小井眼钻井钻具组合及轨迹控制对策探讨

【摘 要】随着大庆油田的勘探开发持续发展，小井眼钻井技术在提高钻井效率，降低钻井成本方面发挥了重要作用。小井眼技术推广应用的技术关键在于其配套技术是否完善，只有提高配套能力，才能充分发挥小井眼钻井技术的优势。本文介绍了小井眼复合钻进技术应用特点和大庆油田小井眼配套钻井具组合及轨迹控制对策探讨。

【关键词】小井眼钻井;钻具组合;特点;轨迹控制;对策

1.前言

大庆油田是一个典型的复杂断块构造油气田，体现了井深度大、高温、高压、高盐的特点。近几年井况的恶化破坏了注采井网，影响了上产措施的实施，造成储量和产量损失。针对井况的恶化的趋势，大庆油田开展了老井开窗侧钻技术，有效遏制了井况恶化、降低投资、提高剩余储量动用程度的目的。

大庆许多断块属高盐、高温、高压地层，可钻性差;产层压力系数差别大，漏涌并存，且极易发生粘卡。在该区块进行深层套管开窗，又面临着侧钻难度大、施工泵压高、携砂困难、井眼轨迹不易控制等困难。实践表明，开窗侧钻属于小井眼钻井，由于钻具尺寸和环空间隙的限制，必须解决循环压力高、轨迹难以控制、钻井速度提高、固井环空狭小等技术难题，这对钻井工艺提出了新的挑战。

2.小井眼复合钻进技术应用特点

多年来的实践表明，在小井眼侧钻中应用动力钻具配合高效钻头的复合钻井技术，可取得很好的成效，与过去相比，平均机械钻速提高60%以上，有效缩短钻井周期。PDC钻头可一次完成定向、扭方位、增斜、稳斜的操作;PDC钻头可多次使用，钻头成本低;同时，复合鉆进的小井眼平均井径一般在125～132mm之间，基本能满足完井、固井需要，不需要扩眼。

2.1钻头优选办法

应用井下动力钻具配合高效钻头进行复合钻井时，选择适合地层特点的钻头，是提高钻速的关键。大庆油田小井眼侧钻点一般在下部，地层一般是沙一至沙三段，地层可钻性差，一般选用短保径的PDC 钻头，复合钻进时选用长保径的PDC 钻头或单牙轮钻头。通过单牙轮钻头和PDC 钻头的分析对比， 选用准118mm 的6RPDC 钻头配合动力钻具进行复合钻进，钻速比单牙轮钻头提高约60%以上。

2.2螺杆的合理使用

目前，大庆油田使用的井下动力钻具主要是螺杆钻具。针对小井眼的特性，选择单弯螺杆对开窗侧钻小井眼进行轨迹控制。准95mm 螺杆用于侧钻小井眼钻井时一般不带稳定器，其型号根据弯曲角的不同主要有：直螺杆、0.5°单弯螺杆、0.75°单弯螺杆、1°单弯螺杆、1.25°单弯螺杆、1.5°单弯螺杆等6 种，可根据实际需要进行选择。

（1）准95mm 直螺杆多口井现场应用情况表明， 对井眼轨迹变化大、深部井段降斜或直井段防斜的井应用直螺杆，效果较好。如在明1-侧29 井钻进中使用准95mm直螺杆，实现稳斜钻进，使用井段为1702～1805m，使用中井斜从32.5°降至25.12°，降斜率为7°/100m，方位从26.81°降至23.38°。

（2）准95mm0.75°单弯螺杆应用准95mm0.75°单弯螺杆配合PDC 钻头进行复合钻井，在AD1-6-2H井上施工具有较好的降斜效果，采用准95mm0.75°单弯螺杆在小井眼中复合钻进，降斜率一般为（4°～6°）/100m。

（3）准95mm1°单弯螺杆应用准95mm1°单弯螺杆配合PDC 钻头进行复合钻井，可达到稳斜和降斜的目的。应用准95mm1°单弯螺杆在小井眼中复合钻进，当井斜角在15°左右时，稳斜效果比较好;井斜角大于15°时，一般降斜，降斜率为（10～15°）/100m。

（4）准95mm1.25°单弯螺杆应用准95mm1.25°单弯螺杆定向时增斜效果较好，配合PDC钻头进行复合钻井时可达到降斜和扭方位的目的。准95mm1.25°单弯螺杆全力扭方位时，扭方位率为（50°～110°）/100m;全力增斜时增斜率为（16°～25°）/100m;复合钻进一般降斜，降斜率为（2°～5°）/100m。

