定向井公司定向二队郭立民
摘要：近期在桩601区块布置了多口定向井，观周围井史，并未有太多的类似井型来做参考。本文以近期施工完毕桩601-斜2定向井为例，介绍了常规钻具在本井中的选择及应用，通过常规钻具对井斜、方位的控制，良好的实现了施工目的，加快了机械转速，突出了实用性，为今后本区块类似井的钻井施工积累了一些经验。
关键词：定向井；常规钻具；稳斜钻具；降斜钻具1.设计基本数据桩601区块是位于济阳坳陷沾化凹陷东北部。本区主要目的层为垂深3600左右的沙三段油气藏。区块内部构造复杂化，对油气的运移聚积起着一定的控制作用。采用常规钻具施工作业在保障井下安全，提高机械钻速，节约钻井成本上具有较强的实用性和应用价值。表1为桩601-斜2井的轨道基本参数，完钻垂深3660m，闭合距734.54m，中靶半径不超过15m，零度角中靶。
2.施工难点由于本井是同台井的第一口井，根据设计出来的参数，经过细致研究，发现难点有以下几点：1）本井设计轨道类型是直-增-稳-降-稳五段制定向井。在井深3253.16m处开始降斜，地层硬，摩阻大，定向时间长，易粘易卡钻，不利于井下安全。2）轨迹控制井段长，稳斜稳方位难度大，地层造斜特性及方位飘移特性预测困难，地层对转盘钻井钻具结构造斜特性影响大，斜井段定向摩阻较大，常规钻具钻进方式下对方位飘移、井斜角增量都难以控制。3）靶半径小，要求井斜方位与设计偏差不能太大，精确度较高，对轨迹控制力度大大加强。
3.定向钻具控制轨迹3.1定向钻具。定向钻具组合选择无线随钻测量仪器常用的钻具组合：Φ215.9mmPDC钻头+Ф172.00mm*1.25°动力钻具（扶正器）+Φ158.80mm（431×410）回压凡尔+Φ158.80mm（411×410）定向接头+Φ158.80mm无磁钻铤+Φ127.00mm加重钻杆。
3.2定向钻具定向段控制。本井设计造斜率15°/100m，造斜点深度为1600m。直井段使用多点测量仪器获取数据，显示正位移20.29m，减少了后期施工难度。本井段使用PDC钻头定向，平均造斜率在14.62°/100m，正好达到了设计要求。
3.3定向钻具稳斜段控制。由于本井位移超前设计，根据复合前进增斜的特点，可以提前进入稳斜段，提高机械钻速，圆滑井眼轨迹。根据表3数据表明，此钻具组合在这400米的稳斜段中，井斜平均以2.59°/100m增加，方位0.4°/100m右漂。
在施工中，可以通过钻压参数对井斜的涨幅程度进行稍微的控制，达到较理想的涨幅速度，以满足预想要求。
图1钻压与狗腿度关系4.稳斜钻具的轨迹控制4.1稳斜技术①三扶正器防斜技术；②满眼钻具防斜技术；③钻头+螺杆钻具（定向钻具）钻井技术；④地址导向钻井技术[1]。
其中，三扶正器钻具为一种常用的稳斜钻具组合，在钻井中应用极为广泛；满眼钻具又称刚性配合钻具或刚性满眼钻具，是一种安装在钻柱下部的刚度较大而且井径与钻柱外径之间间隙较小的防止井斜角和井眼曲率变大的一种钻具组合，由于具有刚度大和填满井眼的特点，能有效控制井斜变化率，但在易塌地层钻进时存在扭矩摩阻大、易卡钻等风险；其他几种钻井技术大都具有井斜控制有限、钻压小或服务费用高等缺陷，给全面推广应用带来一定影响。
4.2稳斜钻具组合对于这种大稳斜段来说，稳斜井段是井眼控制的关键。用定向钻具来进行稳斜段的施工，优点是井斜、方位出现偏差时，可以随时进行调整，能贴近设计轨迹，精确实现施工目的；缺点是根据前部施工复合钻轨迹参考，井斜变化率较大，将会调整较多，机械钻速慢，井眼轨迹不够圆滑。用而用常用的常规钻具进行稳斜，优点是井眼轨迹平滑，井斜变化率较小，机械转速快；缺点是段长调整手段少，为达到施工目的，起钻次数多。这些钻具组合不太适合本井施工，根据地层情况，设计出稳斜钻具：Φ215.9mm钻头+Ф172.00mm*1.25°动力钻具（扶正器）+Φ158.80mm（431×410）回压凡尔+Ф208扶正器+Φ158.80mm（411×410）定向接头+Φ158.80mm无磁钻铤+Φ127.00mm加重钻杆。本钻具由Ф208扶正器和动力钻具上的Ф202扶正器形简化三扶正器稳斜钻具，优点井斜变化率较小，井眼轨迹平滑，可随时做出定向调整；缺点定向时摩阻较大，对泥浆润滑性要求较高。
