定向井摩阻力控制与提速技术

马辉

【摘要】本文在分析总结合川地区定向井钻井特点的基础上，结合合川001-33-X1井钻井施工，进而根据摩阻力产生的原因，提出了减少摩阻力的一些方法。有效地控制摩阻可以提高钻头真实钻压，加快钻井速度，等进行了论述，提出了加快须家河油气藏钻井速度的技术方案，为公司创造更多的效益。

【关键词】定向井；摩阻力控制；提速技术

一、前言

合川构造位于重庆合川市和四川广安市境内，在勘探开发油气藏常规大规模开发的过程中，降低钻井综合成本，须家河油气藏开发均采用定向井钻井技术。由于斜井井深位移较大，裸眼段长，在钻进中容易造成管柱和井壁间相互运动产生的摩阻力。导致井内钻头钻压不真实，造成钻速慢等技术难题，因而，对斜井进行管柱摩阻分析并采取降摩阻措施是非常必要的。针对减少复杂、加快钻井速度等提出了针对性的技术方案、措施，对后续钻井具有重要的借鉴意义。

二、鉆井难点分析

（一）地层研磨性强、可钻性差

须家河地层可钻性差。川渝西部地区须家河地层可钻性差是制约合川地区钻井速度的瓶颈。须家河地层以砂岩和泥页岩为主，砂岩岩石致密，可钻性差，厚度在420～500米左右，在三开井身结构中，81/2″井眼须六、须五地层钻进约170～220米左右，6″井眼须四、须三、须二、须一地层钻进约250～280米左右。同时该层段油气显示活跃，钻井液密度相对较高，仍是制约合川气田提高钻速的一个瓶颈。

（二）斜井段长裸眼段岩屑床有效消除难，起下钻阻卡、钻具磨损严重

钻井周期长、斜井段长导致井壁垮塌，加上斜井段的岩屑携带清除困难，易形成岩屑床，造成起下钻经常遇阻挂卡。同时，地层研磨性强，对钻头外径、扶正器、钻具接箍磨损大。合川001-33-X1井一只直径Φ215.9mm的钻头磨损到Φ208mm，有50根钻杆本体及接箍出现严重磨损，最严重的直径磨损掉10mm。

（三）定向井段的轨迹磨阻大

须家河井段长定向、稳斜钻进影响了全井机械钻速。（1）目前合川定向井从沙一地层1100m左右开始定向造斜到40°至凉高山后，稳斜钻进1000m左右至须二完钻，稳斜段长，不利于提高机械钻速。（2）研磨性强的须家河层段在原来的垂厚下增加了30%，平均达到650米，增加了可钻性差井段长度，影响了全井机械钻速。

三、现场实钻技术方案、措施

（一）定向造斜轨迹控制

（1）根据合川构造定向井施工资料分析认为：“右漂”在这一构造上仍然存在。因此要确定出合适的方位预留角，一般为设计方位的低边即3°～4°。调整好钻井液性能，保持井眼稳定；

（2）螺杆带钻头高速旋转，优选用适合高速旋转钻头，精确控制使用时间，后期注意钻时、泵压等参数变化防止钻头事故。并在开始定向造斜时2～3单根，控制钻压在40kN以内，减少了动力钻具反扭矩，这样可保持初始井斜方位的相对稳定，并可提高造斜率；

（3）采用螺杆钻具将井斜和方位一次性造斜到设计的最大井斜角（预留4°～5°）的造斜方法，减少了转盘钻增斜钻具组合增斜的不稳定性及方位漂移问题，提高造斜段井眼轨迹控制精度及一次造斜中靶率，为下部井段施工提供了保证。

（二）定向稳斜控制方位

在定向时，为了摆工具面方便，多选用牙轮钻头，受钻头和动力钻具使用寿命的限制，往往不能将井斜一次增到合适，只能采用底部组合增斜和稳斜。

钻具组合：φ215.9mmHJ517G钻头+430×4A0+单流阀+φ213mm扶正器+φ159mm无磁钻铤（1根）+4A1×410+φ127mm斜坡加重钻杆（1根）+411×4A0+φ213mm扶正器+4A1×410+φ127mm斜坡钻杆（18根）+φ127mm加重钻杆（39根）+411×4A0+柔性短节+φ158.8mm随钻震击器+4A1×410+φ127mm加重钻杆（8根）+φ127mm斜坡钻杆。

通过调整第一、二个扶正器的间距及钻压等钻井参数来达到增、稳斜的目的。通过结合合川地区的地层参数、钻井参数、钻头类型等进行底部组合的三维受力分析，选用1.25-1.500螺杆，导向无线测量配合旋转复合钻进确保轨迹在中轴线运行；通过调整短钻铤的的长度和扶正器的直径大小，准确控制了井眼轨迹，合川001-33-X1井稳斜段1789m（井斜42.35°，方位172.54°）至2508m（井斜47.2°，方位169.33°），实现一次中靶。

（三）针对地层斜井段强化钻具摩阻力控制

（1）减小摩擦系数。使用良好的钻井液可以分担钻柱与套管柱的部分重量；控制地层压力；传递水马力。必要时在钻井液中加入润滑剂提高润滑性能对于减少摩阻非常有效；钻井液在满足其它功能要求之外，应尽量提高粘度、密度、泵压和排量，以及减少滤失量。

（2）保持井眼清洁和稳定。在钻进时井内会的岩屑，如不及时将岩屑返出将增加摩阻，降低钻速。因此尽可能做到以下几点以降低摩阻：①及时调整钻井液性能，确保钻井液的携砂能力；②接单根前要充分循环钻井液，降低环空中钻井液的岩屑浓度；③控制划眼速度划眼1次或2次；④进行短起下钻，破坏可能形成的键槽。

（3）及时调整钻具组合。斜井摩阻力主要是增斜段和稳斜段钻柱摩擦井壁产生，而且与重力大小有着密切的关系。如将钻铤或者加重钻杆调整至直井段，可有效控制摩阻或施加钻压。在底部钻具组合中，适当加装稳定器，以提高其稳定性。

四、结论

针对合川定向井的特点，采用定向造斜一次到位的方法，运用单扶正器结合调整短钻铤长度和扶正器外径来解决增、稳斜难的技术问题，提高造斜段井眼轨迹控制精度及一次造斜中靶率。解决长斜井段钻速低问题，建议采用低速螺杆带导向加PDC钻头提高斜井段机械钻速。降低摩擦系数或者降低斜井段钻具重力可以有效控制摩阻力，进而提高钻速。通过定向段和稳斜段的施工，更换为127mm加重钻杆，强化定向段钻具结构可以有效减低提下钻时磨阻，降低环空阻力；在定向滑动钻进中减少与井壁的接触面积，同时降低粘卡的机会。