而與套管內壁不產生相當轉動，減少了套管的磨損。由于心軸與非旋轉外套摩擦副的動摩擦系數較小，獨有的鉆井液自潤滑性，從而達到減小扭矩傳遞損失，對保護套管和鉆桿之間磨損起到很好的保護作用。

（2）調整泥漿性能，降低鉆柱與井壁之間的摩擦系數，降低泥漿失水，降低泥餅厚度，從而降低了摩阻扭矩。

（3）凈化井眼，破壞巖屑床，可降低鉆柱與井壁之間的摩擦系數，從而大幅度的降低扭矩和摩擦阻力。扭矩和摩擦阻力的變化很大程度上提示著井眼的凈化程度，據此可以決定是否采用適當的措施凈化井眼。

3.3井壁穩定技術

在大斜度定向井中，井壁圍巖除受徑向、切向和垂直向應力外，還承受著剪切應力的作用，此外還受抽吸壓力，激動壓力的影響。P182-X154井施工中Φ215.9mm井眼控制失水量小于4mL，使井壁形成薄而堅韌的泥餅，嚴格控制起下鉆速度，起鉆要求每柱不低于3min，以免起鉆過快引起抽吸，造成井壁失穩。下鉆要求每小時不超過10柱，防止由于壓力激動造成井漏，下鉆到底開泵先小排量頂通，待泥漿正常返出后逐漸提高正常排量。

4結論

（1）在靶區要求嚴格的情況下，施工前優化設計，施工中勤發現、勤測量、勤分析、勤計算、勤調整，實現了對井眼軌跡的精確控制。

（2）在穩斜段應用0.75°雙扶螺桿鉆具，通過調整鉆進參數，能夠達到穩斜目的。

（3）施工中通過調整泥漿性能，配以合理的安全技術措施，保證了大斜度定向井的安全施工。

（4）P182-X154大斜度定向井的鉆探成功，為今后施工同類型的提高了可借鑒經驗。

參考文獻：

[1]孟祥波，陳春雷，孫長青.徐深21-平1井軌跡控制技術[J].探礦工程（巖土鉆掘工程），2014，41（1）：30-32.