樁136—斜15大位移井降摩減阻探索

馬其浩

摘 要：隨著勘探開發任務的延伸，大位移井的開發優勢不斷凸顯。但其施工中大摩阻、高扭矩一直是制約鉆井的一大難題，2018年初，由渤海鉆井總公司施工的一口二開大位移井樁136-斜15井順利完工，施工中通過一系列針對性措施，取得了良好的降摩減阻效果，為保障大位移井井下安全和提高鉆井速度積累了些許可行經驗。

關鍵詞：大位移井 樁西油田 摩阻 扭矩

近年來，水平井、大位移井等井型在現鉆井任務中所占的比例逐年提高。由于其井身軌跡特殊，鉆具活動摩阻與旋轉扭矩也具有較大的特殊性。施工中的高扭矩、大摩阻、托壓、鉆桿粘附等問題仍給鉆井帶來了極大的困難，同時無形中增加了井下故障發生的可能。

1 大位移井影響摩阻扭矩的因素

1.1 井身軌跡

摩阻和扭矩具隨造斜率與狗腿度的增加而增加。鉆具摩阻阻力及扭矩集中在大造斜率井段，且起下鉆會大大增加鍵槽出現的可能，不利于降低施工風險。

1.2 鉆具結構

鉆具結構對大位移井的摩阻同樣具有不可忽略的影響。為提高加壓效率，可以在鉆具中添加水力振蕩器，但其費用較高，并存在一定的井下風險。

1.3 井眼清潔程度

大位移井的環空清潔程度在降低鉆具摩阻中起到極大的作用。大位移井由于其井斜一般較大，受“Boycott”效應影響[1]，鉆屑形成巖屑床，增大了鉆具與井壁的接觸面積，也極大增加了接觸面的摩擦系數。

1.4 鉆井液的潤滑性能

鉆井液的潤滑性能直接影響著鉆具活動的摩阻，鉆井液及其形成的濾餅，直接影響接觸面與環空的潤滑效率，通過改善濾餅質量，并添加與井下相匹配的潤滑劑，降低鉆井液與濾餅的摩擦系數能在一定程度上能有效的起到降摩減阻的效果。

1.5 鉆井液的固相含量

劣質固相含量高會增大濾餅厚度及摩擦系數，造成鉆具摩阻扭矩增大，嚴重時甚至導致黏附卡鉆；形成的濾餅厚且松散，起鉆時易造成遇阻卡。

1.6 鉆井液的濾失護壁性

由于大位移井鉆進過程中鉆具緊貼下井壁，能否形成高質量的濾餅，是影響鉆具活動摩阻及扭矩的另一個重要因素。

2 樁136-斜15井施工情況

2.1基本情況

樁136-斜15井，是2018年由渤海鉆井總公司40656SL鉆井隊負責施工的一口表層定向大位移井，該井位于樁西灘海油區，完鉆井深3068m，井底垂深2062m（館陶組），最大井斜62.63°，閉合位移2109m。該井一開150m開始造斜，400m井斜增至33°，二開800m至960m，二次增斜至54°，穩斜鉆進至2800m，再次增斜至61°，穩斜至完鉆，“直-增-穩-增-穩-增-穩”七段制井身軌跡。設計軌道參數如表1所示。

2.2 施工難點、重點：

①造斜點淺，一開造斜，明化鎮組造斜率高達4.5°/30m。

②全井87%的井段處于的30°～60°井斜范圍，形成的巖屑床增大了鉆具的摩阻與扭矩；

③水平位移大，斜井段長，七段制連續增斜的井身軌跡造成摩阻大、扭矩大；

④該區塊以往多為三開井設計，樁136-斜15井為二開設計，增大了施工風險。

2.3 施工情況

該井在整個鉆進過程中，鉆井液摩阻系數0.035，鉆具上提最大摩阻200KN，下放摩阻最大160KN，旋轉扭矩最大23KN？m，鉆具長時間靜止后不卡，滑動鉆進過程不托壓，起下鉆過程正常，完井電測及固井質量測井均常規纜測到底，未采用水平井工藝測井，整個鉆井過程安全、平穩、高效，圓滿完成了鉆探任務。

3 現場降摩減阻措施

通過采取多項針對性措施，樁136-斜15井的施工中鉆具摩阻及扭矩得到較好的控制。根據鉆井過程控制，及采取的技術措施，總結出以下幾點降低大位移井鉆具摩阻、扭矩，預防粘卡的幾個方面：

3.1 優化井身軌跡

在滿足甲方要求與施工質量的前提下，控制前期增斜全角變化率低于4°/30m，后期控制不大于1.5°/30m，同時，通過選擇穩斜鉆具結構，優選合理的鉆壓、頂驅轉速，維持穩斜段井眼軌跡平穩圓滑，使鉆具摩阻均勻分布在整個斜井段。

3.2 優化鉆具結構

鉆具組合設計中，加入偏心擴眼器（距離鉆頭200m）、欠尺寸螺旋扶正器（距離鉆頭800m），并根據施工情況向上移動，破壞了形成的巖屑床，促進了鉆屑的上返；螺旋扶正器主要對增斜井段進行修整，使井眼圓滑、暢通。

3.3 提高環空清潔程度

巖屑床的清除采用了“工具物理清除+鉆井液紊流攜帶”方法配合來解決：在鉆具中加入偏心擴眼器、螺旋扶正器等工具，破壞已形成的巖屑床；提高鉆井泵的排量，在井眼中形成局部紊流，提高巖屑的返出率。

3.4 提高鉆井液潤滑性能

通過液體類與固體類（石墨粉）復配提高潤滑效率。使用無熒光白油13噸，石墨粉4噸，摩阻系數降低至0.035，上提最大摩阻200KN，下放摩阻最大160KN，旋轉扭矩最大23KN？m，鉆具長時間靜止后不粘不卡，滑動鉆進過程不托壓，潤滑性能良好，保證了井下施工安全。

3.5 嚴格控制鉆井液中的固相含量

在樁136-斜15井的前期施工中，嚴格控制鉆井液固相含量。前期施工，采用氯化鈣強抑制鉆井液體系，后期通過大分子包被絮凝處理劑控制，并通過固控設備加以清除，使鉆井液的固相含量始終低于9%。

3.6 “護壁+封堵+潤滑”提高鉆井液濾失護壁性

根據樁136-斜15井的特點，制定了“護壁+封堵+潤滑”的施工措施。低濾失量形成的致密濾餅，能有效減少鉆具與井壁的接觸面積，達到降低摩阻的效果。同時使用超細碳酸鈣、承壓堵漏材料，降低濾餅的滲透性，提高井壁的穩定性。通過復配“固體+液體”潤滑劑，提高鉆井液及濾餅的潤滑性能。

結論

4.1 影響大位移井鉆具摩阻與扭矩的因素主要有：井身軌跡、鉆具結構、環空清潔程度、鉆井液的潤滑性、鉆井液中的固相及鉆井液的濾失護壁性等。

4.2 在樁136-斜15井的施工中，通過采取優化井深軌跡、根據軌跡選擇合理鉆具結構，加強對環空的清潔、提高鉆井液潤滑能力、改善濾餅質量等針對性措施，有效的降低了鉆具摩阻與扭矩。

參考文獻：

[1] 徐同臺，洪培云，潘世奎.水平井鉆井液與完井液[M].北京：石油工業出版社，1999.12