袁国强，王国庆 刘冰

（中石油大庆石油管理局钻探集团钻井三公司技术服务分公司，黑龙江 大庆 163413）

杏北油田经40多年注水开发，地下剩余油高度分散，但受构造、储层非均质以及井控程度等因素影响，尤其是断层附近仍然存在局部剩余油富集区，为经济有效开发局部剩余油区，其地质特点如下:①断层数量多。平均1.3条／km2，断层数量多造成了 “垒－堑－阶”相间分布的复杂构造格局。②断层延伸长。断层平面延伸长度大于1km的有86条断层，占断层总数的40%，2km以上的有38条。由于断层延伸长度大，造成遮挡范围大。③断层断距大。在延伸长度大于1km的86条断层中，有45条断层断距大于50m，占52%，断距在90m以上的断层有14条，目前钻井钻遇油层部位最大断距118.4m。④断层面弯曲多变。平面上断层走向弯曲多变，北西向和北西西向居多。剖面上断层面上下倾角大、中间倾角小，在浅部的嫩四、嫩三段倾角大，一般为30～40°，到嫩二段显著变小，一般为10～20°，到深部油层部位又显著增大，一般为40～60°，因而在剖面上形成典型的坐椅型。⑤断层相互削截和切割。断层平面上呈 “X”型，剖面上呈 “Y”字型。井震结合建模后共发现相互切割断层7组、相互削截断层3组。为经济有效开发杏北油田剩余油，部署了大井斜杏7－2－斜30井。下面，笔者对杏7－2－斜30井大井斜定向井钻井技术进行了探讨。

1 施工难点分析

1.1 发育浅气，油层压力高

该井区在嫩二段顶部构造海拔－440m （相当于井深580m）范围内发育浅气层，根据杏7－2－斜30井邻井地质分层数据预测该井嫩二顶深539m，因此该井539m发育浅气层。由于浅气层埋藏浅，一旦打开气层，气体很快窜到井口，会造成严重后果。同时，杏7－2－斜30井SⅡ （萨尔图油层Ⅱ油组）油层异常高压，油层密度设计1.65～1.70g／cm3；PⅠ （萄葡花油层Ⅰ油组）油层又欠压，既要防喷又要防漏，施工中又需频繁起下钻，因此具有浅层气井喷、油层油气水侵、井漏等多重危险。

1.2 直井段井斜控制困难

杏7－2－斜30井剖面上断层面上下倾角大、中间倾角小，在浅部的嫩四段、嫩三段倾角大，一般为30～40°，到嫩二段显著变小，一般为10～20°，到深部油层部位又显著增大，一般为40～60°，在剖面上形成典型的坐椅型。造斜点为630m，造斜点前要求井斜不超过1.5°，水平位移不超过10m，因而直井段井斜控制难［1］。

1.3 靶窗小，井眼轨迹难以控制

从设计靶窗看 （见表1），靶点半径上下偏差不超过5m，左右偏差不超过15m，靶窗小，完钻井深1239m，控制段长，漂移规律不清，井眼轨迹控制要求精度高，井眼轨迹控制困难。

1.4 井斜大，摩阻扭矩大

杏7－2－斜30井设计最大井斜45.3°，30°～40°井段长约275m，40°以上井段长约134m，由于斜井段较长，钻压很难传递到钻头上，摩阻大，滑动钻进时可导致严重托压，工具面摆不到位，增加了滑动调整井眼轨迹难度，复合钻进扭矩大，进而出现机械钻速慢、增斜效率低的问题［2］。

表1 靶窗设计数据表

1.5 井眼清洁困难

随着井斜的增大，携岩能力降低，容易在井眼低边形成岩屑床，给钻进和井下安全带来隐患。钻速快时，岩屑不能及时返出井口，造成环空岩屑浓度加大，易导致卡钻等问题。

1.6 SⅡ油层异常高压，PⅠ油层欠压，且钻遇断层易发生井漏

杏7－2－斜30井SⅡ油层异常高压，PⅠ油层欠压，设计井眼轨迹钻遇断层 （断点深度809m），剖面上整个轨迹位于275＃与其分支部分断层中间位置，从上到下井眼轨迹与断面距离由37m降到17m，既要压稳又要预防PⅠ油层井漏，并且井眼轨迹与断层面距离较近，极易发生井漏，因此防井漏是该井的重点工作。

