防斜打快技術(shù)

1、常規(guī)防斜打快技術(shù)一、概述直井鉆井防斜，是現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)常碰到的難題之一。在鉆直井時(shí)，如果井斜過大，會(huì)使井眼偏離地下設(shè)計(jì)目標(biāo)，打亂油氣田開發(fā)的布局。對(duì)于勘探工作來說，井斜大了，會(huì)使井深發(fā)生誤差，使所得的地質(zhì)資料不真實(shí)，甚至偏離勘探目標(biāo)。井打斜了，也給鉆井工程本身增加了困難，甚至造成嚴(yán)重的井下故障。在斜井內(nèi)，鉆柱易靠在井壁一側(cè)，旋轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)生嚴(yán)重摩擦，在井斜突變井段鉆柱發(fā)生彎曲，易使鉆柱和套管磨損，鉆柱折斷，套管脫落，也可能造成井壁坍塌及鍵槽卡鉆等故障，有時(shí)甚至被迫填井側(cè)鉆。井斜超標(biāo)，也會(huì)影響固井質(zhì)量，首先是造成下套管困難，同時(shí)套管下入后不易居中，這往往是造成固井竄槽、管外冒油冒氣的原因之一。因此，直井防斜打

2、快問題一直是油公司和鉆井工作者十分關(guān)心的一個(gè)重要技術(shù)問題。防斜技術(shù)自上世紀(jì)五十年代魯賓斯基發(fā)表論述至今，經(jīng)過數(shù)代人幾十年的發(fā)展，已經(jīng)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，早期只有光鉆挺、塔式組合；鉆柱穩(wěn)定器產(chǎn)生后又形成了鐘擺、滿眼等鉆具結(jié)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上，發(fā)展了柔性、偏軸等特殊防斜鉆具組合。隨著定向技術(shù)的發(fā)展，以螺桿和隨鉆為主的導(dǎo)向鉆井技術(shù)應(yīng)用于防斜糾斜，在很大程度上避免了填井側(cè)撞；近年來，自動(dòng)垂直鉆井技術(shù)得到了較好應(yīng)用，但由于其技術(shù)含量、使用成本高，限制了使用的范圍。易斜地區(qū)大多仍然采取常規(guī)防斜糾斜技術(shù)。在我國東部多個(gè)油田推廣應(yīng)用了自然造斜鉆井技術(shù)，使易斜地區(qū)鉆井速度得到了較大提高。川東北鉆遇的中上部地層普遍存在著

3、地層傾角大（30°60°），局部小褶皺多，自然造斜率較強(qiáng)（自然造斜率大于1°/100m）等特點(diǎn)，井身質(zhì)量難以控制，尤其是井斜控制難度大。同時(shí)，地層古老、巖石堅(jiān)硬、研磨性強(qiáng)、巖性多變、地層可鉆性低（可鉆性級(jí)值58），機(jī)械鉆速普遍較低，導(dǎo)致鉆井生產(chǎn)效率低下。川東北防斜打快是井身質(zhì)量控制的難點(diǎn)，而陸相地層是防斜打快的重點(diǎn)。如沙溪廟地層傾角大，須家河組研磨性強(qiáng)，又處于大井眼井段，防斜打快矛盾比較突出。進(jìn)入海相地層，雷口坡組二段至嘉陵江組嘉4+5段砂泥巖互層頻繁，地層傾角大，自然造斜力強(qiáng)，表現(xiàn)易斜特性。在易斜井段采用防斜功能最強(qiáng)的鉆具組合，井斜仍有逐步上升趨勢(shì)。如何處理好解

4、放鉆壓提高速度和防斜打直這兩方面成了川東北鉆井的重要任務(wù)之一。從優(yōu)化鉆具結(jié)構(gòu)、優(yōu)選鉆頭和鉆井參數(shù)著手，如采用鐘擺、塔式鐘擺、柔性鐘擺鉆具等，配合相應(yīng)技術(shù)措施，既解放了鉆壓，大大提高了鉆井速度，又滿足了井身質(zhì)量的要求。在陸相地層主要采用塔式鐘擺鉆具，配合合理的鉆井參數(shù)來防斜打直。在井斜控制方面，大尺寸鉆鋌發(fā)揮了重要的作用，使用大尺寸鉆鋌成功地解決了陸相地層易斜的鉆井難題。尤其二開需嚴(yán)格控制井斜，保持井斜處于較低值，為三開控制井斜創(chuàng)造良好條件。在海相地層，巖性為灰?guī)r、白云巖、膏鹽巖，可鉆性較好，螺桿+PDC的應(yīng)用為防斜打快增加了新的途徑。在無法使用垂直鉆井和空氣鉆井等特殊鉆井技術(shù)時(shí)，優(yōu)化鉆具組合和

5、施工方案，可以在一定程度上解決防斜打快的難題。在區(qū)域構(gòu)造比較明確的地區(qū)，設(shè)計(jì)自然造斜井，合理布置地面井位，正常鉆進(jìn)達(dá)到目的層，可以實(shí)現(xiàn)速度的較大突破。二、防斜打快工藝技術(shù)（一）川東北典型地層造斜特性1地層造斜性級(jí)別劃分根據(jù)地層傾角大小以及其對(duì)井斜的影響程度，將地層造斜性劃分成幾個(gè)級(jí)別。表1 地層造斜性級(jí)別定性劃分表地層傾角（º）地層造斜性對(duì)井斜和速度影響010低不易井斜，可施加大鉆壓提高速度1030中等較容易井斜，適當(dāng)控制鉆壓，井斜可控制30以上高極易井斜，嚴(yán)格控制鉆壓，井斜也逐漸增大，對(duì)速度影響較大2川東北地層造斜性對(duì)毛壩1井測(cè)井資料分析獲取的數(shù)據(jù)，見表2?？梢园l(fā)現(xiàn)，該地區(qū)地層傾角

