中石化江苏油田分公司 江苏扬州 225009
摘要：玉1X井是海南福山油田的一口海油陆采预探定向井，设计井深4967.57m，水平位移2671.86m。针对该井使用50钻机施工会因摩阻扭矩大而导致钻机载荷不足、转盘转不动等问题，施工中将摩阻扭矩的控制作为施工重点。通过采取一系列技术措施，较好地控制了全井的摩阻扭矩。
关键词：海油陆采；摩阻；扭矩；螺旋清砂钻杆
引言
玉1X井是海南福山油田的一口海油陆采预探定向井，设计井深4967.57m，垂深3864.01m，井底水平位移2671.86m。针对该井存在的钻压传递困难、井眼清洁困难、摩阻扭矩控制难度大等问题，极易造成50钻机因摩阻扭矩大而导致钻机载荷不足、转盘转不动等问题的出现。通过施工前的摩阻扭矩分析，认为：该井摩阻扭矩大，各施工载荷已达50钻机的极限。但施工中只要控制住摩阻扭矩，应用50钻机施工是可行的。施工中将摩阻扭矩的控制作为全井施工的重点，采取了优化剖面、控制全井的狗腿严重度、及时监测摩阻扭矩变化及时采取短起下及定期循环等降摩扭措施、使用螺旋清砂钻杆清除岩屑床、50钻机安装70顶驱、优选钻井液体系等技术措施，较好地控制了全井的摩阻扭矩，顺利完成了该井的施工任务。实际完钻井深4994m，最大水平位移为2532.28m，钻井周期107d，较设计节约13%；全井最大载荷2070KN，最大摩阻730KN，最大扭矩43.75KN.m，均控制在预测值之内。玉1X井的完成，为海南福山油田海油陆采的进一步开发提供了经验。
1井身剖面及结构的优化设计
1.1井身剖面的优化设计
玉1X井设计为2个靶，1靶垂深:2314.01 m，闭合距:1892.02 m；2靶垂深:2864.01 m，闭合距:2393.97 m；井底设计垂深：3864.01 m，井眼方位：10.24°，二靶间稳斜角为42.38°。该井剖面设计的优化原则为：（1）控制井深，尽量不要超5000m。考虑到该井井底垂深与第二靶垂深相差近1000m，若采用直增稳的三段制剖面，钻至井底时，井深将远大于5000m，故采用直增稳降稳的五段制剖面，中靶后尽量降斜。（2）上移造斜点，尽可能控制最大井斜角。（3）造斜段及降斜井段的全角变化率需控制在较小值，不易偏大。根据以上原则优化设计了玉1X井的井身轨道剖面。
2 控制摩阻扭矩的技术措施
2.1 控制好井身轨迹
（1）优选单弯度数。311.1井眼，地层为松软的新近系地层，而且钻头大，钻具组合的造斜能力相对较小，故选用1.5°单弯螺杆；下部241.3井眼，地层较硬，选用1.25°单弯。（2）优选连续导向钻具组合。在311.1井眼，主要为造斜井段，采用单弯单稳钻具组合，充分应用复合钻井增斜的特性，减少滑动钻井的进尺。在241.3大斜度井眼，采用单弯双稳钻具组合，复合钻井时稳斜效果较好。同时通过在钻具组合中增加短钻铤的方式增加两个稳定器间的钻具长度，优化单弯双稳钻具的稳斜效果。（3）采用复合钻井与滑动钻井相结合的方式控制全角变化率。钻进一段进尺后，及时采取措施，控制平均造斜率不超过2°/30m。（4）在进入高温井段前，及时调整方位。一方面为减少滑动，调整方位；另一方面在3235m井深时选择1.25°单弯螺杆，在进入高温井段前，调整好方位。（5）控制好降斜井段的降斜率。在井斜较大时，利用地层自然降斜趋势，应用常规稳斜组合降斜；在井斜较小时应用小钟摆组合降斜，降斜率控制在0.83～1.46°/30m间，满足了轨迹控制要求。
通过以上措施的落实，轨迹控制较好，一靶靶心距13.78m，二靶靶心距25.52m，实钻轨迹与设计轨迹基本符合，为全井摩阻扭矩的控制打下了坚实的基础。
2.2强化摩阻扭矩预测指导施工
