針對超深大斜度定向井側鉆鉆井技術及優化措施

武宇哲

摘要：超深大斜度定向井一般井斜在46-85度間，斜度較大、水平位移較大，鉆井難度和鉆井成本較高。文中根據某超深大斜度定向井的井身結構和側鉆鉆井點地層巖性選擇了適合技術方式，針對性設計了技術實施方案和施工優化措施，綜合形成了超深大斜度定向井側鉆鉆井技術，此技術的成功實施能夠科學指導日后的鉆井作業。

關鍵詞：超深大斜度定向井;側鉆鉆井技術;優化措施

引言：某超深大斜度定向井井身結構設計為四開制直井井身結構。針對四開制直井井身結構存在的具體問題，為了提升開發效益，需要根據地層三壓力剖面和井壁穩定性研究數據進行必封點位置的優化，結合地層的巖性特征針對性設計大斜度鉆井井眼軌道，同時優選定向鉆頭和配套工具形成側鉆鉆井作業配套技術，合理解決復雜地層井眼失穩問題。

一、開窗側鉆定向井鉆井技術

1.1開窗及定向過程中的技術難點

存在一定斜向器下入風險，套管可能存在變形的情況，在斜向器下送過程中，套管內有可能產生阻卡的情況。在開窗過程中，因為套管鋼級和壁厚的關系，窗口不容易出現，斜向器斜面磨損嚴重，復合銑錐進入地層和形成新井眼十分困難。由于磁干擾過大，可能無法完成定位，在側鉆過程中可能會產生嚴重的托壓情況，另外，因為造斜率太低，無法達到增斜幅度，同時，由于螺桿角差錯誤和在方位上產生偏差，工具面偏差相對嚴重，螺桿記號和彎向不符。

1.2側鉆點選擇

根據某超深大斜度定向井實鉆使用鉆頭造斜的井身結構情況，充分結合實鉆地層巖性、套管接箍及剛性扶正器下深，選擇在超深大斜度定向井井深4200m處對273.1套管實施開窗。

1.3套管開窗工具選擇

較為常用的套管開窗工具是斜向器+配套銑錐和套管鍛銑兩種。使用斜向器+配套銑錐進行開窗由實施速度快、安全性高、切削屑量較小的特征，結合相應開窗經驗，選用斜向器+配套銑錐的方式實施開窗，開窗點的套管外部直井為273.1mm，鋼級為110S，三開鉆頭的尺寸為241.3mm，斜向器外部直徑為236mm，配套銑錐的外部直徑為245mm。

1.4開窗側鉆定向井鉆井技術優化措施

1.4.1斜向器下入

一旦斜向器到位后，需要使用纜車將陀螺儀下送至定位的接頭定位位置，連續實施3次坐鍵式隨鉆測量，確保每次的坐鍵式隨鉆測量所產生的工具面誤差在± 內，一旦達到此程度即為坐鍵式隨鉆測量完成。如果出現測量斜向器的方位誤差，需要配合使用轉盤逆時針轉動鉆具，將鉆具調整至預先設計的位置，保證上下活動的鉆具由2個單根的距離，3次后繼續進行隨鉆測量，要求隨鉆測量結果要和預先設計的目標方位相差幅度不超過± 內，由此，斜向器的定位完成。

1.4.2配套銑錐下入

開窗可以分為三個階段實施：

開窗起始階段要保持低鉆壓和地鉆速，將鉆壓控制在5-10kN/鉆速控制在50-60r/min，配套銑錐的排量控制在28-33L/s;在開窗騎套階段要保持中鉆壓和中鉆速，將鉆壓控制在20-80kN/鉆速控制在60-80r/min，配套銑錐的排量控制在28-33L/s;在開窗出套階段要保持低鉆壓高轉速，將鉆壓控制在80-120kN/鉆速控制在60-80r/min，配套銑錐的排量控制在28-33L/s。在進行配套銑錐下入的過程中，開窗作業的鉆井液要充分滿足攜帶鐵屑要求，開窗作業結束后，窗口附近的鉆具要進行修窗處理，直至摩阻小于20kN后結束開窗作業。