2 井身结构和井眼轨迹设计

2.1 井身结构优化设计

根据杏7－2－斜30井地层压力预测及该区块其它井下复杂情况，遵循断层边部不部署注水井的要求，对大斜度井均设计为采油井。在挖掘剩余油的同时不破坏原井组的注采关系，即设计大斜度井时要利用原井搭建好注采关系，由此保持注采平衡［3］。以安全、优质和高效钻井为目的，利用 “站高点，掏墙角”的特殊挖潜方式，杏7－2－斜30井井身结构设计数据表如表2所示。

表2 井身结构设计数据表

表3 井眼轨迹设计表

2.2 井眼轨迹优化设计

良好的井眼轨迹设计利于安全、优质、高效钻井。结合该区块构造岩性特点，参照以往实际钻井资料，优选造斜点，科学制定造斜率，优化设计杏7－2－斜30井井眼轨迹方案，即轨迹入靶点设计在SⅡ1，钻至高台子油层Ⅰ油层组 （GⅠ6＋7）油层，剖面上整个轨迹位于275＃与其分支部分断层中间位置，井斜角平均38.7°（见表3）。

3 具体钻井技术

3.1 防喷技术

浅层气具有如下特点:体积小，难以预测；压力高，一旦井喷能使所有的钻井液喷出；危险性大，天然气可能在几乎没有报警的情况就达到地面并引起井喷起火。为此对杏7－2－斜30井采取以下措施以确保施工安全:①下273.1mm套管，下深100m，井口安装DZ35－07型封井器；②直井段采用∅220mmPDC钻头＋∅177.8mm钻铤× （17～18）m＋∅210mm稳定器＋∅177.8mm钻铤×（8.5～9）m＋∅210mm稳定器＋∅177.8mm钻铤× （8.5～9）m＋∅158.8mm钻铤× （70～72）m＋∅127.0mm钻杆钟摆钻具组合钻进，确保环空通畅，减少泥包抽吸；③造斜段、稳斜段采用∅215.9mmPDC钻头＋∅165mm单弯螺杆 （1.25°）＋浮阀＋∅159mm无磁钻铤 （8～9mMWD）＋∅159mm螺旋钻铤 （32～36m）＋∅127mm斜坡钻杆钻具组合，采取复合与滑动相结合的钻进方式，减少起下钻次数；④钻进中控制钻速，每钻进一个单根不少于15min；⑤进行上提下放作业，每钻进一个单根上提下放3～5次，时间不少于10～30min；⑥坚持短起下钻，每钻进100m，短起下150m；⑦使用钻具浮阀和方钻杆下旋塞；⑧加强钻井液的维护与管理，确保钻井液性能符合设计要求，控制低黏度、低失水，并抑制水化以防止出现泥包现象；⑨在起钻前要全面检查井控设备，活动一次封井器，确保井控设备灵活好用；⑩起钻中，每起2柱灌一次钻井液，杜绝连续灌钻井液。

3.2 井眼轨迹控制技术

在直井段施工中，应采取单点测斜的方式测井斜角、方位角，实时控制钻进参数，保证井斜角、水平位移在设计要求的范围内［4］。直井段结束后，起钻换牙轮钻头进行通井作业，投测多点修正剖面。在定向施工过程中，根据直井段井斜、位移情况，优选造斜点、优化剖面，选择摩阻和扭矩相对较小的修正剖面施工，不断优化修正正待钻施工剖面，始终选择全角变化率小、摩阻扭矩小和施工效率高的修正剖面进行施工。根据修正剖面设计造斜率按每10m井段进行钻进方式的优化，采取复合与滑动相结合的钻进方式，确保轨迹平滑，降低摩阻和扭矩，从而达到优化整个实钻轨道的目的 （见图1）。

