大斜722井轨迹控制技术

党龙

摘 要：大斜722是胜利油田的一口重点探井，目的是了解该井区沙三段含油气情况。在深入分析全井钻井技术难点的基础上，根据地层特点采用3段制井眼轨迹设计，优选了钻具结构，在追求安全、稳定、快速的前提下，制定了“PDC钻头+动力钻具”等施工技术措施。实践证明，该井的技术措施保证了钻井施工的顺利进行，为该区块的钻井施工提供了借鉴。

关键词： 定向钻井 轨迹控制 钻井技术

1井身轨迹控制的主要技术问题

（1）设计的直井段长，造斜点在2100.00m，直井段防斜打直要求高。

（2）地层岩性不均，岩石可钻性差，机械钻速低，更换钻头频繁，钻头选型困难，钻井周期长。

（3）轨迹控制段长，在该地区可供借鉴的经验很少。

2 技术对策

2.1 钻头优选

利用岩石可钻性、硬度和抗压强度等基础数据优选钻头是目前常用的优选方法。从安全钻井及便于现场定向施工的角度考虑，采取分段精细控制的方式，优化各井段井眼轨迹控制方案。造斜段施工在东营组，泥岩夹砂质泥岩、粉砂岩，地层较硬，使用HJT517钻头能有效提高机械钻速，结合近几年已完成的定向井，东营组造斜段多使用型号为HJT517钻头，平均机械钻速在4.59 m/h左右。稳斜段施工难点集中在研磨性强的沙三下，下人PDC钻头胎体受损严重（起出的PDC钻头，磨损掉近1/3左右），使用HJT537GK牙轮钻头，机械钻速在1.50 m/h，单只钻头纯钻时间在60 h左右，与PDC钻头相比，在钻头进尺方面具有优势。

2.2 优化钻井参数

2.2.1 钻压的优选

钻压的优选是提高钻井速度的重要手段。鉆压过小会影响机械钻速，但钻压如果超过螺杆钻具允许的最大工作载荷，除了会导致螺杆钻具的先期损坏外，还会导致井下螺杆滞动，影响作业效率。

因此，要依据钻具、钻头、地层的可钻性和井眼的状况等选择合适的钻压。造斜段使用PDC钻头定向钻进伴随着工具面不稳定的问题，合理地采用4-6t小钻压均匀送钻，且从造斜段整体上考虑来控制每一根的钻进，适当放宽工具面在士20°变动，以达到快速钻进且满足井眼轨迹控制要求的目的。

2.2.2 钻具组合及参数选择

二开直井段采用“塔式”钻具组合：F311.10mmHAT127钻头 +630×630双母接头+F203.20mm无磁钻铤+F203.20mm钻铤+F178.00mm钻铤+F127.00mm加重钻杆+F127.00mm钻杆，钻压：80-120KN，转速：50-70rpm，排量：32-35L/s，泵压：10-12MPa。

定向段基于修正的“三点定圆法”理论【2】，通过分析螺杆的弯角度数，螺杆和钻挺的尺寸，以及钻压、转速等钻井参数对钻具组合造斜率的影响，优选出定向钻具组合：F215.90mm钻头 +F172.00mm*1.50°单弯动力钻具+F158.80mm无磁钻铤+4A11×410无磁配合接头+F165.00mm无磁悬挂+F127.00mm无磁承压钻杆+F127.00mm加重钻杆+F127.00mm钻杆，钻压：40-60KN，转速：40-60rpm，排量：30-32L/s，泵压：10-14MPa。

稳斜段通过实践证明，螺杆钻具带欠尺寸扶正器具有很好的稳斜稳方位作用，因此采用钻具组合：F215.90mm钻头 +F172.00mm*1.25°单弯动力钻具+F210.00mm扶正器+F158.80mm无磁钻铤+4A11×410无磁配合接头+F165.00mm无磁悬挂+F127.00mm无磁承压钻杆+F127.00mm加重钻杆+F127.00mm钻杆，钻压：40-60KN，转速：40-60rpm，排量：30-32L/s，泵压：10-14MPa。