4.3稳斜钻具效果1）牙轮钻头效果。此次施工带有尝试性目的，牙轮钻头相对PDC钻头具有施工周期短，造价低，定向时稳定性好等特点。
表4为此次钻具复合钻进时，井斜方位的变化。根据数据变化来看，第一段井斜变化率-0.77°/100m，方位0.59°/100m右漂。
第二段井斜方位几乎不变。总体来说，此钻具稳斜效果优良，方位略微右漂，具有良好的稳斜性能。2）PDC钻头效果。因为现阶段位移比设计超前，井斜略大于设计，但稳斜段还较长，需要微降井斜。相对来说PDC钻头在施工过程中使用钻压小于牙轮钻头，本此钻具理论上来说，可以起到微降斜作用，满足预算要求。表5为此次钻具复合钻进时，井斜方位的变化。根据数据变化来看，第一段井斜变化率0.62°/100m，方位1.28°/100m左漂，违背了预算要求。调整后降低钻压，第二段井斜变化率-1.20°/100m，方位0.81°/100m右漂，达到预算要求。
调整方位后，由于-1.20°/100m满足不了后期施工要求，滑动钻进摩阻大，降低了机械钻速，需要降斜钻具。
5.降斜钻具的轨迹控制5.1降斜技术。降斜又称为减斜，是采用人工弯曲或其他方法降低钻孔弯曲度的工艺技术措施。目前，国内控制效果较好的钻井技术有：①钻头+螺杆钻具（定向钻具）钻井技术；②地址导向钻井技术；③偏轴钻具技术；④钟摆钻具技术；⑤万向节钻具技术。偏轴钻具组合是利用偏轴接头使上下钻具不在同一条轴线上，钻具在转动过程中产生离心力效应，“重边”从井眼上侧转向下侧时下落，产生有利于降斜的冲击力效应。钟摆钻具组合，是利用钻具自身重力产生的钟摆力实现降斜目的。
5.2降斜钻具组合。为达到施工目的，需要下达到-4——-9°/100m的降斜钻具组合。根据本井情况，选择单扶正器钟摆钻具组合。对单扶正器组合来说，钻铤直径、扶正器的大小、摆放的位置、施工钻压的大小影响着增降斜的狗腿度[3]。
通过计算应把扶正器安放高度为15m左右的位置，组成降斜钻具。在单扶正器降斜组合里，钻铤直径的增加，钟摆力将增大，因而钻头侧向力将增大，降斜越快；扶正器越满眼，侧向力越大；钻压的增大将使降斜侧向力减小。本次钟摆钻具为：Φ215.9mm钻头+Ф172.00mm直螺杆+Φ158.80mm（431×410）回压凡尔+Φ158.80mm钻铤+Ф208扶正器+Φ158.80mm（411×410）定向接头+Φ158.80mm无磁钻铤+Φ127.00mm加重钻杆。
图2钟摆钻具侧向力5.3降斜钻具效果根据表6的数据变化来看，井斜变化率随着井斜的减小而降低，平均-4.30°/100m，方位1.81°/100m右漂，刚好达到预算要求，完成施工目标。如图3所示，这表明井斜角越小，狗腿度越小，也就是钟摆钻具的侧向力越小。
6总结本井增斜钻具中复合钻具增斜，在定向钻进过程中，选择好合适的井斜进行复合钻进，更多的加快机械钻速。本井的稳斜钻具相当出色，完美的达到预想要求。稳斜段长，调整次数少，井眼轨迹圆滑，加快了机械转速。本井的降斜钻具达到预想要求，但选择下降斜钻具时，时机较晚，选择扶正器的直径较小，导致后期井斜未降到理想值，并且未能防止方位右漂。
本井通过优选钻具组合，较好的达到施工目的，提高了机械钻速，节约了生产成本。为附近井区块获得了宝贵的施工经验。
参考文献：[1]史玉才，管志川，夏焱，马广军；以井斜趋势角为指标优化防斜钻具设计；石油钻探技术，2004年05期