曲其勇

(中國石化勝利石油工程有限公司鉆井工藝研究院，山東 東營 257000)

坨深斜401井位于勝利油田濟陽坳陷東營凹陷勝北斷層上升盤坨深401砂體較高部位，研究區(qū)砂礫巖體夾持在厚層的生油巖中，非常有利于油氣的聚集。該井所屬目的層位為沙河街組四段致密砂礫巖油藏，非均質(zhì)強，壓力系數(shù)低，可鉆性差，鉆井效率較低。通過本井鉆探將進一步了解坨深斜401井區(qū)沙四段含油氣情況，成功后將大大拓寬陡坡帶鹽下砂礫巖體的勘探規(guī)模。

1 技術(shù)難點

根據(jù)區(qū)塊地質(zhì)特點、地層壓力及鉆完井工藝要求，以安全、高效、優(yōu)質(zhì)鉆井和保護油氣層及高效開采為原則，該井采用四開井身結(jié)構(gòu)設計。為了實現(xiàn)鉆探目的，過靶后要求垂直鉆進，故該井設計為“直－增－穩(wěn)－降－穩(wěn)”的五段制定向井。在鉆井過程中，面臨的難點問題有:

(1)鄰井多，防碰形勢嚴峻。該井屬于老區(qū)勘探井，區(qū)域內(nèi)井網(wǎng)密集、鄰井多、間距小，防碰間距50m內(nèi)防碰井多達7口，其中最小防碰距離僅為10.44m，且?guī)卓诶暇木圮壽E數(shù)據(jù)不完整或欠準確，部分井的實鉆軌跡不確定，防碰形勢非常嚴峻。

(2)二開裸眼段長，后期摩阻大，托壓嚴重，定向困難。該井二開裸眼段長達2575m，自造斜點開始鉆具整體躺在井壁上，且與井壁間的作用力隨著井斜增大而增大，鉆具與井壁間將會產(chǎn)生較大的摩阻，給后期定向造成一定的困難。

(3)該井為五段制井身結(jié)構(gòu)，易發(fā)生套管磨損情況。該井井型為“直－增－穩(wěn)－降－穩(wěn)”，鉆進過程中，在增斜段、降斜段以及全角變化率較大的井段易發(fā)生鉆具嚴重磨損套管的情況，有磨穿套管的風險。

(4)部分井段巖性致密，可鉆性差，鉆井效率低。該井沙河街組四段下部巖性致密，可鉆性差，鉆時慢，鉆井效率低，復合鉆進井斜增長較快，定向困難，井身軌跡不易控制，且沙河街組四段下部為小井眼鉆進，有卡鉆風險。

2 鉆井關(guān)鍵技術(shù)

2.1 鄰井防碰技術(shù)

結(jié)合本井鄰井多，井間距離小，防碰形勢嚴峻的特點，采取了以下措施:①盡可能收集齊全鄰井實鉆數(shù)據(jù)并進行防碰掃描，重點對距離較近的井做防碰圖，鉆進過程中嚴密監(jiān)控，及時預警和采取繞障措施。②直井段預定向防碰繞障，下入牙輪鉆頭配合單彎動力鉆具、MWD進行二開直井段施工，嚴密監(jiān)控實鉆軌跡并根據(jù)防碰需要分別在394.59m和443.98m處預定向5m和9.5m，實現(xiàn)了對重點防碰井的繞障。③鉆進過程中注意轉(zhuǎn)盤扭矩變化，觀察有無蹩跳現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)異常立即上提鉆具并分析原因，必要時起鉆測井底情況。

2.2 軌跡控制技術(shù)

優(yōu)選鉆具組合是鉆井提速提效和優(yōu)質(zhì)高效控制井眼軌跡的關(guān)鍵。該井二開造斜段鉆具組合為“Φ311.2mm鉆頭+Φ216mm單彎動力鉆具+Φ203 mm無磁鉆鋌+MWD+Φ127mm加重鉆桿+Φ127 mm斜坡鉆桿”，定向段使用1.5°單彎動力鉆具，穩(wěn)斜段使用1.25°單彎動力鉆具。自井深1200m造斜結(jié)束后至2014.5m全部為復合鉆進，軌跡控制效果良好。針對二開后期復合鉆進井斜增長較快的問題，在之前鉆具組合的基礎(chǔ)上，在動力鉆具上部增加Φ309 mm欠尺寸扶正器，穩(wěn)斜效果較好，大大減少了滑動鉆進的比例，自井深2014.6m至2945m滑動鉆進33.62m，復合段滑動鉆進比例為2%。