6、大且地層產(chǎn)狀基本穩(wěn)定，容易發(fā)生地層自然造斜。表2 毛壩1井地層產(chǎn)狀表地層地層產(chǎn)狀(°)組段底界深度傾向傾角上沙溪廟組9373303352330下沙溪廟組13133353402640千佛崖組1692.53402640自流井組203934028須家河組2727/雷口坡組三段281833532雷口坡組二段31512453053055雷口坡組一段318521040嘉陵江組五段3197嘉陵江組四段3561嘉陵江組三段37783105嘉陵江組二段3900嘉陵江組一段42673305飛仙關(guān)組四段4324飛仙關(guān)組三段4365千佛崖、自流井、須家河組等陸相地層，砂巖、泥巖、頁巖不等厚互層多發(fā)育，軟硬交

7、錯(cuò)對(duì)井斜產(chǎn)生一定影響。表3為通過巖心分析得到的四川自流井組地層巖性特征數(shù)據(jù)，泥巖、砂巖巖石可鉆性級(jí)別高，頁巖可鉆性級(jí)別低，都占有一定比重。表3 四川盆地自流井組地層巖性特征地 層 層位厚度（m）巖 性 描 述巖性厚度（m）占層位的百分?jǐn)?shù)（）巖石可鉆性自流井五段78暗紫紅、灰綠色泥巖3848.86.088砂質(zhì)灰?guī)r2025.67.219灰色頁巖2025.64.948自四94褐色介殼灰?guī)r3032.00.673砂質(zhì)泥巖2930.8黑色頁巖2526.63.897暗紫紅、灰綠色泥巖2020.66.088自三66暗紫色泥巖3656.06.088淺灰色粉砂巖3044.06.651自二30深灰褐色介殼灰?guī)r206

8、6.73.682灰黑色頁巖1033.36.355自一93暗紫色泥巖5054.06.088淺灰色粉砂巖4346.06.032經(jīng)過統(tǒng)計(jì)普光、毛壩等區(qū)塊已鉆井資料數(shù)據(jù)，根據(jù)鉆井實(shí)踐情況分析，結(jié)合毛壩1等實(shí)際地層傾角測(cè)井資料，川東北地層造斜特性，具有一定規(guī)律性。上沙溪廟至千佛崖地層傾角3040°，造斜性較強(qiáng)，井斜容易增大；自流井組下部到須家河上部地層傾角2030°，造斜有所緩和，多表現(xiàn)降斜趨勢(shì)；須家河組根據(jù)區(qū)域不同，表現(xiàn)不穩(wěn)定，有些造斜，有些穩(wěn)、降斜；雷口坡下段到嘉陵江上部地層傾角4050°，造斜性極強(qiáng)；嘉陵江三段以下海相地層地層傾角小于10°，地層平緩，造斜性

9、低，地層具有自然降斜特征。因此，地層自上而下，根據(jù)不同造斜特性，可分成以下幾組典型分層。表4 川東北典型地層造斜特性分層表地層分層大致井段（m）巖性可鉆性產(chǎn)狀特性造斜性上沙溪廟組、下沙溪廟組、千佛崖組2000紫紅色泥巖與粉砂巖呈不等厚互層低砂泥巖軟硬交錯(cuò)變化大，地層傾角大高自流井組、須家河組上部500紫紅色、灰色泥巖為主須家河局部可鉆性極低傾角中偏小、局部較大，砂泥巖互層中等偏低須家河組下部、雷口坡組上部500灰色泥巖夾泥巖夾粉砂巖，質(zhì)硬耐磨，夾多條煤線低傾角中偏小中較低雷口坡組下部、嘉陵江組上部500深灰色白云巖、灰白色硬石膏巖較高傾角大高嘉陵江組下部、飛仙關(guān)組、二疊系、石炭系等下部海相地層

10、1000灰?guī)r為主高平緩低表中地層可鉆性是根據(jù)實(shí)鉆鉆時(shí)資料統(tǒng)計(jì)而得，陸相地層平均鉆時(shí)60min/m以上，可鉆性低；下部海相地層平均鉆時(shí)在40min/m以下，地層相對(duì)容易鉆進(jìn)；雷口坡組下部、嘉陵江組上部平均鉆時(shí)介于上述之間，較易鉆?？摄@性高低直接影響到鉆井速度，使速度和質(zhì)量的矛盾更加突出。影響井斜產(chǎn)生的有鉆具方面因素，也有地層方面因素。鉆具主要體現(xiàn)在鉆頭側(cè)向力和鉆頭轉(zhuǎn)角。地層造斜主要影響因素為地層傾角和地層各項(xiàng)異性。對(duì)于地層傾角較大的地層，地層產(chǎn)生的造斜力較大，而且隨著鉆壓的增大，地層造斜力也逐步增大。因此對(duì)于高陡構(gòu)造和強(qiáng)造斜地層，這是井斜控制效果難以得到充分的保證的主要原因。要從根本上解決防斜打

