樁西地區(qū)五段制定向井鉆井技術(shù)研究

呂興輝等

【摘 要】隨著石油行業(yè)的發(fā)展，由于油氣存儲(chǔ)和油田開(kāi)發(fā)區(qū)域的相對(duì)集中，區(qū)域化鉆井模式和優(yōu)快鉆井技術(shù)已經(jīng)越來(lái)越受到人們的重視。近年來(lái)由于地質(zhì)開(kāi)發(fā)的特殊要求，設(shè)計(jì)采用“直-增-穩(wěn)-降-直”五段制井身剖面，隨著國(guó)內(nèi)鉆井技術(shù)的發(fā)展，如何充分開(kāi)展優(yōu)快鉆井技術(shù)，提高五段制定向井鉆井速度，實(shí)現(xiàn)鉆井行業(yè)的提速提效已經(jīng)受到人們?cè)絹?lái)越多的重視。

【關(guān)鍵詞】樁西地區(qū)；五段制；定向井；鉆井速度

0 前言

樁西油田區(qū)塊構(gòu)造位于濟(jì)陽(yáng)坳陷沾化凹陷東北部五號(hào)樁洼陷，其主要含油層系為沙河街油層組，儲(chǔ)層巖性主要為細(xì)砂巖與粉砂巖，油藏類型為常溫高壓低孔特低滲透構(gòu)造巖性油藏。近年來(lái)由于地質(zhì)開(kāi)發(fā)的特殊要求，設(shè)計(jì)采用“直-增-穩(wěn)-降-直”五段制井身剖面，以往對(duì)于施工五段制的井的造斜后鉆具組合常采用常規(guī)鉆具組合，很少考慮加有螺桿鉆具的鉆具組合形式，由于勝利油田東營(yíng)組以下受復(fù)雜地質(zhì)條件制約，以及高壓噴射鉆井條件等限制，常采用PDC+螺桿的鉆具組合來(lái)提高機(jī)械鉆速。

1 樁西地區(qū)五段制定向井技術(shù)難點(diǎn)

1.1 五段制定向井鉆井技術(shù)難點(diǎn)

樁西地區(qū)五段制定向井的井平均井深3300米以上，造斜點(diǎn)都在2100米以下，都是屬于中深井，造斜深，鉆井目的層位為沙三段、沙四段。五段制定向井鉆井主要技術(shù)難題如下：

（1）深部地層?xùn)|營(yíng)組及以下造斜、增斜和降斜難度；

（2）深部地層地磁傾角對(duì)井斜、方位的影響大；

（3）深部地層復(fù)合鉆井速度較快，但是PDC鉆頭增斜、降斜困難，用牙輪鉆頭定向增降斜，機(jī)械鉆速度慢；

（4）五段制剖面的井身軌跡原因，軌跡不容易控制和攜巖困難；

（5）由于井網(wǎng)較密集和工農(nóng)關(guān)系的原因，存在與鄰井多口井防碰問(wèn)題；

（6）深部地層井壁穩(wěn)定等技術(shù)難點(diǎn)。

1.2 五段制定向井鉆井技術(shù)研究?jī)?nèi)容

（1）深部地層定向增斜、穩(wěn)斜和降斜井身軌跡控制技術(shù)；

（2）五段制井降摩減扭技術(shù)；

（3）PDC鉆進(jìn)定向鉆井技術(shù)；

（4）五段制定向井復(fù)雜預(yù)防技術(shù)。

2 樁西地區(qū)五段制定向井技術(shù)對(duì)策

近年來(lái)五段制定向井在樁西地區(qū)進(jìn)行了25口鉆井施工，分析已施工的五段制井資料，找出影響施工速度與安全的因素。并針對(duì)五段制定向井鉆井工藝特點(diǎn)，區(qū)域地質(zhì)特性，找準(zhǔn)引起鉆井復(fù)雜的本質(zhì)問(wèn)題，從鉆井技術(shù)研究作為切入點(diǎn)，重點(diǎn)研究五段制定向井配套技術(shù)，對(duì)五段制定向井技術(shù)進(jìn)行深入研究，對(duì)預(yù)防鉆井事故，加快五段制定向井鉆井速度，提高經(jīng)濟(jì)效益具有十分重要的意義。

2.1 五段制定向井井身軌跡控制技術(shù)

五段制剖面定向井井眼軌跡形如“S”，施工具有高摩阻、大扭矩、易出鍵槽、攜砂困難等特點(diǎn)，施工難度較大，由于地質(zhì)開(kāi)發(fā)的特殊要求，設(shè)計(jì)采用“直-增-穩(wěn)-降-直”五段制井身剖面，[1]經(jīng)過(guò)近年來(lái)在樁西地區(qū)的施工經(jīng)驗(yàn)總結(jié)各施工井段鉆具組合如下：