1.5施工描述

1.5.1斜向器下入坐封

使用236mm斜向器、165mm定向接頭、127mm加重鉆桿44根、139.7mm鉆桿進行組合，于某年某月某日某時間下入，某日某時間下鉆至井身4200m，某時間測井絞車送陀螺儀器，斜向器完成定位，某日某時間完成鋼珠投放，斜向器的底部井深調整為4210m，座封憋壓3次，保持25MPa，穩壓5min后立壓并未產生任何變化，在卸壓之后分別下壓40kN、80kN、120kN，穩壓3min后，斜向器的位置并未產生任何變化，證明斜向器的坐封已經成功。在坐封成功后將鉆具提升至20kN正方向旋轉35圈，斜向器丟手成功，起鉆后，將斜向器送出井。

1.5.2套管配套銑錐下入開窗

使用245mm復式銑錐&回壓閥、127mm加重鉆桿1根、打撈杯、127mm加重鉆桿43根、139.7mm鉆桿進行組合，于某年某月某日某時間下入，某日某時間下鉆入至井深4200m上窗口位置，將鉆具上提至4210m實施套管開窗作業，在進行開窗作業過程中主要根據扭矩大小確定鉆壓大小，至某日某時間開窗作業至井深4210m處，實際的套管開窗作業進尺達到3.5m，返回的巖屑含有水泥和鐵的質量較少，由此為依據可以判斷配套銑錐已經完全進入到地層之中。經過檢驗配套銑錐上提、下放過程中窗口摩阻，均未超過20kN，可以確定開窗作業圓滿完成，可以決定進行試鉆進操作[1]。

二、裸眼側鉆工藝技術

結合前期螺桿在通過窗口過程中的遇阻情況，決定采取彎螺桿鉆具的組合實施技術措施進行操作。在起鉆前做好水泥的石承壓實驗操作，完善好鉆井液的性能，將井底進行循環清洗，以此保證井眼的清潔程度，及時記錄塞鉆過程，起撈1-2包水泥石;在進行靜粘試驗過程中，分別在3min、5min、10min、15min、30min實施一次操作，以此提供出完整的側鉆施工防粘數據;在下鉆到底后，開泵正常，采取增方位的形式進行側鉆，先進性定點循環1小時，再進行嚴格的控制時間鉆進操作，具體時間為，前6m將控制時間確定為每米6小時，8m將控制時間確定為每米5小時，3m將控制時間確定為每米4小時，根據巖屑的返出情況去判斷側鉆實施是夠成功，在確認側鉆實施已經成功之后在鉆頭情況允許的情況下繼續進行鉆進的時間控制。

三、超深大斜度定向井井眼軌跡控制技術

將造斜點設置在垂直深度5000m處，某組二段地層的可鉆性相對較好，為了快速增斜、扭方位，將其設計為增斜段，實際造斜率達到 /100m以提升定向效率，定向鉆井鉆頭采用 mm切削齒，同時配備具備保徑能力強、抗研磨性強、切削深度可控性強等特征的輔助切削齒，十分有利于滿足地質目的，另外，優選7頭低速大扭矩的壁厚螺桿鉆具，提升鉆頭破巖扭矩，充分降低地層鉆頭轉速，保證鉆頭工作的平穩性，避免切削齒出現過早磨損的情況。

由于某組四段地層破碎，井壁容易產生失穩，為了減少滑動鉆井進尺，將造斜率控制在 /100m左右，最大限度保證大斜度井段的鉆井安全，以此利于目的層調整垂直深度。為了確保裸眼中完井管柱順利下入，設計采用旋轉導向定向鉆井，優選 mm切削齒Quantec PDC鉆頭，同時配合現場應用耐溫150 AUTO Trak Curve旋轉導向系統，確保井眼軌跡平穩順滑，準確中靶，因此，在此次側鉆過程中，鉆具組合能夠主動解開裂縫層，同時實現井眼軌跡的有效控制，保證井下安全[2]。

結束語：

通過文中超深大斜度定向井側鉆鉆井技術及優化措施的成功實施表明，該井身結構設計十分科學，鉆井配套技術的提速效果明顯，能夠為后續大斜度井鉆井提供充分的技術支撐，可以在大斜度井鉆井過程中進行大規模推廣。

參考文獻：

[1]胡大梁，歐彪，何龍，等.川西海相超深大斜度井井身結構優化及鉆井配套技術[J].石油鉆探技術，2020，48（3）： 22-28.

[2]杜征鴻，李林，黃貴生，等.川西海相難鉆破碎地層超深水平井軌道設計[J].石油鉆采工藝，2019，41（5）：562-567.