2.2.3 钻井液方面要考虑几个因素：

1）钻井液材料要先进行荧光测试，排除干扰；

2）排量要为螺杆钻具提供足够的动力；

3）提高粘度和切力，能充分地携带岩屑；

4）合理地提高钻井液密度，降低失水，增加井壁稳定性；

5）加人足够的防塌剂、防卡剂和润滑剂。

2.3 井眼轨迹控制技术

本井采用直-增-稳三段制轨迹剖面，直井段和造斜段钻进过程中要加强监测，及时判断轨迹发展趋势并对钻井参数进行调整，确保符合设计要求。

2.3.1 打好直井段

直井段要防斜打直，加强井斜控制，确保井壁稳定，防止键槽及掉块。必须坚持每钻进50～100 m即监测一次井斜及方位，并根据监测结果及时合理地调整钻具组合和钻进参数。 直井段主要采用塔式钻具组合，优化钻井参数，严格控制钻压，轻压吊打防止井斜，打完直井段再测电子多点数据，在钻达造斜点时，井底水平位移3.12m，上部井斜角最大仅为1.22°，直井段井斜角得到了有效控制。

2.3.2 增斜段

造斜点选在东营组，地层以灰色、深灰色泥岩、油泥岩为主夹砂岩，增斜段完沙一段未穿，沙一段上部主要以灰质泥岩为主，间杂灰质油泥岩，泥质白云岩，分布比较均匀，较硬。选用Φ212 mm（1.50°）单弯螺杆，采用滑动与复合钻进比为1.15：1的方式，造斜率及井眼圆滑都得到了很好的保障。

2.3.3 稳斜段

该段施工地层过沙一段、沙二段、沙三段，沙一段下部页理发育，以灰质泥岩为主，间杂泥质粉砂岩，油页岩。沙二段以灰色、灰绿色、紫红色泥岩、砂质泥岩为主，夹灰色粉砂岩、泥质粉砂岩、白云质粉砂岩、灰质粉砂岩、不等厚互夹薄层灰黄色白云岩，浅灰色灰质白云岩。沙三上以深灰色泥岩、砂质泥岩、灰质油泥岩为主夹砂岩。沙三中主要是灰色砂砾岩与深灰色泥岩、灰褐色油泥岩、油面岩、灰质泥岩不等厚互层。沙三下以灰色砂砾岩为主，含片麻岩、石英、长石，夹深灰色泥岩、灰褐色油泥岩、油面岩、灰质泥岩，采取“PDC钻头+螺杆”快速钻具结构，平均钻速为3.87m/h，钻遇片麻岩PDC钻头磨损严重（如图2、所示），换HJT537GK钻头。利用复合钻进时方位的飘移规律进行微调，减少用滑动钻进调整方位，使轨迹圆滑，并对滑动钻进过的井段进行通井和修整井眼，这对整个井眼轨迹及井下安全都能起到很大作用。

2.4 复杂情况的预防

粘附卡钻的主要原因是钻井液柱压力对地层孔隙压力的正压差过大，这在常规钻井中发生次数较多。对于定向井，钻具（特别是钻挺）在井眼内始终不居中，总是要靠向井壁的一侧，发生粘附卡钻的可能性就更大。除此，岩屑返出不及时，稳斜段过长导致摩阻扭矩增大会引起钻具疲劳损坏等。因此，为了预防复杂情况，采取以下措施：

1） 精细施工，控制全角变化率，确保井眼轨迹圆滑。

2） 选用优质钻井液，加人适量的润滑剂，提高钻井液的润滑性，降低滤饼厚度。

3） 在满足井控安全的前提下，合理使用钻井液密度，尽可能降低液柱压力与地层压力的正压差。

4） 测斜时，先划眼一遍，静止时间不要超过3-5 min，尽量减少钻具静止的时间。

5） 在满足井眼轨迹控制要求的前提下，尽量简化下部钻具结构，减少钻挺数量。

3 结论与认识

1） 针对探井施工的重点和难点，制定合理的施工方案，对现场施工有明确的指导性。优选钻头是提高机械钻速的最佳方案，在该区块定向施工中，采用PDC配套钻井技术可有效提高机械钻速。

2） 优选钻具组合，选择合适的钻井参数，确保实钻轨迹按设计延伸。对钻具组合的造斜率要结合考虑地层各向异性、井眼几何参数、钻具本身几何参数等诸因素的影响，保证井眼圆滑。

3） 针对该区定向井从造斜点至目的层重点做好防漏、防塌、防卡工作，控制好钻井液密度和流变性，降低摩阻及复杂情况发生。

4） 在快进入取芯段时，要考虑取芯作业时对轨迹的影响，适当微调，打好提前量。

参考文献：

[1] 陈平等.钻井与完井工程[M].北京：石油工业出版社，2005

[2] 张胜杰、汪旭伟.利用修正的三点定圆法计算单弯螺杆造斜率及其应用[J].内蒙古石油化工，2015；41（1）：35-36