11、快問題，除了有效地控制鉆具側(cè)向力和鉆頭傾角之外，還必須具有足夠的抵抗地層造斜力的能力。只有同時(shí)考慮這三方面的因素，并使之相互協(xié)調(diào)，才能真正地解決高陡構(gòu)造和強(qiáng)造斜地層的防斜打快問題。（二）常規(guī)防斜糾斜鉆井技術(shù)為了實(shí)現(xiàn)防斜目標(biāo)，無論何種技術(shù)，歸根結(jié)底核心是底部鉆具類型和結(jié)構(gòu)的選取。目前有效的常規(guī)防斜糾斜技術(shù)包含以下幾種：以鐘擺防斜為主的系列防斜技術(shù)；螺桿鉆具組合防斜糾斜控制技術(shù)。對(duì)于滿眼鉆具組合，在川東北高陡構(gòu)造區(qū)塊上部陸相地層，防斜作用難以發(fā)揮，所以采用較少。在下部海相地層需要穩(wěn)斜鉆進(jìn)時(shí)，可以根據(jù)情況采用。由于應(yīng)用較少，此處不做介紹。下面分別對(duì)不同鉆具結(jié)構(gòu)防斜原理進(jìn)行分析和敘述。重力鐘擺降斜力圖

12、1鐘擺鉆具作用原理示意圖1鐘擺防斜技術(shù)常規(guī)鐘擺鉆具是利用下部鉆鋌重量的橫向分力使鉆頭壓向下井壁，以達(dá)到逐漸減小井斜的效果。光鉆鋌是最簡(jiǎn)單的鐘擺鉆具，切點(diǎn)以下鉆鋌產(chǎn)生橫向力，即鐘擺力，用于糾斜。為了增加鐘擺效果，使切點(diǎn)以下鉆具更長(zhǎng)，在底部鉆具增加扶正器，扶正器以下鉆鋌在一定鉆壓下，不與井壁接觸，產(chǎn)生較大的鐘擺力。根據(jù)需要，底部鉆柱可以有一個(gè)或兩個(gè)鉆柱穩(wěn)定器。（1）大尺寸鉆鋌塔式鐘擺鉆具組合使用大尺寸鉆鋌塔式鉆具，提高下部鉆具的剛性和抗彎曲能力，有利于較高鉆壓情況下防斜，其較大的尺寸也提供了大的鐘擺降斜力，因此防斜降斜效果有較大提高。由于可以施加更大的鉆壓，大尺寸鉆鋌組成的塔式鐘擺鉆具組合，較同等

13、地層常規(guī)鐘擺鉆具組合、小尺寸鉆鋌塔式鉆具組合吊打的平均機(jī)械鉆速均有所提高。在傾角大、巖性變化頻繁的自然造斜力較強(qiáng)的地層中，使用大尺寸鉆鋌組成的塔式鉆具組合鉆進(jìn)，有利于部份解放鉆壓、對(duì)提高鉆井速度有利。根據(jù)地層與巖性，采用大鉆壓鉆進(jìn)與小鉆壓吊打糾斜相結(jié)合的方式進(jìn)行鉆進(jìn)，可以在較好控制井斜基礎(chǔ)上提高鉆井速度。大尺寸鉆鋌主要表現(xiàn)在以下兩方面：鉆鋌剛度比常用鉆挺提高12倍，其抗彎能力更大，鐘擺作用發(fā)揮更好；對(duì)相同長(zhǎng)度的鐘擺鉆鋌段，鉆頭鐘擺側(cè)向力增加12倍。兩項(xiàng)聯(lián)合作用表明，大尺寸鉆鋌具有更好的鐘擺效果。（2）柔性鐘擺鉆具組合如圖所示，在下穩(wěn)定器和上穩(wěn)定器中間段L2為一直徑較細(xì)的鉆鋌或加重鉆桿，L1、L

14、3為兩段較大直徑的鉆鋌。上穩(wěn)定器根據(jù)需要可增減。L3L2L1鉆頭下穩(wěn)定器上穩(wěn)定器圖2 柔性鉆具組合示意圖柔性鉆具是在兩個(gè)穩(wěn)定器之間采用了一根柔性較大的鉆鋌或加重鉆桿，在穩(wěn)定器上部小尺寸的鉆鋌，通過大鉆壓使鉆頭與穩(wěn)定器間鉆柱彎曲，致使下穩(wěn)定器處的內(nèi)彎距與其它剛性鐘擺鉆具組合相比得到較大的改變，大尺寸鉆鋌段仍可保持鐘擺效應(yīng)，而柔性部分減弱上部大鉆壓帶來的造斜效應(yīng)向下傳遞，從而即增加了上部可施加的鉆壓，也減弱鉆頭的造斜效應(yīng)，達(dá)到控制井斜并提高速度的目的。該技術(shù)關(guān)鍵是優(yōu)化鉆具組合和鉆壓優(yōu)選，要通過軟件計(jì)算，確保精確控制。對(duì)于311.15mm井眼， 底部鉆具組合：311.15mm 鉆頭+228mm鉆鋌&

15、#215;2根311mm扶正器177.8mm(或158.75mm)鉆鋌×1根228mm鉆鋌×6根，鉆壓200240kN。這種鉆具對(duì)于中-低地層傾角在大鉆壓下可以產(chǎn)生理想作用，井斜逐步可以減下來；當(dāng)傾角達(dá)到一定值，在地層造斜力占主導(dǎo)作用的地層鉆進(jìn)時(shí)，這種組合即失去作用，井斜會(huì)逐步增加。表5 柔性鉆具在川東北使用情況表井號(hào)井段(m)地層鉆具結(jié)構(gòu)鉆井參數(shù)（kN）控制效果普光113601750上沙溪廟9+7+820070井斜3.5°3.9°，穩(wěn)斜普光233713541須家河7+5+6180220井斜31.9°，降斜普光311911321上沙溪廟9+7+