（5）准95mm1.5°单弯螺杆

应用准95mm1.5°单弯螺杆配合PDC 钻头进行定向施工，增斜效果较好，复合钻井效果很差。准95mm1.5°单弯螺杆全力扭方位时，扭方位率为（250°～300°）/100m;全力增斜时增斜率为（28°～30°）/100m。准95mm1.5°单弯螺杆由于弯度大，钻头偏移量大，复合钻进时螺杆芯子受交变应力大，易断芯子，所以尽量少用准95mm1.5°单弯螺杆复合钻进。

3.小井眼钻井钻具组合及轨迹控制对策

3.1钻具组合

侧钻小井眼钻进常用钻具组合有以下5 种：①118mm 单牙轮钻头+准105mmNDC 无磁钻铤×1 根+准105mmDC 钻铤×2 根。②准118mmPDC 钻头+准95mm1.5°单弯螺杆+准105mmNDC 无磁钻铤×1 根+准89mm 承压钻杆×6 根。③准118mmPDC 钻头+准95mm1.25° 单弯螺杆+准105mmNDC 无磁钻铤×1根+准89mm 承压钻杆×6 根。④准118mmPDC 钻头+准95mm1°单弯螺杆+准105mmNDC 无磁钻铤×1 根+准89mm 承压钻杆×6 根。⑤准118mmPDC 钻头+准95mm0.75°单弯螺杆+准105mmNDC 无磁钻铤×1根+准89mm 承压钻杆×6 根。

3.2 小井眼轨迹控制

钻井过程中，可根据现场对井眼轨迹的要求和各种螺杆钻具的特性，在各层段分别选用以上钻具中的一种对井眼轨迹进行有效控制，具体选用情况如下：

（1）开完窗后，一般先用3.1 节中第①种钻具组合钻进20m 以脱离老井眼。起钻前测单点，若实际方位与设计方位偏差较大，下入3.1 节中第②种钻具组合。1.5°单弯螺杆扭方位效果好，一般井斜在5°以内，一个单根可扭方位25°～30°。

（2）井斜在30°以内的小井眼，下入3.1 节中第③种钻具组合，定向至最大井斜后，启动转盘复合钻进。

（3）准118mmPDC 钻头+准95mm1°单弯螺杆是小井眼复合钻进的最佳组合。增完斜，下入3.1 节中第④种钻具组合，钻进过程中如发现井斜、方位变化，可随时改为滑动钻进，及时控制井眼轨迹。

（4）0.75°单弯和直螺杆，复合钻进事故率低，因此井下情况复杂或需要降井斜井段，可下入3.1 节中第⑤种组合。

小井眼复合钻井参数为： 钻压20～30kN， 转速50～60r/min，排量6～10L/s。无论何种钻具组合，钻进中都要及时测量井斜，如有问题，应及时更换钻具组合，控制井眼轨迹。在满足井身质量的前提下，應尽量简化钻具结构，及时短起下钻进行清砂，防止事故发生。在不考虑地层倾角的情况下，0.75°单弯螺杆复合钻进降斜率为5°/100m，1°单弯螺杆复合钻进降斜率为（10°～15°）/100m， 且井斜角越大，降斜率越高，因此在定向时可根据地层倾角留有一定增降斜量。

3.3 现场应用效果分析

开窗侧钻井情况统计表明，通过应用小井眼复合钻井技术和井眼轨迹控制技术，平均机械钻速达到2.75m/h， 比过去平均机械钻速（1.66m/h） 提高66%。胜利6RPDC 钻头在明1-侧29 井沙一至沙三段钻进，平均机械钻速最高达3.5m/h。

R512于2016年5月4日开钻，8月8日顺利钻至目的层，完钻井深3700米，各项指标在同区块均排在前列。根据录井结果，该井在3150～3800米发现油层52层，最厚层达10米，有油迹显示。该井的顺利完井取得了大庆油田小井眼套管深层开窗侧钻方面的成功经验。现场应用情况表明，采用井下动力钻具配合高效钻头进行小井眼钻井，简化了钻具结构，减少了钻铤，提高了井下安全性，因此复合钻井技术是小井眼侧钻井的一项关键技术。

4.几点认识与结论

（1）井下动力钻具配合高效钻头复合钻井技术在小井眼中的成功应用，可提高小井眼侧钻井机械钻速，缩短钻井周期，创造较好的经济效益。

（2）根据现场对井眼轨迹的要求，优选钻具组合可实现对井眼轨迹有效控制，提高钻井效率。

（3）套管座挂后，循环泥浆性能满足固井要求时，应及时进行固井施工，确保施工的连续性，有利于稳定和提高固井质量。

（4）通过简化钻具结构，采用井下动力钻具配合高效钻头进行小井眼钻井，可有效提高井下安全性，因而是小井眼侧钻井的一项关键技术。

【参考文献】

[1]周煜辉 沈宗约. 小井眼钻井技术.《石油钻采工艺》. 1994 第2期.

作者简介：张士富（1980—），男，助理工程师，从事油田钻井工作。