三開降斜段使用“Φ215.9mm三牙輪鉆頭+雙母接頭+轉(zhuǎn)換接頭+回壓凡爾+MWD坐鍵接頭+Φ158mm無磁鉆鋌+轉(zhuǎn)換接頭+165mm鉆鋌×3根+Φ127mm加重鉆桿+Φ127mm鉆桿”的常規(guī)鉆具組合，省卻了導向鉆具滑動鉆進的環(huán)節(jié)，提高了綜合鉆井效率;且井身軌跡控制良好。三開直井段鉆遇鹽膏巖層集中段，下入耐鹽直螺桿復合鉆進，必要時下入耐鹽單彎螺桿調(diào)整井斜，提高了機械鉆速。

2.3 優(yōu)選高效PDC鉆頭

針對沙四段下部巖性致密和可鉆性差的特點，通過對返出巖屑和鉆頭使用情況分析、總結(jié)，研發(fā)出了更加適合該地層的新型高效 PDC鉆頭——QP6157MJ，該鉆頭是一種短拋物線冠部胎體3噴嘴6刀翼PDC鉆頭，采用13.4mmPDC復合片，應用CAD優(yōu)化設計技術(shù)布置成刀翼式結(jié)構(gòu)。中密度布齒，大排屑槽水力結(jié)構(gòu)，適用于鉆進軟－中硬地層。進入沙四段下部后，自井深4276.78m開始使用GFBD68H16FX1/222PDC鉆頭鉆進，當鉆進至井深4304m時復合鉆進基本無進尺，鉆頭壽命到期，本趟鉆純鉆時間為32.5h。4325～4390m井段使用PQ6157MJPDC鉆頭鉆進，純鉆時間為83.5h。在同地層同巖性的條件下，使用PQ6157MJPDC鉆頭后純鉆時間增加，鉆頭壽命延長，起下鉆次數(shù)減少。

2.4 鉆井液技術(shù)

坨深斜401井鉆遇多套斷層，針對其易塌易漏的特點，采用低固相封堵防塌鉆井液體系，在鉆進時加入2%的隨鉆堵漏劑，同時加入AP－1，維持鉆井液有較高的抑制能力，加入2%ZX－8、3%超細碳酸鈣提高鉆井液封堵防塌能力，補充磺化酚醛樹脂，進一步改善濾餅質(zhì)量，降低高溫高壓濾失量，保證井壁穩(wěn)定，根據(jù)摩阻大小，及時補充白油潤滑劑、固體潤滑劑，做好防黏卡工作。

針對該井沙四段鉆遇鹽膏層集中段，在鹽膏層前150m將鉆井液轉(zhuǎn)化為欠飽和鹽水聚磺鉆井液，并逐步轉(zhuǎn)換為飽和鹽水體系，并加足各種抗溫、抗鈣、抗鹽處理劑，保持適當?shù)臑V失量和優(yōu)質(zhì)的造壁性能，防鹽膏侵，防擴徑。

2.5 套管防磨技術(shù)