16、9240穩(wěn)斜普光418533580上沙溪廟-須家河9+7+9240先增后降普光7715828上沙溪廟9+5+96080增斜普光7828950上沙溪廟9+7+960穩(wěn)斜普光79501293上沙溪廟9+5+94060微降斜注：表中鉆具結(jié)構(gòu)9表示9，7表示7，其它同。由表中數(shù)據(jù)及效果可知，在較大鉆壓下，井斜控制效果主要由地層造斜性而定。只有進(jìn)入造斜不強(qiáng)的地層時(shí)，井斜控制才有降斜效果。造斜較強(qiáng)地層，施加中等鉆壓，與常規(guī)鐘擺鉆具性能相同，鉆壓控制很低才有降斜效果。(3)大鉆壓“鐘擺”鉆具組合通常采用的鐘擺鉆具，是在較低的鉆壓下，依靠自重獲得鐘擺力而達(dá)到防斜作用的。當(dāng)鉆壓從小到大逐漸增加時(shí)，鉆柱性能會(huì)改變

17、，當(dāng)鉆壓達(dá)到一定值時(shí)，鉆具下部發(fā)生多余一次的彎曲，使鉆具表現(xiàn)為穩(wěn)-降斜特性。計(jì)算和實(shí)鉆表明，在215.9mm井眼，對(duì)于穩(wěn)定器下接兩根鉆鋌單根鐘擺組合，180200 kN鉆壓可以達(dá)到所需的防斜性能，此時(shí)鉆柱具有較低的轉(zhuǎn)角，產(chǎn)生的側(cè)向力也較低。這種鉆具組合使用于地層傾角較低、地層造斜力較小或?yàn)樨?fù)值時(shí)地層。在地層傾角較平緩地層，施加大鉆壓，可以起到防斜效果。在國內(nèi)多個(gè)油田區(qū)塊應(yīng)用得到充分驗(yàn)證。川東北地區(qū)適合的層位:陸相地層自流井至須家河，造斜性中低區(qū)塊。在該層段使用，要勤測(cè)斜，根據(jù)井斜變化情況，確定鉆壓值，以及是否適合繼續(xù)使用。嘉陵江下部以下的海相地層。由于這段層段普遍地層造斜性較低，是基本能夠應(yīng)用

18、的，但由于井深，不采用螺桿的話，轉(zhuǎn)速較低，不利于速度的提高。當(dāng)采用高轉(zhuǎn)速牙輪鉆頭時(shí)可嘗試使用。普光4井在進(jìn)入須家河組地層造斜性降低，采用鐘擺鉆具加壓到240kN，3.57°井斜從降到0.90°。證明該技術(shù)在川東北具有一定應(yīng)用可行性。(4)偏軸鐘擺鉆具組合偏軸鉆具組合，是在底部鉆具適當(dāng)位置安裝一個(gè)偏軸接頭，在鉆柱轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，鉆頭轉(zhuǎn)角在一周的作用相互抵消，消除了一種產(chǎn)生井斜的作用參數(shù)。再者，由于鉆柱變形使鉆柱更不易在底部產(chǎn)生切點(diǎn)，強(qiáng)化了鐘擺力作用，可以獲得比普通鐘擺鉆具更好的防斜效果，施加的鉆壓也有所提高，機(jī)械鉆速要比常規(guī)鐘擺鉆具提高一定幅度。鉆頭穩(wěn)定器偏心接頭圖3 偏軸鉆具組

19、合示意圖結(jié)合該鉆具的特點(diǎn)，使用好這種新型鉆具結(jié)構(gòu)。首先偏軸距及接頭與鉆頭間距等設(shè)計(jì)要優(yōu)化，偏軸距在確保不產(chǎn)生新的切點(diǎn)以及強(qiáng)度滿足安全要求情況下，盡量大；初始井斜嚴(yán)格控制；鉆壓的選取不能超過最高極限。否則會(huì)得到適得其反的效果。偏軸組合防斜打直技術(shù)方案，在川東北多口井中進(jìn)行試驗(yàn)，有應(yīng)用較好的井段，也有失控的情形?？偨Y(jié)有以下幾點(diǎn)：在南方海相川東北傾角大、巖性變化頻繁的自然造斜力極強(qiáng)的地層中應(yīng)用，有利于部分解放鉆壓、速度可以提高3070%，對(duì)提高鉆井速度較為有利。從防斜、穩(wěn)斜作用方面看，大多井段的井斜變化曲線均呈現(xiàn)穩(wěn)斜-增斜的變化趨勢(shì)。這一現(xiàn)象說明，一方面偏軸鉆具和參數(shù)設(shè)計(jì)未達(dá)到優(yōu)化，沒有充分挖掘該鉆

20、具優(yōu)勢(shì)。普光1井開始使用段，鉆壓較小，井斜效果明顯，井斜逐步降到2.4°，鉆壓加到160kN，井斜增大至3.9°。分析原因，由于鉆柱軸線偏離，鉆柱與井壁間距離減小，鉆壓達(dá)到一定值，容易接觸井壁，產(chǎn)生新的切點(diǎn)，鉆具性能失效。（5）小結(jié)上述幾種鉆具組合具有比常規(guī)鐘擺鉆具更優(yōu)的防斜性能，但其本質(zhì)仍屬鐘擺防斜技術(shù)范疇。鉆具所能提供的降斜力是有限的，當(dāng)?shù)貙觾A角或各項(xiàng)異性較大，鉆具所提供的降斜力不足以平衡地層造斜力時(shí)，井斜就會(huì)逐漸增加。但地層傾角較低，鉆柱降斜力可以抵抗地層造斜力時(shí)，井斜控制可以見到較好成效。這就是為什么鉆具性能不穩(wěn)定，有時(shí)具有降斜特性，有時(shí)又表現(xiàn)穩(wěn)斜或增斜特性的主要原

