大斜度定向井施工技术探讨

张东

摘要：通过对182-X154井施工难点的分析，对施工中的井眼轨迹控制、井下事故复杂预防技术进行了深入探讨，对施工同类型井具有一定的指导意义。

关键词：施工难点;轨迹控制;安全钻井

P182-X154井是部署在松辽盆地中央坳陷区三肇凹陷永乐向斜西翼的一口大斜度定向井，设计斜深2057.00m，最大井斜69.07°，垂深1276.70m，水平位移1357.30m，水垂比1.12。

1 施工难点分析

施工中存在以为难点：

（1）大井眼造斜，上部地层松软，造斜率难以保证。

（2）稳斜井段长，井斜大，钻进过程中摩阻扭矩大，易发生钻具事故。

（3）稳斜井段长，井斜大，返砂困难，易形成岩屑床，造成井下复杂。

（4）靶点多，靶区要求高，轨迹控制难度大。

（5）裸眼井段长，降斜段滑动钻进托压，机械钻速低，易发生粘卡。

2井眼轨迹控制技术

2.1增斜段轨迹控制技术

为了便于施工，使井眼轨迹更加平稳圆滑，对原井眼轨迹设计进行修正设计，提前50m定向造斜，井眼曲率由原来的6°/30m降低到5°/30m，更便于施工，增强现场可操控性。钻具组合如下：Φ311.2mm钻头+Φ216mm螺杆（单弯双扶1.25°）+MWD+Φ178mm钻铤6根+Φ127mm加重钻杆20根+Φ127mm钻杆;

钻进参数：钻压2-4t，转速40rpm，排量55l/s

初始造斜先连续定向3个单根，摸清螺杆在该地层的实际造斜率，然后详细记录每个单根的施工情况，根据最近两测点的井斜方位变化率，来准确预测井底的井斜方位。每一个测点都进行详细计算，采用滑动和复合钻进相结合方式，对井眼轨迹进行精确控制，至井深765m，井斜68.7°，方位86.05°，一开完钻。

2.2稳斜段轨迹控制技术

二开主要进行稳斜与降斜施工，在稳斜段施工中，选用0.75°单弯双扶正器螺杆，增强稳平效果;钻头选用四刀翼R4624钻头，相比五刀翼钻头在相同钻压下，能增大破岩能量，提高机械钻速。钻具组合如下：Φ215.9mm钻头+Φ172mm螺杆（单弯双扶0.75°）+MWD+Φ178mm钻铤3根+Φ127mm加重钻杆24根+Φ127mm钻杆

钻进参数：钻压2-5t，转速40rpm，排量37l/s

该钻具组合在嫩江组二段钻进中，呈现微降斜趋势，降斜率为2°/100m，所以施工中每2-3个单根定向上挑2m，保证井斜稳定在可控范围内。进入嫩江组一段后，该钻具组合基本呈现稳斜趋势，通过微调钻进参数，可以达到稳斜目的。

2.3降斜段轨迹控制技术

钻进至井深1860.00m起钻更换LWD进行降斜施工，同时为了更好的控制井眼轨迹，增加现场井眼轨迹控制可操控性，将稳斜段的0.75°单弯双扶螺杆更换为1°单弯单扶螺杆钻具，钻具组合如下：Φ215.9mm钻头+Φ172mm螺杆（单弯单扶1°）+LWD+Φ178mm钻铤3根+Φ127mm加重钻杆24根+Φ127mm钻杆

钻进参数：钻压2-5t，转速40 rpm，排量37l/s

该钻具组合主要进行降斜施工，井斜由71°降至34°，平均降斜率在1.5-2°/30m左右，能够很好的满足钻井施工需要。

3安全钻井技术

3.1井眼清洁技术

大斜度井定向井钻进过程岩屑在自重作用下向下井壁沉积，很容易形成岩屑床。岩屑上返过程中路程很长，岩屑被磨得很细，很难从钻井液中清除，钻进过程中随时监测震动筛返砂情况，采取有力技术措施携带岩屑，清除岩屑床。

（1）足够排量和钻井液良好流变性携带岩屑

采用F1300钻井泵Φ170mm缸套钻进，排量保持在34l/s以上，保证环空上返速度在1.5m/s左右，实现紊流携岩。适当增加钻井液的流变性能以满足悬浮、携砂能力，在现场施工中，钻井液的动塑比一直控制在0.5以上。

（2）高效固相控制设备清除岩屑

大斜度定向井岩屑上返过程中路程很长，岩屑被磨得很细，很难从钻井液中清除，所以P182-X154井采用4级固控设备，二台振动筛全部更换为160目筛布，并配置高速离心机，及时清除钻井液中有害固相含量，保证井眼净化。

（3）勤划眼和短起下钻制度

每打完一个单根都要划眼3遍，坚持钻进150-200m短起下300-400m，短起下钻到底大排量循环钻井液，直至震动筛无岩屑返出方可钻进。

3.2减磨降扭技术

（1）应用减磨降扭接头，减磨接头安装在钻杆接头处，外套（非旋转）与套管内壁接触，而心轴与钻杆一起旋转。外套仅在套管内滑动，因而与套管内壁不产生相当转动，减少了套管的磨损。由于心轴与非旋转外套摩擦副的动摩擦系数较小，独有的钻井液自润滑性，从而达到减小扭矩传递损失，对保护套管和钻杆之间磨损起到很好的保护作用。

（2）调整泥浆性能，降低钻柱与井壁之间的摩擦系数，降低泥浆失水，降低泥饼厚度，从而降低了摩阻扭矩。

（3）净化井眼，破坏岩屑床，可降低钻柱与井壁之间的摩擦系数，从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着井眼的净化程度，据此可以决定是否采用适当的措施净化井眼。

3.3井壁稳定技术

在大斜度定向井中，井壁围岩除受径向、切向和垂直向应力外，还承受着剪切应力的作用，此外还受抽吸压力，激动压力的影响。P182-X154井施工中Φ215.9mm井眼控制失水量小于4mL，使井壁形成薄而坚韧的泥饼，严格控制起下钻速度，起钻要求每柱不低于3min，以免起钻过快引起抽吸，造成井壁失稳。下钻要求每小时不超过10柱，防止由于压力激动造成井漏，下钻到底开泵先小排量顶通，待泥浆正常返出后逐渐提高正常排量。

4结论

（1）在靶区要求严格的情况下，施工前优化设计，施工中勤发现、勤测量、勤分析、勤计算、勤调整，实现了对井眼轨迹的精确控制。

（2）在稳斜段应用0.75°双扶螺杆钻具，通过调整钻进参数，能够达到稳斜目的。

（3）施工中通过调整泥浆性能，配以合理的安全技术措施，保证了大斜度定向井的安全施工。

（4）P182-X154大斜度定向井的钻探成功，为今后施工同类型的提高了可借鉴经验。

参考文献：

[1]孟祥波，陈春雷，孙长青.徐深21-平1井轨迹控制技术[J].探矿工程（岩土钻掘工程），2014，41（1）：30-32.