赵凯辉

（长庆油田分公司工程监督处，陕西 西安 710018）

1 工艺简介

分级变密度一体化工具，包括分级变密度定位器和开窗导斜一体化工具两部分。作业施工时分两趟管柱下入，先下分级变密度定位器到套管指定开窗位置，通过随钻下入的测向短节确定方位后将分级变密度定位器锚定在套管上；再下导斜开窗工具，插入已锚定的定位器键槽内进行开窗侧钻。通过应用分级变密度锚定开窗一体化工具，能大大简化开窗侧钻工序，降低侧钻成本，提高施工效率。

2 配套工具

2.1 锁紧总成

通过一个特殊工具与套管底部相连的钻井装置叫锁紧总成，其作用是通过旋转台肩接头将传统钻井工具与套管相连，便于工具出入套管。其结构包括：扭转锁、旋转轴向定位、台肩接头、轴向锁等。

2.2 无接分级管选用

无接分级管采用天津高钢公司研发的99.6mm、钢级N79、壁厚7.7mm螺纹连接采用直连偏梯形扣套管。螺纹密封采用台阶挤压密封，无接分级管螺纹连接强度极限1414kN，水密封压力不低于49MPa，保压49min无泄漏。对于侧钻出的小井眼采用无接分级管可顺利通过窗口，增加尾管与井眼、套管重合段环空流道，减少固井作业时环空循环阻力。

2.3 采用双胶塞固井保证套管内不留水泥塞

利用双胶塞固井碰压明显的的特点，加上人工计量方法，经综合判断，可以保证套管内不留水泥塞。99.4mm套管内容积5.5L/m，套管内径小，替泥浆计量不准确会导致套管内留有水泥塞，增加钻水泥塞作业。注水泥结束后，打开73mm水泥头下挡销，释放钻杆胶塞，钻杆胶塞顺利通过钻杆柱后与尾管胶塞啮合，立管压力瞬间增高剪断销钉1#，两胶塞进人99.4mm尾管内刮净管内水泥浆，碰压后座在阻流环内锁死。这时泵压瞬间升高到19MPa打开循环孔剪钉2#，开始冲洗多余的水泥浆，冲洗干净后，倒扣提出丢手。

2.4 漂浮顶替提高尾管居中度

由于尾管在扩孔井段很难扶正，为保证水泥环厚度均匀，替泥浆工艺采用清水做顶替液。碰压后管内清水与管外水泥浆产生密度差，依据浮力定理将尾管浮起，防止尾管靠在井眼低边，这样可以保证尾管居中度在75%左右。清水做顶替液可为后期施工作业创造有利条件。

3 需要考虑的问题

3.1 岩层稳定性

岩层的稳定性问题就是井眼因为钻井作业、地质状况、泥页岩跟钻井液的相互作用等原因而产生出现的不稳定现象。井壁失稳主要表现为井壁坍塌、缩径、卡钻、井眼扩大、电测遇阻等，是在钻井过程中常遇到的，是一类十分复杂的世界性难题。这些事故的发生会严重影响钻井速度、质量及成本，同时也会造成严重的储层损害。井壁失稳每年都会给石油行业造成巨大的经济损失。

3.2 套管保护的问题

因为套管钻井在完井之后，套管柱就直接留在了已经钻好的井中，因此就要注意对套管的保护。包括套管的防腐与固定问题。在套管的防腐上，由于在钻井过程中套管难免会受到磨损和碰撞造成外壁保护层的损伤，钻井液冲刷内壁，所以必须进行防腐。套管的固定要使用丝扣胶，套管依靠着丝扣胶密封起来，是套管和丝扣胶紧密接触，连接牢靠，固定紧密。要做好套管的保护涂层的修补保证套管内外壁的防腐功能，在钻井过程中要使用低转速和小钻压，目的是减小管壁的磨损和损伤，最后就是尽量避免钻井液对管壁的直接冲刷，保护好套挂才保证了钻井的质量。

3.3 直驱型螺杆泵能避免扭矩释放不当造成的杆管断脱

传统异步电机的防反转装置采用的是棘轮棘爪控制，该装置不仅自身存在着结构冲击大易损坏的问题，当螺杆泵井停止运行时棘轮防反转的急刹车力矩无法释放，使杆管受到较大的冲击，导致杆管断脱等问题影响生产。而直驱型螺杆泵的防反转是由电磁控制器来控制，当停机时，控制器会启动逐渐的释放螺杆泵的转矩，最终当扭矩完全释放后自然停机，减少了因紧急刹车造成的杆管扭矩急剧变化，避免了停机时抽油杆反转而造成的杆管断脱。

结语

综上所述，分级变密度固井作为目前最为科学且实用的钻井技术，其在定向井上的应用还存在一定的问题，这主要来源于定向控制、套管的疲劳破坏问题、套管的扭矩与拉力问题、马达动力问题以及经济性因素等，只有通过科学且有效的方法进一步强化套管钻进技术在定向井应用中的工艺改进以及完善，才能更好的适用于定向井钻井，并充分发挥分级变密度固井的技术优势，进一步推进我国钻井工艺的完善与发展。

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