趙 琥 （長(zhǎng)江大學(xué)石油工程學(xué)院，湖北 荊州434023）中海油服油田化學(xué)研究院固井工藝研究所，北京101149

傳統(tǒng)意義上的大位移井 （Extended Reach Drilling，ERD）一般是指井的水平位移與垂直位移之比等于或大于2的定向井，然而這種定義不能完全的概括不同類型的大位移井或其相關(guān)復(fù)雜的井。目前國(guó)際上對(duì)大位移井的分類主要有2類：①非常淺的ERD。非常淺的ERD的特點(diǎn)是垂深比較淺，地層膠結(jié)不好，井底循環(huán)當(dāng)量比重 （ECD）有限，粘滯力和拖拽力過大。在南海東部地區(qū)，流花油田比較典型，平均TVD800～1000m，井眼易漏失、ECD不好控制，下入套管困難。②非常長(zhǎng)的ERD。非常長(zhǎng)的ERD的特點(diǎn)是井眼比較長(zhǎng)、井眼軌跡比較復(fù)雜，此類井需克服井下摩阻、井底壓力和地層應(yīng)力等困難，此類井受鉆機(jī)能力限制的影響。在南海東部地區(qū)，西江油田比較典型，ERD井深達(dá)到8800～9000m。固井質(zhì)量的好壞直接影響到油田的生產(chǎn)，特別是投資巨大的大位移井固井，如果沒有好的固井質(zhì)量，油井產(chǎn)能將很快的衰減，將直接影響到投資效益。對(duì)于大位移井固井來說面臨的主要困難有以下幾個(gè)方面：井眼清潔很困難、套管下入困難、套管居中困難、ECD限制頂替排量、粘稠泥漿難以驅(qū)替、井底溫度不易掌握、套管膠塞失效等。下面，筆者就南海東部地區(qū)大位移固井的關(guān)鍵技術(shù)措施進(jìn)行了歸納和總結(jié)。

1 井眼清潔

井眼清潔對(duì)大位移固井來說至關(guān)重要，良好的井眼清潔能為固井提供一個(gè)有利的環(huán)境，巖屑床的形成將直接影響到固井的膠結(jié)質(zhì)量。根據(jù)井眼的傾斜角度和巖屑的運(yùn)移軌跡可以分析出大位移井巖屑床容易形成的原因。對(duì)于直井到30°角的斜井，攜帶巖屑主要需克服巖屑自身的重力，容易通過調(diào)節(jié)鉆井液的粘度和循環(huán)排量，提高巖屑的下滑阻力，從而把巖屑帶至地面30～65°井段，巖屑下落至低邊時(shí)，受重力的影響，巖屑會(huì)自然向下滑動(dòng)，通過鉆桿的旋轉(zhuǎn)擾動(dòng)和提高排量，能使巖屑重新進(jìn)入鉆井液過流區(qū)，從而不斷的把巖屑攜帶至地面［1］。65～90°井段則完全不同，一旦巖屑下落至低邊，攜帶巖屑必須克服巖屑的滑動(dòng)阻力。在大位移井中由于大斜度井段比較長(zhǎng)，井眼環(huán)空和鉆具組合尺寸的影響，巖屑隨著尺寸的變化，導(dǎo)致鉆井液的端面流速不盡相同，從而容易形成巖屑床，大斜度井段一旦形成巖屑床，僅僅通過調(diào)節(jié)泥漿性能，無法實(shí)現(xiàn)低邊巖屑的攜帶。

根據(jù)南海東部地區(qū)的作業(yè)經(jīng)驗(yàn)，通過鉆進(jìn)過程中的短起或起鉆前循環(huán)是實(shí)現(xiàn)大位移井的井眼清潔的最有效途徑之一，只有鉆進(jìn)或倒劃眼過程中的循環(huán)清潔，才能保證套管能夠順利下入和提高水泥環(huán)的膠結(jié)質(zhì)量。鉆進(jìn)過程中的井眼清潔實(shí)際上是一個(gè)將鉆進(jìn)速度 （ROP）與鉆井井眼清潔體系能力相匹配的過程。筆者根據(jù)南海的作業(yè)經(jīng)驗(yàn)推薦了一些在鉆進(jìn)過程中非常重要的關(guān)于井眼清潔的鉆進(jìn)參數(shù)、監(jiān)測(cè)工具及出現(xiàn)井眼清潔問題時(shí)的補(bǔ)救措施。

1）關(guān)鍵的井眼清潔參數(shù) ①排量。任何時(shí)候盡量開到最大。用6．5inch缸套，最大排量可達(dá)1000gpm，在靶點(diǎn)深度可以降到800gpm左右 （受泵壓限制）。②轉(zhuǎn)速。鉆桿轉(zhuǎn)速150～180rpm為最佳，同時(shí)也需考慮鉆具振動(dòng)等因素進(jìn)行優(yōu)化。③泥漿性能。泥漿旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)6轉(zhuǎn)讀數(shù)值保持在12～14范圍內(nèi)，塑性粘度和低固相比重盡量低 （盡量使用高目數(shù)的震動(dòng)篩和離心分離機(jī)），盡量使泥漿比重最小。④鉆進(jìn)速度。在扭矩、摩阻和其他系統(tǒng)參數(shù)限制范圍內(nèi)進(jìn)行優(yōu)化。