21、因。2螺桿鉆具防斜糾斜技術(shù)利用鐘擺防斜原理，結(jié)合螺桿提供高轉(zhuǎn)速的特性，輔之以轉(zhuǎn)盤復(fù)合鉆進(jìn)，既可以防斜，又可以提高機(jī)械轉(zhuǎn)速。采用螺桿的優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：鐘擺+螺桿鉆井，施加的鉆壓較小，可增加整個(gè)鉆具的降斜力，有利于降斜。鐘擺+螺桿鉆具+轉(zhuǎn)盤復(fù)合鉆井，可以使鉆具因加壓而柔性變形產(chǎn)生的側(cè)向力不斷改變方向，鐘擺力可與增斜力互相抵消，從而不易井斜，有利于穩(wěn)斜。螺桿鉆具，可使鉆頭轉(zhuǎn)速加快切屑速度，但又不影響地面旋轉(zhuǎn)太快而無法控制蹩跳鉆，有利于上部鉆具的平穩(wěn)使用。螺桿鉆具+轉(zhuǎn)盤復(fù)合鉆井方式，由于轉(zhuǎn)速高，彌補(bǔ)低鉆壓能量不足，可以大幅度提高機(jī)械鉆速。利用小角度單彎螺桿，由于既可復(fù)合，又可滑動(dòng)糾斜，在強(qiáng)

22、度滿足要求下，能獲得更好的防斜糾斜效果。311.15mm井眼采用244.5mm或197mm螺桿配合；215.9mm井眼采用165mm或172mm螺桿。復(fù)合鉆井時(shí)，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速控制在3070r/min，以保護(hù)和使用好螺桿。根據(jù)防斜、糾斜作用不同可分為兩種情形：（1）復(fù)合鉆進(jìn)防斜打快螺桿可提供100200r/min的速度，加上轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速，在鉆頭上獲得的轉(zhuǎn)速可達(dá)200r/min以上，補(bǔ)償了由于降低鉆壓帶來的機(jī)械破巖能量的不足。復(fù)合鉆進(jìn)時(shí)，螺桿可為直螺桿，也可為小角度彎螺桿。表6 川東北三開用螺桿+PDC鉆井情況統(tǒng)計(jì)表井號(hào)井段（m）地層最大井斜(º)平均鉆速(m/h)備注普光242294700嘉

23、陵江組3.510.22m防斜打快普光44292.084445.03雷口坡組4.55.11穩(wěn)斜打快普光45679.605920.16飛仙關(guān)至長(zhǎng)興組3.6°3.69防斜打快普光64198.964417.86嘉陵江組3.83.87控制井斜、扭方位毛壩32635.002816.35雷口坡組64.03地層易斜毛壩33562.503833.50嘉陵江組104.26地層易斜螺桿復(fù)合鉆進(jìn)主要靠高轉(zhuǎn)速提高鉆速，鉆壓應(yīng)適當(dāng)控制，三開215.9mm井眼鉆壓控制在4060kN比較合適，既能發(fā)揮螺桿和PDC的作用，又可以控制井斜，鉆壓較大，速度會(huì)有所提高，但井斜無法控制。（2）螺桿糾斜在異常高陡構(gòu)造區(qū)，采用常

24、規(guī)鉆具降斜困難，即使嚴(yán)格控制鉆壓，井斜仍呈增長(zhǎng)趨勢(shì)；地層可鉆性極低，為了保持鉆進(jìn)，必須加到一定鉆壓，帶來井斜增長(zhǎng)。針對(duì)這種情況，可以用螺桿滑動(dòng)糾斜，將方位調(diào)至自然造斜反方向，井斜造到一定值，之后下入微增斜鉆具組合，在反向地層中穩(wěn)斜鉆進(jìn)，抵消產(chǎn)生的正向位移。這種施工方案，可以避免一味用極低的鉆壓降斜，既可控制井斜，又在一定程度上提高了鉆速，達(dá)到防斜打快的目的。如果只進(jìn)行糾斜作業(yè)可采用直螺桿配彎接頭，糾斜后復(fù)合鉆井時(shí)，宜采用小角度彎螺桿鉆具，偏于實(shí)現(xiàn)滑動(dòng)和復(fù)合鉆井方式的轉(zhuǎn)變。為了增加施工的效率，配套使用有線或無線隨鉆測(cè)量?jī)x器進(jìn)行軌跡監(jiān)控。3利用地層自然造斜特性鉆井技術(shù)在川東北地區(qū)鉆井，由于地層傾角

25、大、地層軟硬交錯(cuò)情況嚴(yán)重，導(dǎo)致鉆井施工中地層自然造斜率高，井眼軌跡控制難度大。在施工中通過調(diào)整鉆具組合和鉆井參數(shù)，雖然可達(dá)到一定的效果，但難以完全滿足井身質(zhì)量控制要求，同時(shí)，大井段的低鉆壓鉆進(jìn)也導(dǎo)致了鉆井效益的大幅下降。通過定向隨鉆糾偏，鉆井成本增加，而且在該地區(qū)復(fù)雜的地質(zhì)情況（漏層多、巖性復(fù)雜多變、高壓氣層風(fēng)險(xiǎn)大）下，多次、大井段的定向鉆進(jìn)施工難以進(jìn)行。因此，應(yīng)在該地區(qū)積累一些井的鉆井經(jīng)驗(yàn)，找出地層自然造斜規(guī)律，在井場(chǎng)布置時(shí)充分考慮到井眼的自然漂移情況，逆向拖動(dòng)一定位移，打介于直井和定向井之間的自然造斜井。從防斜變?yōu)槔镁?，達(dá)到提高鉆速的目的，這在東部多個(gè)油田已見到良好效果，是可行的一條技

