定向井摩阻力控制與提速技術

馬輝

【摘要】本文在分析總結合川地區定向井鉆井特點的基礎上，結合合川001-33-X1井鉆井施工，進而根據摩阻力產生的原因，提出了減少摩阻力的一些方法。有效地控制摩阻可以提高鉆頭真實鉆壓，加快鉆井速度，等進行了論述，提出了加快須家河油氣藏鉆井速度的技術方案，為公司創造更多的效益。

【關鍵詞】定向井；摩阻力控制；提速技術

一、前言

合川構造位于重慶合川市和四川廣安市境內，在勘探開發油氣藏常規大規模開發的過程中，降低鉆井綜合成本，須家河油氣藏開發均采用定向井鉆井技術。由于斜井井深位移較大，裸眼段長，在鉆進中容易造成管柱和井壁間相互運動產生的摩阻力。導致井內鉆頭鉆壓不真實，造成鉆速慢等技術難題，因而，對斜井進行管柱摩阻分析并采取降摩阻措施是非常必要的。針對減少復雜、加快鉆井速度等提出了針對性的技術方案、措施，對后續鉆井具有重要的借鑒意義。

二、鉆井難點分析

（一）地層研磨性強、可鉆性差

須家河地層可鉆性差。川渝西部地區須家河地層可鉆性差是制約合川地區鉆井速度的瓶頸。須家河地層以砂巖和泥頁巖為主，砂巖巖石致密，可鉆性差，厚度在420～500米左右，在三開井身結構中，81/2″井眼須六、須五地層鉆進約170～220米左右，6″井眼須四、須三、須二、須一地層鉆進約250～280米左右。同時該層段油氣顯示活躍，鉆井液密度相對較高，仍是制約合川氣田提高鉆速的一個瓶頸。

（二）斜井段長裸眼段巖屑床有效消除難，起下鉆阻卡、鉆具磨損嚴重

鉆井周期長、斜井段長導致井壁垮塌，加上斜井段的巖屑攜帶清除困難，易形成巖屑床，造成起下鉆經常遇阻掛卡。同時，地層研磨性強，對鉆頭外徑、扶正器、鉆具接箍磨損大。合川001-33-X1井一只直徑Φ215.9mm的鉆頭磨損到Φ208mm，有50根鉆桿本體及接箍出現嚴重磨損，最嚴重的直徑磨損掉10mm。

（三）定向井段的軌跡磨阻大

須家河井段長定向、穩斜鉆進影響了全井機械鉆速。（1）目前合川定向井從沙一地層1100m左右開始定向造斜到40°至涼高山后，穩斜鉆進1000m左右至須二完鉆，穩斜段長，不利于提高機械鉆速。（2）研磨性強的須家河層段在原來的垂厚下增加了30%，平均達到650米，增加了可鉆性差井段長度，影響了全井機械鉆速。

三、現場實鉆技術方案、措施

（一）定向造斜軌跡控制

（1）根據合川構造定向井施工資料分析認為：“右漂”在這一構造上仍然存在。因此要確定出合適的方位預留角，一般為設計方位的低邊即3°～4°。調整好鉆井液性能，保持井眼穩定；

（2）螺桿帶鉆頭高速旋轉，優選用適合高速旋轉鉆頭，精確控制使用時間，后期注意鉆時、泵壓等參數變化防止鉆頭事故。并在開始定向造斜時2～3單根，控制鉆壓在40kN以內，減少了動力鉆具反扭矩，這樣可保持初始井斜方位的相對穩定，并可提高造斜率；

（3）采用螺桿鉆具將井斜和方位一次性造斜到設計的最大井斜角（預留4°～5°）的造斜方法，減少了轉盤鉆增斜鉆具組合增斜的不穩定性及方位漂移問題，提高造斜段井眼軌跡控制精度及一次造斜中靶率，為下部井段施工提供了保證。

（二）定向穩斜控制方位

在定向時，為了擺工具面方便，多選用牙輪鉆頭，受鉆頭和動力鉆具使用壽命的限制，往往不能將井斜一次增到合適，只能采用底部組合增斜和穩斜。

鉆具組合：φ215.9mmHJ517G鉆頭+430×4A0+單流閥+φ213mm扶正器+φ159mm無磁鉆鋌（1根）+4A1×410+φ127mm斜坡加重鉆桿（1根）+411×4A0+φ213mm扶正器+4A1×410+φ127mm斜坡鉆桿（18根）+φ127mm加重鉆桿（39根）+411×4A0+柔性短節+φ158.8mm隨鉆震擊器+4A1×410+φ127mm加重鉆桿（8根）+φ127mm斜坡鉆桿。

通過調整第一、二個扶正器的間距及鉆壓等鉆井參數來達到增、穩斜的目的。通過結合合川地區的地層參數、鉆井參數、鉆頭類型等進行底部組合的三維受力分析，選用1.25-1.500螺桿，導向無線測量配合旋轉復合鉆進確保軌跡在中軸線運行；通過調整短鉆鋌的的長度和扶正器的直徑大小，準確控制了井眼軌跡，合川001-33-X1井穩斜段1789m（井斜42.35°，方位172.54°）至2508m（井斜47.2°，方位169.33°），實現一次中靶。

（三）針對地層斜井段強化鉆具摩阻力控制

（1）減小摩擦系數。使用良好的鉆井液可以分擔鉆柱與套管柱的部分重量；控制地層壓力；傳遞水馬力。必要時在鉆井液中加入潤滑劑提高潤滑性能對于減少摩阻非常有效；鉆井液在滿足其它功能要求之外，應盡量提高粘度、密度、泵壓和排量，以及減少濾失量。

（2）保持井眼清潔和穩定。在鉆進時井內會的巖屑，如不及時將巖屑返出將增加摩阻，降低鉆速。因此盡可能做到以下幾點以降低摩阻：①及時調整鉆井液性能，確保鉆井液的攜砂能力；②接單根前要充分循環鉆井液，降低環空中鉆井液的巖屑濃度；③控制劃眼速度劃眼1次或2次；④進行短起下鉆，破壞可能形成的鍵槽。

（3）及時調整鉆具組合。斜井摩阻力主要是增斜段和穩斜段鉆柱摩擦井壁產生，而且與重力大小有著密切的關系。如將鉆鋌或者加重鉆桿調整至直井段，可有效控制摩阻或施加鉆壓。在底部鉆具組合中，適當加裝穩定器，以提高其穩定性。

四、結論

針對合川定向井的特點，采用定向造斜一次到位的方法，運用單扶正器結合調整短鉆鋌長度和扶正器外徑來解決增、穩斜難的技術問題，提高造斜段井眼軌跡控制精度及一次造斜中靶率。解決長斜井段鉆速低問題，建議采用低速螺桿帶導向加PDC鉆頭提高斜井段機械鉆速。降低摩擦系數或者降低斜井段鉆具重力可以有效控制摩阻力，進而提高鉆速。通過定向段和穩斜段的施工，更換為127mm加重鉆桿，強化定向段鉆具結構可以有效減低提下鉆時磨阻，降低環空阻力；在定向滑動鉆進中減少與井壁的接觸面積，同時降低粘卡的機會。