該井為四開井，每個井段都要下入套管，在斜井段鉆進過程中，由于鉆具自身重力的作用，鉆具整體緊貼下井壁，而鉆桿接頭又作為鉆具支撐點與套管長期直接接觸，在鉆桿接頭與套管間形成較大的作用力，鉆進及起下鉆過程中極易造成套管磨損，同時也會增大摩阻和復合鉆進時的扭矩。由于該井為“直－增－穩(wěn)－降－穩(wěn)”的五段制定向井，在井眼軌跡拐點處最易造成套管磨損嚴重的情況。為此，該井采取2種套管防磨措施:一是優(yōu)選勝利油田FM系列防磨接頭，該防磨接頭采用高強度硬質(zhì)合金結(jié)構(gòu)鋼加工制造，強度符合要求，還采用硬質(zhì)合金摩擦副，鉆井液開式潤滑，結(jié)構(gòu)簡單，壽命長、風險小，可安全使用。經(jīng)過優(yōu)化其安裝位置變旋轉(zhuǎn)接觸為非旋轉(zhuǎn)接觸［1］，從而避免了鉆柱旋轉(zhuǎn)磨損套管，另外，由于摩擦副的摩擦系數(shù)非常低，也大幅度地降低了鉆井扭矩。二是優(yōu)選減磨劑并提高鉆井液潤滑性。通過對多種減磨劑試驗對比分析，發(fā)現(xiàn)在鉆井液中加入適量的(2%～3%)的AFC7101減磨劑能較好地減小鉆進與起下鉆過程中鉆桿對套管的磨損，并且對鉆井液性能基本無影響，起到了很好的套管防磨作用。向鉆井液中加入潤滑劑，提高鉆井液潤滑性也是減輕套管磨損的重要措施之一［2］。

2.6 隨鉆測量技術(shù)

二開造斜段選用國產(chǎn)QDT隨鉆測量系統(tǒng)監(jiān)測井斜、方位、場強等參數(shù)，該系統(tǒng)整體輕便，信號穩(wěn)定，抗干擾強，適合井深3000m以上的隨鉆測量任務。但三開后隨著井深的增加，井底壓力、溫度不斷升高，井底環(huán)境較為惡劣，條件較為復雜，國產(chǎn)儀器無法正常工作，遂選用進口QDT隨鉆測量系統(tǒng)，該系統(tǒng)的優(yōu)點是耐高溫、高壓、信號穩(wěn)定性好，適合井下條件復雜的深井作業(yè)。大部分國產(chǎn)MWD儀器最大工作溫度為150℃，最大工作壓力為138MPa，而該系統(tǒng)最大工作溫度為175℃，極限溫度可達180℃，最大工作壓力為172MPa，自該系統(tǒng)下井使用后信號穩(wěn)定，零故障發(fā)生，出色地完成了下部井段的隨鉆測量任務。

3 實鉆效果

坨深斜401井完鉆井深4413m，水平位移922.40m，最大井斜34.90°，平均井徑擴大率6.32%，鉆井平均機械鉆速3.97m/h，節(jié)省鉆井周期7.87d，達到了優(yōu)快鉆進和井壁保護的目的，安全順利地完成了該井施工。

通過鉆具組合優(yōu)選及高效PDC鉆頭研發(fā)等一系列鉆井技術(shù)的綜合應用，實現(xiàn)了井眼軌跡高效控制、鉆井提速提效的目的，設計軌道與實鉆軌跡見圖1。

圖1 坨深斜401井設計軌道與實鉆軌跡

4 結(jié)論及建議

(1)使用牙輪鉆頭配合動力鉆具和隨鉆測量儀器降低了與鄰井相碰的風險，F(xiàn)M系列防磨接頭配合減磨劑的使用優(yōu)于單一方案，對套管防磨有很好的效果，減少了井下復雜情況的發(fā)生。

(2)采用“牙輪鉆頭+鉆鋌+加重鉆桿”常規(guī)鉆具組合，不僅能夠滿足設計降斜率，并且方位比較穩(wěn)定，省卻了滑動鉆進時間，提高了綜合鉆井效率;同時性能優(yōu)良的鉆井液、高效PDC鉆頭及抗高溫隨鉆測量儀器等的使用是該井高效施工的有力保障。

(3)通過坨深斜401井的施工，初步形成了包括老區(qū)防碰、優(yōu)選鉆具組合、鉆井液、套管防磨以及隨鉆測量等在內(nèi)的一系列鉆井技術(shù)，為以后研究區(qū)“五段制”定向井的施工積累了豐富的經(jīng)驗。

［1］崔海林，唐洪林，閆振來，等.魚骨狀水平分支井建35－支平1井鉆井技術(shù)［J］.石油鉆探技術(shù)，2010，38(2):26.

［2］吳建忠.套管防磨技術(shù)在西南深井中的應用研究［J］.石油礦場機械，2014，43(1):84-87.