26、術(shù)路線。毛壩2井是四川盆地川東斷褶帶毛壩場(chǎng)背斜構(gòu)造一口定向井，二開鉆進(jìn)中自然造斜方向基本同設(shè)計(jì)方向一致，以適當(dāng)控制井斜，全力控制狗腿度，解放鉆井參數(shù)提高鉆井速度為主，取得了良好的效果，最大井斜8.26º，平均機(jī)械鉆速1.06m/h，比毛壩1井二開平均機(jī)械鉆速0.76m/h提高了40%。三、推薦防斜技術(shù)及措施（一）工程技術(shù)措施1.設(shè)備安裝按規(guī)定要求達(dá)到平、正、穩(wěn)、固、牢。校正天車中心、轉(zhuǎn)盤中心及井口中心三者處于一鉛垂線上，最大允許偏差不超過10mm。各次開鉆之前必須嚴(yán)格井口找正，校正井口。2.指重表、記錄儀、泵壓表必須靈敏、準(zhǔn)確、好用。 3.上部井段嚴(yán)格控制井斜，為下部井段的鉆進(jìn)爭(zhēng)取主

27、動(dòng)。每次下鉆到底，剛出套管時(shí)，輕壓吊打，嚴(yán)格控制井斜。 4.采用有效的井斜監(jiān)測(cè)措施，堅(jiān)持定進(jìn)尺測(cè)斜。尤其采用復(fù)合鉆井時(shí)，測(cè)量間距不能超過50米，防止井斜突變后無法及時(shí)采取措施，井斜變化嚴(yán)重時(shí)加密測(cè)量，并利用微機(jī)處理數(shù)據(jù)，做好井身質(zhì)量預(yù)測(cè)。 5.根據(jù)不同情況及時(shí)調(diào)整鉆進(jìn)參數(shù)。根據(jù)實(shí)際情況選用防斜、糾斜鉆具，輕壓吊打鉆進(jìn)，加強(qiáng)防斜效果。 6.起鉆時(shí)觀察下部鉆鋌的彎曲度，如發(fā)現(xiàn)彎曲應(yīng)及時(shí)甩掉。 7.根據(jù)鉆時(shí)的快慢及時(shí)調(diào)整鉆壓，處理好軟硬交界面處的鉆進(jìn)。地層交界面、軟硬交錯(cuò)地層至少吊打鉆進(jìn)3050m。 8.鉆遇裂縫地層時(shí)如有跳鉆等現(xiàn)象，降低鉆壓，并對(duì)裂縫井段反復(fù)劃眼，消除可能出現(xiàn)的狗腿或臺(tái)階。 9.繪

28、制地層、井斜及各井段的鉆進(jìn)參數(shù)曲線圖，通過分析，優(yōu)選出有利防斜的最優(yōu)鉆進(jìn)參數(shù)，并及時(shí)調(diào)整。 10.打電測(cè)領(lǐng)眼時(shí)，帶扶正器吊打，確保打直，為下部鉆進(jìn)打好基礎(chǔ)。11.在易斜井段堅(jiān)持劃眼制度，每鉆進(jìn)1m上提2m劃眼修整井壁。12.使用帶有穩(wěn)定器的鉆具時(shí)，穩(wěn)定器的外徑不得小于鉆頭直徑3mm。(二)各井段施工防斜技術(shù)川東北典型的井身結(jié)構(gòu)一般設(shè)計(jì)三次開鉆，一開表層套管進(jìn)入上沙溪廟組，封隔表層遂寧組。二開技術(shù)套管進(jìn)入須家河組，封隔上部陸相不穩(wěn)定地層。三開生產(chǎn)套管封隔井口到井底。下面分各開次井段介紹防斜施工技術(shù)。1一開井段一開采用大尺寸鉆鋌塔式鐘擺鉆具結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)防斜打直效果，同時(shí)，針對(duì)陸相地層憋跳鉆嚴(yán)重的特點(diǎn)

29、，認(rèn)真選用優(yōu)質(zhì)高效減震器，用以保護(hù)鉆頭與鉆具。剛出導(dǎo)管，采用低轉(zhuǎn)速，小鉆壓，小排量，以防套管鞋處形成過大井徑；出導(dǎo)管30m后，采用小鉆壓吊打防斜，配合大排量，高轉(zhuǎn)速，提高機(jī)械鉆速，保證施工質(zhì)量。在鉆井過程中，為確保井身質(zhì)量，加強(qiáng)測(cè)斜監(jiān)測(cè)，根據(jù)測(cè)斜情況，及時(shí)調(diào)整鉆具組合和鉆井參數(shù)，做好技術(shù)措施的制定和落實(shí)，使各項(xiàng)措施更有針對(duì)性，適用性，井身質(zhì)量得到充分保障，為下部施工創(chuàng)造了有利的條件。鉆進(jìn)參數(shù)：吊打控制鉆壓60100kN，轉(zhuǎn)速 6080r/min，排量 5055l/s。根據(jù)測(cè)斜情況可以加大鉆壓值，但增大鉆壓，鉆速增加不明顯，因此宜適當(dāng)控制鉆壓，避免產(chǎn)生異常井斜。一開鉆井井段300m左右，參數(shù)適當(dāng)

30、，井斜基本能控制在1º以內(nèi)。一開鉆具組合：444.5mm鉆頭279.4mm鉆鋌×3根228.6mm減震器444mm扶正器228.6mm鉆鋌×9根139.7mm鉆桿2二開井段二開井段自上沙溪廟至須家河組上部屬陸相地層，其地層特點(diǎn)是砂泥巖互層頻繁，軟硬交錯(cuò)變化大，自流井組含炭質(zhì)泥巖、須家河組含煤層和煤線，極易剝蝕掉塊、易塌。砂巖膠結(jié)致密、硬度大、研磨性強(qiáng)，地層整體可鉆性差，蹩跳鉆嚴(yán)重。鉆井施工中蹩跳鉆嚴(yán)重，極易出現(xiàn)鉆具事故。鉆壓宜控制在一定范圍內(nèi)，減緩鉆頭和鉆具的磨損。二開是防斜的重點(diǎn)井段，決定全井的速度和效益。（1）起始段可考慮先使用279.4mm鉆鋌塔式鉆鋌組合，

