蔡成斌 吴国富

摘要：降低钻井工程成本是油气勘探开发追求的重要目标之一，小井眼是继水平井后在油气勘探开发领域又一热点技术。由于小井眼能够降低消耗，有效降低钻井成本，其发展潜力得到公认，目前在油田进行推广。研究区块部署的常规井主要以小井眼为主，本文主要是对比分析小井眼井，结合块地层情况，从钻具组合优选、钻井参数优化、钻井液性能优化等方面，给出区块小井眼井优快钻进的合理建议。

关键词：小井眼井；钻具组合优选；钻井参数优化；钻井液性能优化

小井眼能够有效降低钻井成本，在油气勘探开发领域逐步得到推广。文章主要结合块小井眼施工情况，从钻具组合优选、钻井参数优化、钻井液性能优化等方面，给出块小井眼井优快钻进的合理建议。

1 小井眼井优快钻井技术研究

1.1 钻具组合优选

定向井BHA 对井斜控制有重要的作用，对其进行优化，可以有效的控制井斜。主要目的是探讨井身结构和井眼轨迹等因素对钻头受力变形的影响，从而判断出钻具的增斜、降斜和稳斜性能，为合理设计钻具组合提供理论依据。“四合一”钻具组合，为提高定向井轨迹控制效果，根据定向井位移大小选择螺杆与扶正器之间的短钻铤长度，经过反复试验，最终优选、确定了短钻铤的长度，摸索出了该钻具组合在所钻地层的增降斜及其方位变化规律。对常规井而言，水平位移在500m 左右的定向井，短钻铤长度为3.0 ～3.2m，水平位移在600m 以上的定向井，短钻铤长度为3.2 ～4m。小井眼井的水平位移普遍较大，笔者所在井队施工的小井眼井位移在800-1300m 之间，与常规井相比，位移大了很多，在选择短钻铤长度时一般是取上限。第一趟钻短钻铤一般选择3-4m，效果是不是最佳还需要不断对比验证。笔者初步认为小井眼采用的4 寸钻杆，其柔性太强，如果还是按照常规井选择“四合一”钻具组合的思路，通过短钻铤的长度控制钻具组合的增斜、稳斜、降斜效果，其结果恐有偏差。

1.2 钻头螺杆的优选

（1）钻头的优选。块小井眼一般采用二开结构，建议二开钻头使用5 刀16 片或者5 刀19 片，4 刀翼的PDC 钻头虽然破岩效率较5 刀翼有一定的提高，但是小井眼施工井眼轨迹需要微调的次数多，有时甚至在刘家沟组和石千峰组都需要调整井斜、方位，4 刀翼钻头在定向时工具面不稳定，滑动效率低，所以建议使用5 刀翼的PDC 钻头。

（2）螺杆的优选。开始施工小井眼时，二开第一趟钻一般选择1.25 度的单弯螺杆，造斜效率低，滑动增斜2-3°/10 米；在延长中下部自然降斜率过高，达到3-5°/100 米，井眼轨迹难以控制。经过优化调整，二开第一趟钻选择1.5 度的单弯螺杆，一方面提高了增斜效率，一般从造斜点开始，250 米左右就可以将井斜方位调整到位；另一方面有效遏制了延长中下部的降斜趋势。

1.3 钻井液性能优化

根据小井眼施工特征，其钻井液体系的优化需要考虑一（1）降低环空压耗，降低固相含量。通过选择合理的钻井液密度窗口和提高泥饼质量来防止井塌，避免形成不规则井眼。采用分散型聚磺钻井液体系，选择合理的固相颗粒粒级分布，确保形成的泥饼致密光滑。在钻井过程中，加入适量的润滑剂如聚合醇等降低泥饼摩阻系数，有利于降低钻井液与井壁之间的摩阻。（2）增强钻井液携岩能力。小井眼井环空较小，必须提高钻井液携岩能力，防止形成“岩屑床”和沉砂卡钻。为了降低环空压耗采用的低固相、低膨润土含量、低塑性黏度会降低钻井液的悬浮携岩能力，为解决此矛盾，需通过改变钻井液流型，使钻井液的塑性黏度低、动切力高、动塑比高。

2 小井眼施工风险及预防措施

2.1 防止敏感地层坍塌，优化添加剂用量

安定直罗组为水敏性地层，遇水膨胀后发生坍塌，如果此段KCl 加量大，失水反而不好控制，所以此段钻进时以控制失水为主，KCl 含量由原先15 吨降低至3-6 吨；延长组中下部井段，以硬脆性泥岩为主，吸水膨胀后产生应力坍塌，此段钻进，加强钻井液封堵性，适量补充沥青粉，同时补充6-8 吨KCl 进行防塌。

2.2 防止沙卡，确保井筒清洁

小井眼环空间隙小，井筒内岩屑返出不及时，最好每钻进100-150 米清扫井筒一次，确保井筒清洁。上部井段主要以聚合物为主，下部井段转化完泥浆后，采用重浆进行举砂。每次5-8 方左右进行清扫，返出重浆直接混入井浆中，不刻意提钻井液密度。

2.3 防钻具刺漏，做好钻具入井前检查

小井眼施工过程中，泵压长期维持在20MPa 以上，容易造成鉆具刺漏，引发井下复杂事故。入井的钻具必须认真检查其双密封台阶面，钻具的本体和耐磨带也要加强检查，做好钻具探伤工作，及时发现“有问题”的钻具，防止发生钻具刺漏。

3 技术发展方向

小井眼钻进与常规井眼相比可以大大节约钻井费用，因此已经越来越多地应用于深井复杂井以及老井开窗侧钻等钻井作业当中。但鉴于小井眼的环空间隙小、压耗大、易塌、易漏的难题，对钻进过程中的小井眼钻井液技术也提出了新的挑战，如小井眼钻井要求钻井液具有良好的剪切稀释性、流动性、润滑性和良好的抑制造壁、防塌、悬浮携带能力。本文调研了国内外现有的小井眼钻井液技术，系统分析了小井眼钻井液存在的技术难点，从而确定出本文需要解决的钻井液难题：携岩悬岩问题、高密度下的问题，润滑防卡问题和储层保护问题。在常用的体系中选择出抑制性和储层保护效果好的成膜聚合物钻井液体系作为研究的基础浆，使其性能进一步优化和提高，从而满足小井眼钻进的需求。

4 结语

（1）本文分析了块地层特性和小井眼施工特性，结合该区块小井眼施工经验，给出了该区小井眼施工的主要技术难点，主要包括井眼轨迹控制和井下事故预防等。（2）从钻具组合和钻井参数的优选、钻头和螺杆的优配、泥浆性能的优化几个方面为块小井眼优快钻井提出合理化的建议。（3）小井眼施工风险大，做好风险预防措施，风险预防必须体现在主动性上，从思想上和施工过程中都应该主动预防。

参考文献

[1] 小井眼钻井液技术研究与应用[D]. 刘斯达.东北石油大学 2015

[2] 单通道井小井眼钻井技术研究[D]. 王经武.中国石油大学（华东）2012

[3] 塔河油田超深井114.3mm小井眼取芯技术[J]. 王伟志. 西部探矿工程. 2017（06）

[4] 小井眼打捞工艺技术应用[J]. 欧安锋. 中国石油企业. 2015（10）

（作者单位：胜利石油工程有限公司海洋钻井公司）