图1 实钻井眼轨迹水平投影和垂直剖面图

3.3 钻井液润滑、防塌和携砂技术

针对杏7－2－斜30井裸眼井段长、井斜大、携岩困难、磨阻扭矩大和钻井液润滑性能要求高的特点，钻井液体系必须具有抑制地层造浆、性能稳定、润滑防塌和携砂良好的性能，并能达到清洁井眼和有效传递钻压的目的。因此，一开转入20～30m3泥浆，稀释后开钻。二开钻水泥塞时充分洗井，避免水泥浆进入泥浆池中。然后转入15～20m3泥浆，并加入150～200kg两性离子聚合物强包被剂 （FA－367），300kg降失水剂水解聚丙烯腈铵盐 （NPAN），200kg褐煤树脂 （SPNH），黏度控制在45s左右，滤失量小于6ml。对300～350m进行预处理。加入200kg NPAN，300kg SPNH，300kg FT342，黏度控制在50～60s，滤失量小于5ml。定向后当井斜角达到15°左右时，一次性加入4m3的原油，摩阻系数不超过0.12；加重前调整加重基浆黏度到40～45s，再补加400kg SPNH、500kg防塌剂FT342。加重后混原油4m3，并加入润滑剂1t、玻璃微珠1t，摩阻系数不超过0.10。每打一个单根，上提下放至少3遍，保证返砂。完钻前混原油4m3，摩阻系数不超过0.1。钻进过程中补充聚合物胶液 （浓度0.5%～1%）并保持含量稳定。视钻井液性能及井下情况补加增黏剂、润滑剂、防塌剂、降滤失剂等处理剂，调整钻井液的流变性，提高钻屑携带能力，保证井眼清洁。钻进过程中用JN－A胶液维护钻井液黏度，加重后用JN－A和复合甲基硅酸钠维护。电测后通井，调整钻井液性能达到设计要求后，加入1t玻璃微珠循环到井底后方可起钻下套管，然后用甲基硅醇钠调整钻井液性能，使其达到设计要求。

3.4 双断层、欠压层防漏钻进技术

杏7－2－斜30井井眼轨迹在2个断层间穿过，如果井眼轨迹离断层太近，易发生井漏。同时，SⅡ油层异常高压，油层密度1.65～1.70g／cm3，PⅠ油层欠压，也易发生井漏。因此，在施工过程中，严格控制井眼轨迹与断层保持最佳距离。钻进至PⅠ油层前，进行长起通井，把复合钻钻具换成∅215mmPDC钻头＋∅212mm稳定器＋∅159mm无磁钻铤 （8～9m）＋∅212mm稳定器＋∅159mm螺旋钻铤 （8.5～9m）＋∅212mm稳定器＋∅159mm螺旋钻铤 （50～58m）＋∅127mm斜坡钻杆稳斜钻具组合转盘钻进。同时，钻井液中加入胶粒3t，随钻堵漏剂1t，复合堵漏剂4t，调整好钻井液性能，关闭固控设备，随钻随堵。调整钻进参数，增大排量，降低泵压，控制机械钻速，钻进一个单根不少于20min，每个单根大幅度上提下放3～5次，时间不少于20min，通过单点测斜进行监控，钻过PⅠ油层后，更换成复合钻钻具。

4 现场施工效果

杏7－2－斜30井完钻井深1239m，水平位移299.94m，最大井斜46.5°，机械钻速13.77m／h，钻进周期349.58h，建井周期18d，6个靶点全部中靶且未发生任何工程事故复杂 （见表4）。

表4 实钻靶窗数据表

［1］李岩，杨光明，史莉莉 .大斜度定向井在张店油田勘探开发中的应用 ［J］.特种油气藏，2011，22（5）:36－38.

［2］冯江鹏，周山红，张新红，等.K407－2大斜度双靶心定向井钻井技术 ［J］.石油地质与工程，2006，20（9）:27－30.

［3］刘小龙，靳秀兰，张津，等 .冀东3号岛大斜度井钻井技术 ［J］.石油钻采工艺，2012，34（4）:7－11.

［4］党克军，杨英峰，何璟彬，等 .长庆气田定向井钻井技术研究与应用 ［J］.钻采工艺，2011，32（7）:26－29.