31、確保起始井斜控制在較低范圍內(nèi)。大尺寸279.4mm鉆鋌盡量使用，至少將沙溪廟、千佛崖組較易斜地層穿過。當(dāng)轉(zhuǎn)速增加，鉆頭切屑下井壁幾率提高，因此鐘擺鉆具使用時(shí)盡可能提高轉(zhuǎn)速。由于川東北上部陸相地層研磨性強(qiáng)，轉(zhuǎn)速過高對(duì)鉆具和鉆頭均不利。由此推薦采用適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)速，配合高速牙輪鉆頭，提高鉆頭的耐磨性。鉆井參數(shù)：初始鉆壓80100 kN，根據(jù)測(cè)斜情況逐步調(diào)整鉆壓，確保井斜控制在2°以內(nèi)。轉(zhuǎn)速：控制在100r/min以內(nèi)，防止鉆具和鉆頭先期磨損。普光4井在二開使用279.4mm鉆鋌鐘擺鉆具組合，鉆壓加到180240kN，轉(zhuǎn)速 65r/min，排量 60l/s，泵壓15.0MPa。鉆具組合為：311

32、.15mm鉆頭+279.4mm鉆鋌×3根228.6mm減震器311mm扶正器228.6mm鉆鋌×6根203.2mm鉆鋌×9根使用井段：548.601294.99m，最大鉆壓加到240kN，最大井斜 2.05°，方位 219°，井斜基本控制在了1.5°2.0°之間。普光5井2031.47m之前采用塔式鉆具結(jié)構(gòu)和大尺寸鉆鋌剛性鐘擺鉆具結(jié)構(gòu)，配合合理的鉆井參數(shù)來達(dá)到了防斜打直的目的，井斜在1700m處最大1.09º。鉆壓160280kN，轉(zhuǎn)速6790r/min，排量5056L/S，泵壓1318.5MPa。鉆具組合為：31

33、4.1mm牙輪鉆頭+279.4mm鉆鋌×2根+228.6mm減震器+310mm扶正器+241.3mm鉆鋌×2根+228.6mm鉆鋌×6根+203.2mm鉆鋌×7根+158.8mm鉆鋌×3根+127mm鉆桿（2）二開下部井段采用+241.3mm、228.6mm鉆鋌大鐘擺鉆具結(jié)構(gòu)，配合附加特殊結(jié)構(gòu)，如偏軸接頭等，增加防斜效果。鉆井參數(shù)：起始鉆壓60-80kN，根據(jù)測(cè)斜情況逐步調(diào)整鉆壓；轉(zhuǎn)速控制在100r/min以內(nèi)。普光5井2557.373345.00m自流井、須家河組地層采用大鐘擺鉆具組合，調(diào)整轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速，利用鉆具的鐘擺力控制井斜，最大井斜為1.3

34、5°，較好的起到防斜的目的。鉆壓160280kN，轉(zhuǎn)速6185r/min，排量3942l/s，泵壓1820MPa。鉆具組合為：314.1mmHJT547G+241.3mm鉆鋌×1根+228.6mm鉆鋌×2根+310mm扶正器+228.6mm鉆鋌×3根+203.2mm鉆鋌×8根+158.8mm鉆鋌×3根+127mm鉆桿（3）在地層造斜性較低的自流井至雷口坡上部，可考慮使用柔性鉆具結(jié)構(gòu)，增加鉆壓值，提高鉆井速度。鉆井參數(shù):鉆頭磨合以后，直接加壓至200 kN以上，視測(cè)斜效果調(diào)整鉆井參數(shù)。轉(zhuǎn)速控制100r/min以內(nèi)。普光4井使用柔性鉆具組

35、合，井段1853.663580m，最大井斜 3.57°，進(jìn)入須家河后井斜降為0.90°，形成位移 108.03m，閉合方位 256.68°。鉆進(jìn)參數(shù)：鉆壓240kN，轉(zhuǎn)速 7080r/min，排量 50l/s，泵壓22.0MPa。 鉆具組合：311.15mm鉆頭228.65mm減震器228.6mm鉆鋌×2根311mm扶正器177.8mm鉆鋌×1根228.6mm鉆鋌×6根203.2mm鉆鋌×9根127mm加重鉆桿×18根該鉆具使用井段自上沙溪廟到須家河組，整個(gè)井段鉆壓均較大，上部使用時(shí)井斜較大，到須家河組井斜降下來。

36、說明進(jìn)入陸相地層下部才發(fā)揮作用。（4）螺桿糾斜鉆具組合當(dāng)?shù)貙觾A角大，常規(guī)防斜仍不能控制井斜，需下入螺桿鉆具隨鉆測(cè)量?jī)x器實(shí)施糾斜。普光3井二開采用定向扭方位，反向消除位移的施工方案。定向完畢，采用增斜鉆具，在反向地層中穩(wěn)斜鉆進(jìn)，收到理想的效果。311.2mmBIT +244.5mm螺桿+1.5º彎接頭+203.2mm無磁鉆鋌+228.6mmDC×3 根+203.2mmDC×6根127mmHWDP×18 根 +139.7mmDP二開在 882946井段井斜出現(xiàn)了較大的增幅，由3°增至4.5°，后改用120kN鉆壓鉆進(jìn)井斜增至4.7

