小井眼井優快鉆進技術探究

蔡成斌 吳國富

摘要：降低鉆井工程成本是油氣勘探開發追求的重要目標之一，小井眼是繼水平井后在油氣勘探開發領域又一熱點技術。由于小井眼能夠降低消耗，有效降低鉆井成本，其發展潛力得到公認，目前在油田進行推廣。研究區塊部署的常規井主要以小井眼為主，本文主要是對比分析小井眼井，結合塊地層情況，從鉆具組合優選、鉆井參數優化、鉆井液性能優化等方面，給出區塊小井眼井優快鉆進的合理建議。

關鍵詞：小井眼井；鉆具組合優選；鉆井參數優化；鉆井液性能優化

小井眼能夠有效降低鉆井成本，在油氣勘探開發領域逐步得到推廣。文章主要結合塊小井眼施工情況，從鉆具組合優選、鉆井參數優化、鉆井液性能優化等方面，給出塊小井眼井優快鉆進的合理建議。

1 小井眼井優快鉆井技術研究

1.1 鉆具組合優選

定向井BHA 對井斜控制有重要的作用，對其進行優化，可以有效的控制井斜。主要目的是探討井身結構和井眼軌跡等因素對鉆頭受力變形的影響，從而判斷出鉆具的增斜、降斜和穩斜性能，為合理設計鉆具組合提供理論依據。“四合一”鉆具組合，為提高定向井軌跡控制效果，根據定向井位移大小選擇螺桿與扶正器之間的短鉆鋌長度，經過反復試驗，最終優選、確定了短鉆鋌的長度，摸索出了該鉆具組合在所鉆地層的增降斜及其方位變化規律。對常規井而言，水平位移在500m 左右的定向井，短鉆鋌長度為3.0 ～3.2m，水平位移在600m 以上的定向井，短鉆鋌長度為3.2 ～4m。小井眼井的水平位移普遍較大，筆者所在井隊施工的小井眼井位移在800-1300m 之間，與常規井相比，位移大了很多，在選擇短鉆鋌長度時一般是取上限。第一趟鉆短鉆鋌一般選擇3-4m，效果是不是最佳還需要不斷對比驗證。筆者初步認為小井眼采用的4 寸鉆桿，其柔性太強，如果還是按照常規井選擇“四合一”鉆具組合的思路，通過短鉆鋌的長度控制鉆具組合的增斜、穩斜、降斜效果，其結果恐有偏差。

1.2 鉆頭螺桿的優選

（1）鉆頭的優選。塊小井眼一般采用二開結構，建議二開鉆頭使用5 刀16 片或者5 刀19 片，4 刀翼的PDC 鉆頭雖然破巖效率較5 刀翼有一定的提高，但是小井眼施工井眼軌跡需要微調的次數多，有時甚至在劉家溝組和石千峰組都需要調整井斜、方位，4 刀翼鉆頭在定向時工具面不穩定，滑動效率低，所以建議使用5 刀翼的PDC 鉆頭。

（2）螺桿的優選。開始施工小井眼時，二開第一趟鉆一般選擇1.25 度的單彎螺桿，造斜效率低，滑動增斜2-3°/10 米；在延長中下部自然降斜率過高，達到3-5°/100 米，井眼軌跡難以控制。經過優化調整，二開第一趟鉆選擇1.5 度的單彎螺桿，一方面提高了增斜效率，一般從造斜點開始，250 米左右就可以將井斜方位調整到位；另一方面有效遏制了延長中下部的降斜趨勢。

1.3 鉆井液性能優化

根據小井眼施工特征，其鉆井液體系的優化需要考慮一（1）降低環空壓耗，降低固相含量。通過選擇合理的鉆井液密度窗口和提高泥餅質量來防止井塌，避免形成不規則井眼。采用分散型聚磺鉆井液體系，選擇合理的固相顆粒粒級分布，確保形成的泥餅致密光滑。在鉆井過程中，加入適量的潤滑劑如聚合醇等降低泥餅摩阻系數，有利于降低鉆井液與井壁之間的摩阻。（2）增強鉆井液攜巖能力。小井眼井環空較小，必須提高鉆井液攜巖能力，防止形成“巖屑床”和沉砂卡鉆。為了降低環空壓耗采用的低固相、低膨潤土含量、低塑性黏度會降低鉆井液的懸浮攜巖能力，為解決此矛盾，需通過改變鉆井液流型，使鉆井液的塑性黏度低、動切力高、動塑比高。

2 小井眼施工風險及預防措施

2.1 防止敏感地層坍塌，優化添加劑用量

安定直羅組為水敏性地層，遇水膨脹后發生坍塌，如果此段KCl 加量大，失水反而不好控制，所以此段鉆進時以控制失水為主，KCl 含量由原先15 噸降低至3-6 噸；延長組中下部井段，以硬脆性泥巖為主，吸水膨脹后產生應力坍塌，此段鉆進，加強鉆井液封堵性，適量補充瀝青粉，同時補充6-8 噸KCl 進行防塌。

2.2 防止沙卡，確保井筒清潔

小井眼環空間隙小，井筒內巖屑返出不及時，最好每鉆進100-150 米清掃井筒一次，確保井筒清潔。上部井段主要以聚合物為主，下部井段轉化完泥漿后，采用重漿進行舉砂。每次5-8 方左右進行清掃，返出重漿直接混入井漿中，不刻意提鉆井液密度。

2.3 防鉆具刺漏，做好鉆具入井前檢查

小井眼施工過程中，泵壓長期維持在20MPa 以上，容易造成鉆具刺漏，引發井下復雜事故。入井的鉆具必須認真檢查其雙密封臺階面，鉆具的本體和耐磨帶也要加強檢查，做好鉆具探傷工作，及時發現“有問題”的鉆具，防止發生鉆具刺漏。

3 技術發展方向

小井眼鉆進與常規井眼相比可以大大節約鉆井費用，因此已經越來越多地應用于深井復雜井以及老井開窗側鉆等鉆井作業當中。但鑒于小井眼的環空間隙小、壓耗大、易塌、易漏的難題，對鉆進過程中的小井眼鉆井液技術也提出了新的挑戰，如小井眼鉆井要求鉆井液具有良好的剪切稀釋性、流動性、潤滑性和良好的抑制造壁、防塌、懸浮攜帶能力。本文調研了國內外現有的小井眼鉆井液技術，系統分析了小井眼鉆井液存在的技術難點，從而確定出本文需要解決的鉆井液難題：攜巖懸巖問題、高密度下的問題，潤滑防卡問題和儲層保護問題。在常用的體系中選擇出抑制性和儲層保護效果好的成膜聚合物鉆井液體系作為研究的基礎漿，使其性能進一步優化和提高，從而滿足小井眼鉆進的需求。

4 結語

（1）本文分析了塊地層特性和小井眼施工特性，結合該區塊小井眼施工經驗，給出了該區小井眼施工的主要技術難點，主要包括井眼軌跡控制和井下事故預防等。（2）從鉆具組合和鉆井參數的優選、鉆頭和螺桿的優配、泥漿性能的優化幾個方面為塊小井眼優快鉆井提出合理化的建議。（3）小井眼施工風險大，做好風險預防措施，風險預防必須體現在主動性上，從思想上和施工過程中都應該主動預防。

參考文獻

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（作者單位：勝利石油工程有限公司海洋鉆井公司）