通过摩阻扭矩预测，实际施工值若与预测值基本相同，则可认为井下正常。若明显大于预测值，则井下处于不正常状态，须及时分析原因，采取措施。要正确预测出实际施工摩阻扭矩值，准确确定地层的摩擦系数是关键。一般先根据经验值，如：套管内摩擦系数为0.2，裸眼井段系数为0.3，先进行预测。再根据井下比较正常的情况下，确定套管内摩阻系数为恒定值时，选取不同井深处，根据实际摩阻扭矩值反推裸眼井段的地层摩擦系数，以此来对施工摩阻扭矩进行预测。考虑到该井选定的方案3井身结构预测的最高扭矩值为44.2 KN.m，故在施工的50钻机中安装70顶驱作为驱动设备。
2.3应用复合有机盐钻井液体系
复合有机盐体系具有抑制性好、抗温稳定性强、低固相高密度等特点，而且绿色环保、保护储层，能有效防止井壁失稳、降低摩阻扭矩。该井241.3mm井眼长裸眼井段平均井径扩大率仅为0.91%，三开152.mm井眼井径扩大率为8.57%，有效地控制了该井的井壁失稳问题。同时为有效降低摩阻扭矩，在二开长裸眼井段钻进时，钻井液中按照固定配比添加石墨、塑料小球和极压润滑剂，提高钻井液的润滑性。电测及下套管前配制以极压润滑剂为主，石墨为辅助的封闭钻井液泵入井眼，下套管过程中实际摩擦阻力比理论计算要低，下套管顺利。
2.4 强化井眼的净化
2.4.1 高效清除岩屑床螺旋钻杆的应用
本井应用的高效清除岩屑床螺旋钻杆是在常规Φ127mm*18°加重钻杆管体外圆上增加几组有一定深度、导程较长、形状特殊的5头正向的多线螺旋槽结构，改善井眼底边钻井液流场特性，有利于机械及水力清砂，提高岩屑清除效率，降低井下复杂发生的几率，缩短钻井周期。在二开钻具中加入高效岩屑床清除钻杆，下入位置为钻头以上每200m放置一根，一般为5根，确保每次钻进时该钻杆处于大斜度井段。经现场应用，具有很好的清除岩屑床的效果，有效降低了施工时的摩阻扭矩。
2.4.2 152.4mm井眼4寸高抗扭双台肩钻杆的应用
三开井段使用了4寸高抗扭双台肩钻杆，型号为HT38，与该井眼常规使用的3寸半钻杆相比，有两点主要的区别：一是钻杆内径由70.2mm提高至84.8mm，有效改善钻井的水力性能，能有效增加施工排量，改善清除岩屑床的效果；二是钻杆母扣与公扣长度分别增加2寸和3寸，抗扭强度提高了26%以上，保证了钻具的施工安全。
2.4.3其他清除岩屑床的措施
通过上述井眼净化技术与定深短起下、定期循环、顶驱打完一根倒划一根、优选振动筛筛布目数等常规井眼净化技术的集成应用，现场钻进施工顺利，无憋泵等现象，摩阻扭矩符合预测，振动筛返砂正常，颗粒分明。
3认识与体会
（1）应用50钻机完成近5000m井深的大斜度五段制定向井的技术关键,是设计与施工阶段均将摩阻扭矩的分析预测控制作为本井施工的重要措施，有效保证了该井的顺利施工，钻井周期较设计节约13%。
（2）对拟定的几种井身结构与已选定的井身剖面相结合，进行摩阻扭矩等分析来预测各井身结构施工载荷的大小，选择载荷与扭矩均较小的作为设计的井身结构的方法，是一种优化井身结构的新方法，特别是在施工载荷可能达钻机额定载荷时值得应用。
（3）强化高难度定向井摩阻扭矩预测，以指导施工，及时采取降摩扭措施，是保证大斜度大位移等高难度定向井顺利施工的关键措施。
（4）应用高效清除岩屑床螺旋钻杆及在152.4mm井眼应用4寸高抗扭双台肩钻杆，均是有效清除岩屑床的重要方法。建议在今后施工的类似高难度定向井中推广应用。
论文作者:陈青
论文发表刊物:《防护工程》2017年第13期
论文发表时间:2017/11/10
标签：扭矩论文; 钻杆论文; 岩屑论文; 钻机论文; 载荷论文; 剖面论文; 组合论文; 《防护工程》2017年第13期论文;