37、6;。雖然采取 80kN吊打糾斜處理，但降斜效果不佳 。至1689m測(cè)多點(diǎn)，井底井斜4.5°，方位310°，計(jì)算出井底水平位移90。為滿足井身質(zhì)量的要求，井底以上水平位移不能超過140m，決定采用定向扭方位，反向吃位移的施工方案。定向完畢，采用單根增斜鉆具，在反向地層中穩(wěn)斜鉆進(jìn)，收到理想的效果。但由于方位右飄嚴(yán)重，自18222257m，方位自150°右飄至190°。若繼續(xù)鉆進(jìn)，中完時(shí)水平位移就要超過140m。為保證井身質(zhì)量，二次扭方位到110°，繼續(xù)單根穩(wěn)斜鉆進(jìn)。3三開井段三開上部須家河段屬陸相地層，其地層特點(diǎn)是砂泥頁巖互層頻繁，軟硬交錯(cuò)變化大

38、，且含煤層和煤線，極易剝蝕掉塊、易坍塌。砂巖膠結(jié)致密、硬度大、研磨性強(qiáng)，地層整體可鉆性差。須家河組有裂縫性氣藏，壓力較高，為確保井下安全，將鉆井液密度提到1.51.6g/cm3。進(jìn)入下部海相地層，主要巖性是膏巖、灰?guī)r、白云巖，可鉆性較好，但易斜，使用“PDC+螺桿”鉆進(jìn)，可取得較好防斜打快效果。技術(shù)方案：三開初始段用大尺寸鐘擺鉆具鉆進(jìn)一段，鉆過嘉陵江四段、五段，若井斜控制不好，提前下入小角度螺桿鉆具糾斜；采用螺桿復(fù)合鉆井配合PDC鉆下部海相地層。（1）三開須家河下部、雷口坡組上部地層造斜性不高，可采用鐘擺鉆具或柔性鉆具，適當(dāng)放寬鉆壓值。普光5井使用鐘擺鉆具在3655.55m之前下入，采用大尺寸

39、鉆鋌剛性鐘擺鉆具結(jié)構(gòu)，選擇較大鉆壓，仍然可以達(dá)到防斜打直目的，最大井斜角不超過1.37°。鉆具組合：241.3mm牙輪鉆頭+203.2mm鉆鋌23根+241mm扶正器+177.8mm鉆鋌12根+158.8mm鉆鋌9根+127mm加重鉆桿22根+127mm鉆桿鉆井參數(shù)：鉆壓 220240kN，轉(zhuǎn)速6773r/min，排量30l/s。普光2井采用柔性鉆具，使用井段：3371.253541.42m，須家河組地層，鉆壓180220kN，轉(zhuǎn)速65r/min，平均機(jī)械鉆速1.50m/h，井斜3º降至1.9º。柔性鉆具組合：215.9mm鉆頭177.8mmDC×2根2

40、15mm穩(wěn)定器127mmHWDP×1根158.8mmDC×24根127mmHWDP×26根127mmDP（2）雷口坡組和嘉陵江組上部易斜，導(dǎo)致在施工過程中井斜增大，應(yīng)加強(qiáng)防斜工作。普光4井使用井段：36104292.08m，地層為自流井組、須家河組、雷口坡組三段，地層造斜中等偏下，最大井斜 2.50°，井斜最低降至1.0°；鉆進(jìn)至4445.03m，進(jìn)入雷口坡二段，屬易造斜地層，井斜增至4.5°；4445.035020.87m，為雷口坡下部至嘉陵江組上部，地層造斜嚴(yán)重，吊斜扭方位，井斜 2.30°，方位 64°。21

41、5.9mm鉆頭177.8mm鉆頭×2根211mm扶正器158.75mm鉆鋌×15根127mm加重鉆桿×18根普光1井在3834.123927.00m，雷口坡組二段至嘉陵江組五段，為高造斜井段，使用柔性鉆具結(jié)構(gòu)，鉆壓40kN，轉(zhuǎn)速80r/min，平均機(jī)械鉆速1.35m/h，井斜4.5º至4.2º。在鉆壓控制極低的情況下，井斜控制效果仍然差。（3）螺桿復(fù)合鉆具組合由于三開自雷口坡組進(jìn)入海相地層，具有采用PDC和復(fù)合鉆井的條件，用復(fù)合鉆井技術(shù)可以較大提高機(jī)械鉆速。螺桿推薦采用小角度單彎螺桿，螺桿不帶本體穩(wěn)定器，防止成為增斜鉆具起造斜作用。若在雷口坡下

42、部及嘉陵江組上部地層使用時(shí)，鉆壓要適當(dāng)控制，不超過30 kN為宜，避免井斜超標(biāo)，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速3070r/min。為了發(fā)揮螺桿防斜、糾斜作用，宜配備隨鉆測(cè)量裝置，用于糾斜為主時(shí)配MWD測(cè)量?jī)x器。用于復(fù)合鉆井為主時(shí)，安裝國產(chǎn)機(jī)械式無線隨鉆測(cè)量?jī)x器，在成本增加不多的情況下，可以大大提高監(jiān)測(cè)效率。普光2井在42294700m嘉陵江-飛仙關(guān)組的灰?guī)r地層中，使用M1375（PDC鉆頭），進(jìn)尺471m，鉆壓4080kN，轉(zhuǎn)速:螺桿+48r/min，排量29l/s，泵壓16MPa；使用時(shí)間46.08h，平均機(jī)械鉆速10.22m/h，打出了最高日進(jìn)尺238m。215.9mmPDC鉆頭172 mm0.75º彎螺桿+安全旁通接頭158.8mmDC×1根215mm穩(wěn)定器158.8mmDC×11根止回閥127mmHWDP×20根127mmDP普光6井3665.744423.12m進(jìn)入海相地層雷口坡至嘉陵江組，使用復(fù)合鉆具結(jié)構(gòu)，鉆進(jìn)參數(shù)：鉆