（1）直井段：鐘擺鉆具組合，高轉(zhuǎn)速打吊結(jié)合；

（2）增斜段：PDC+動(dòng)力鉆具或牙輪+動(dòng)力鉆具；

（3）穩(wěn)斜段：鉆頭+動(dòng)力鉆具+欠尺寸扶正器；

（4）降斜段：PDC+直螺桿+鉆鋌+扶正器；

由于定向段牙輪+動(dòng)力鉆具定向鉆時(shí)慢，極大的制約了鉆井速度，降斜段PDC+動(dòng)力鉆具在硬地層，定向慢、易憋泵也影響了機(jī)械鉆速，因此我們優(yōu)選PDC鉆頭+直螺桿+鉆鋌+扶正器+鉆鋌+扶正器的鉆具組合：機(jī)械鉆速是常規(guī)鉆具的2～4倍；雙扶結(jié)構(gòu)，方位穩(wěn)定；降斜段和直井段一趟鉆完成。

經(jīng)過(guò)多口井的驗(yàn)證：以往的“動(dòng)力鉆具+牙輪”定向，鉆時(shí)慢，極大地限制了五段制定向井的鉆進(jìn)速度，降斜段采用“四翼PDC鉆頭+直螺桿+鉆鋌+扶正器”鉆具組合，即滿足降斜要求，同時(shí)能明顯提高機(jī)械鉆速，此降斜鉆具組合在砂巖地層降斜率9°～12°/100m，泥巖地層6°～8°/100m，在新區(qū)塊中降斜規(guī)律不同可能需要調(diào)整。五段制定向井提前優(yōu)化井身軌跡，確保降斜率和降斜段符合該地層降斜規(guī)律，保證穩(wěn)斜段足夠的水平位移完成中靶。

2.2 五段制定向井降摩減扭技術(shù)

五段制定向井鉆井重點(diǎn)降低鉆柱摩阻扭矩和機(jī)械作用扭矩，其控制摩阻扭矩方法是優(yōu)化井身結(jié)構(gòu)剖面和增加鉆井液潤(rùn)滑性能和清潔度。

摩阻扭矩值的影響因素及摩阻和扭矩值控制[2]：

五段制定向井剖面曲線類型的選擇、鉆井液的潤(rùn)滑性、鉆井液的攜帶能力和井眼的清潔度主要影響因素，必須控制好以下幾個(gè)方面：

①優(yōu)選井身軌道剖面；

②控制井眼軌跡的圓滑度；

③保證泥漿具有良好的潤(rùn)滑性；

④保證井眼的清潔度。

2.3 五段制定向井鉆井復(fù)雜預(yù)防技術(shù)

五段制定向井最易出現(xiàn)的事故與復(fù)雜有以下幾個(gè)方面：①鍵槽卡鉆和拔卡；②粘附卡鉆；③扭斷鉆具；④起下鉆困難

在施工中我們重點(diǎn)采用了措施包括：一是針對(duì)五段制定向井的特點(diǎn)，采用帶扶正器柔性鉆具并簡(jiǎn)化鉆具結(jié)構(gòu)；二是嚴(yán)格操作規(guī)程，保證軌跡圓滑，把扭矩和摩阻控制在理想范圍內(nèi)；三是使用高強(qiáng)度鉆具及時(shí)倒換，防止鉆具事故[3]；四是定時(shí)搞短起下鉆對(duì)巖屑床進(jìn)行機(jī)械消除；五是優(yōu)化鉆井液性能。通過(guò)五段制定向井復(fù)雜和事故的預(yù)防和處理技術(shù)，2014年五段制定向井故障復(fù)雜損失同往年相比減少32%。

3 結(jié)論

（1）“螺桿+PDC”復(fù)合鉆進(jìn)技術(shù)在“五段制”定向井的施工中有效的提高了機(jī)械鉆速，縮短了鉆井周期，節(jié)約了鉆井成本，給該地區(qū)同類型井的施工提供了模式。

（2）由于“五段制”定向井復(fù)合鉆進(jìn)使用的鉆具組合剛性較小，并且在鉆井過(guò)程中復(fù)合和滑動(dòng)鉆進(jìn)技術(shù)交替使用，結(jié)合帶扶正器的降斜鉆具，可以擴(kuò)大井眼、修理井壁，保證了完井作業(yè)的順利，防止井下事故的發(fā)生。

[責(zé)任編輯：湯靜]