马其浩

摘 要：随着勘探开发任务的延伸，大位移井的开发优势不断凸显。但其施工中大摩阻、高扭矩一直是制约钻井的一大难题，2018年初，由渤海钻井总公司施工的一口二开大位移井桩136-斜15井顺利完工，施工中通过一系列针对性措施，取得了良好的降摩减阻效果，为保障大位移井井下安全和提高钻井速度积累了些许可行经验。

关键词：大位移井 桩西油田 摩阻 扭矩

近年来，水平井、大位移井等井型在现钻井任务中所占的比例逐年提高。由于其井身轨迹特殊，钻具活动摩阻与旋转扭矩也具有较大的特殊性。施工中的高扭矩、大摩阻、托压、钻杆粘附等问题仍给钻井带来了极大的困难，同时无形中增加了井下故障发生的可能。

1 大位移井影响摩阻扭矩的因素

1.1 井身轨迹

摩阻和扭矩具随造斜率与狗腿度的增加而增加。钻具摩阻阻力及扭矩集中在大造斜率井段，且起下钻会大大增加键槽出现的可能，不利于降低施工风险。

1.2 钻具结构

鉆具结构对大位移井的摩阻同样具有不可忽略的影响。为提高加压效率，可以在钻具中添加水力振荡器，但其费用较高，并存在一定的井下风险。

1.3 井眼清洁程度

大位移井的环空清洁程度在降低钻具摩阻中起到极大的作用。大位移井由于其井斜一般较大，受“Boycott”效应影响[1]，钻屑形成岩屑床，增大了钻具与井壁的接触面积，也极大增加了接触面的摩擦系数。

1.4 钻井液的润滑性能

钻井液的润滑性能直接影响着钻具活动的摩阻，钻井液及其形成的滤饼，直接影响接触面与环空的润滑效率，通过改善滤饼质量，并添加与井下相匹配的润滑剂，降低钻井液与滤饼的摩擦系数能在一定程度上能有效的起到降摩减阻的效果。

1.5 钻井液的固相含量

劣质固相含量高会增大滤饼厚度及摩擦系数，造成钻具摩阻扭矩增大，严重时甚至导致黏附卡钻；形成的滤饼厚且松散，起钻时易造成遇阻卡。

1.6 钻井液的滤失护壁性

由于大位移井钻进过程中钻具紧贴下井壁，能否形成高质量的滤饼，是影响钻具活动摩阻及扭矩的另一个重要因素。

2 桩136-斜15井施工情况

2.1基本情况

桩136-斜15井，是2018年由渤海钻井总公司40656SL钻井队负责施工的一口表层定向大位移井，该井位于桩西滩海油区，完钻井深3068m，井底垂深2062m（馆陶组），最大井斜62.63°，闭合位移2109m。该井一开150m开始造斜，400m井斜增至33°，二开800m至960m，二次增斜至54°，稳斜钻进至2800m，再次增斜至61°，稳斜至完钻，“直-增-稳-增-稳-增-稳”七段制井身轨迹。设计轨道参数如表1所示。

2.2 施工难点、重点：

①造斜点浅，一开造斜，明化镇组造斜率高达4.5°/30m。

②全井87%的井段处于的30°～60°井斜范围，形成的岩屑床增大了钻具的摩阻与扭矩；

③水平位移大，斜井段长，七段制连续增斜的井身轨迹造成摩阻大、扭矩大；

④该区块以往多为三开井设计，桩136-斜15井为二开设计，增大了施工风险。

2.3 施工情况

该井在整个钻进过程中，钻井液摩阻系数0.035，钻具上提最大摩阻200KN，下放摩阻最大160KN，旋转扭矩最大23KN？m，钻具长时间静止后不卡，滑动钻进过程不托压，起下钻过程正常，完井电测及固井质量测井均常规缆测到底，未采用水平井工艺测井，整个钻井过程安全、平稳、高效，圆满完成了钻探任务。

3 现场降摩减阻措施

通过采取多项针对性措施，桩136-斜15井的施工中钻具摩阻及扭矩得到较好的控制。根据钻井过程控制，及采取的技术措施，总结出以下几点降低大位移井钻具摩阻、扭矩，预防粘卡的几个方面：

3.1 优化井身轨迹

在满足甲方要求与施工质量的前提下，控制前期增斜全角变化率低于4°/30m，后期控制不大于1.5°/30m，同时，通过选择稳斜钻具结构，优选合理的钻压、顶驱转速，维持稳斜段井眼轨迹平稳圆滑，使钻具摩阻均匀分布在整个斜井段。

3.2 优化钻具结构

钻具组合设计中，加入偏心扩眼器（距离钻头200m）、欠尺寸螺旋扶正器（距离钻头800m），并根据施工情况向上移动，破坏了形成的岩屑床，促进了钻屑的上返；螺旋扶正器主要对增斜井段进行修整，使井眼圆滑、畅通。

3.3 提高环空清洁程度

岩屑床的清除采用了“工具物理清除+钻井液紊流携带”方法配合来解决：在钻具中加入偏心扩眼器、螺旋扶正器等工具，破坏已形成的岩屑床；提高钻井泵的排量，在井眼中形成局部紊流，提高岩屑的返出率。

3.4 提高钻井液润滑性能

通过液体类与固体类（石墨粉）复配提高润滑效率。使用无荧光白油13吨，石墨粉4吨，摩阻系数降低至0.035，上提最大摩阻200KN，下放摩阻最大160KN，旋转扭矩最大23KN？m，钻具长时间静止后不粘不卡，滑动钻进过程不托压，润滑性能良好，保证了井下施工安全。

3.5 严格控制钻井液中的固相含量

在桩136-斜15井的前期施工中，严格控制钻井液固相含量。前期施工，采用氯化钙强抑制钻井液体系，后期通过大分子包被絮凝处理剂控制，并通过固控设备加以清除，使钻井液的固相含量始终低于9%。

3.6 “护壁+封堵+润滑”提高钻井液滤失护壁性

根据桩136-斜15井的特点，制定了“护壁+封堵+润滑”的施工措施。低滤失量形成的致密滤饼，能有效减少钻具与井壁的接触面积，达到降低摩阻的效果。同时使用超细碳酸钙、承压堵漏材料，降低滤饼的渗透性，提高井壁的稳定性。通过复配“固体+液体”润滑剂，提高钻井液及滤饼的润滑性能。

结论

4.1 影响大位移井钻具摩阻与扭矩的因素主要有：井身轨迹、钻具结构、环空清洁程度、钻井液的润滑性、钻井液中的固相及钻井液的滤失护壁性等。

4.2 在桩136-斜15井的施工中，通过采取优化井深轨迹、根据轨迹选择合理钻具结构，加强对环空的清洁、提高钻井液润滑能力、改善滤饼质量等针对性措施，有效的降低了钻具摩阻与扭矩。

参考文献：

[1] 徐同台，洪培云，潘世奎.水平井钻井液与完井液[M].北京：石油工业出版社，1999.12