2）井眼清潔的監(jiān)測(cè) ①鉆具摩阻觀察。確保每鉆一柱記錄上提、下放、旋轉(zhuǎn)時(shí)的懸重和扭矩，并與上一柱進(jìn)行對(duì)比。如果有大的變化，應(yīng)在鉆臺(tái)上及時(shí)分析解釋，做出處理。②鉆屑觀察。常規(guī)震動(dòng)篩監(jiān)測(cè)。觀察巖屑的體積、尺寸和形狀，鉆進(jìn)時(shí)，震動(dòng)篩上應(yīng)該儲(chǔ)積較多的巖屑。③參數(shù)對(duì)比。監(jiān)測(cè)并記錄上面列出的關(guān)鍵參數(shù)，找出變化趨勢(shì)。④擬水力學(xué)。從理論上模擬出井眼清潔模式，并盡力校正這一模式。

3）井眼清潔補(bǔ)救措施 ①如果上述關(guān)鍵的井眼清潔參數(shù)還沒有得到優(yōu)化，調(diào)整這些關(guān)鍵參數(shù)達(dá)到以上要求為止；② 控制鉆進(jìn)速度 （ROP），直到實(shí)際的摩阻值回到理論計(jì)算曲線；③考慮其他措施，如泵入清掃泥漿 （如加重泥漿或帶有堵漏性質(zhì)的泥漿）、倒劃眼或者通井；④停鉆，把鉆具提離井底，進(jìn)行循環(huán)清潔井眼。

2 套管漂浮接箍

在大位移固井中最常使用到的套管下入技術(shù)是漂浮接箍技術(shù)，其主要作用原理就是在套管串下端下入一段充滿空氣的套管，利用空套管自身的浮力，減少套管與井壁之間的摩擦阻力，從而實(shí)現(xiàn)套管在水平段的下入。目前常用的套管漂浮接箍，主要有Halliburton和Davis生產(chǎn)的漂浮接箍。

1）Halliburton漂浮接箍 Halliburton漂浮接箍所使用的是 “擊穿式”接箍，作用原理就是空套管下入預(yù)定井深后，通過加壓擊穿漂浮接箍的爆破板，從而實(shí)現(xiàn)下部空套管的灌漿。

2）Davis漂浮接箍 Davis漂浮接箍所使用的是 “剪切銷釘式”接箍，作用原理就是空套管下入預(yù)定井深后，通過加壓剪斷剪切銷釘，打開過流閥，實(shí)現(xiàn)底部空套管的灌漿。

實(shí)際使用過程中對(duì)于Halliburton漂浮接箍由于采用的是破裂板，由于破裂板除了壓力擊破外，受外力撞擊同樣會(huì)導(dǎo)致破裂，因此對(duì)于Halliburton漂浮接箍在下入過程中應(yīng)該特別防止提前擊破。另外對(duì)于漂浮接箍在下入過程中，由于下段是空套管，必須注意下放套管速度不能過快，預(yù)防激動(dòng)壓力壓漏地層。

3 扶正器的選擇與安裝

良好的套管居中能夠提高固井質(zhì)量，但前提是能夠順利下入套管。扶正器的安放數(shù)量、安放位置將直接影響到套管能否順利下入。為保證大位移井套管的順利下入，必須滿足以下條件：①盡可能的優(yōu)化套管扶正器的加放數(shù)量；②如果不要求活動(dòng)套管，推薦使用半剛性或雙弓扶正器，避免使用單弓彈性扶正器；③如果需要活動(dòng)套管，推薦使用滾軸剛性扶正器；④為增加管鞋的居中和下入順利，建議浮鞋段采用半剛性扶正器，浮鞋以上第一根套管距離浮鞋5～6m位置加放2個(gè)扶正器，增加浮鞋向上的舉升力，減少下入過程的阻力，其后第2～3根套管不加放扶正器，以增加套管的撓性［1］。

通過南海大位移的固井，扶正器的加放需要根據(jù)實(shí)際的井況進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整，并不是扶正器越少越好下入，扶正器的合理加放不但能夠盡可能的保證套管居中，而且還能夠減少套管的摩阻，實(shí)現(xiàn)套管的順利下入。表1列舉了HZ25-4-4井ERW套管扶正器加放數(shù)量。

表1 HZ25-4-4ERW套管扶正器加放數(shù)量

4 頂 替

水泥漿的污染是影響大位移套管固井質(zhì)量的最主要因素之一。為了滿足大位移井井眼清潔的要求，大位移鉆井所采用的泥漿體系多為油基泥漿體系，要有效頂替此類泥漿十分困難。因此，大位移井要實(shí)現(xiàn)良好的頂替就需要綜合運(yùn)移各種手段。

1）排量選擇 大位移井固井面臨的最大問題就是ECD受限，影響ECD的主要因素包括井眼的長(zhǎng)度、環(huán)空的清潔程度、排量、泥漿性能、抽吸和激動(dòng)壓力。合理的排量選擇能夠?qū)崿F(xiàn)有效的頂替，同時(shí)避免ECD過大引起地層漏失。如何實(shí)現(xiàn)合理排量，現(xiàn)場(chǎng)通常的做法是首先通過相關(guān)的計(jì)算機(jī)模擬軟件根據(jù)相關(guān)的參數(shù)做出合理的排量選擇，其次通過鉆井過程中排量實(shí)驗(yàn)，確認(rèn)最大頂替排量。

2）清洗液的優(yōu)選 為了滿足油基泥漿的有效驅(qū)替，必須優(yōu)選沖洗液，選用的油基泥漿沖洗液必須對(duì)油基鉆井液所形成的泥餅具有強(qiáng)力滲透、增溶、乳化懸浮的復(fù)合效果，能在短時(shí)間內(nèi)迅速有效地將附著在井壁套管壁上的油漿油膜洗凈，使井壁和套管壁從油濕變成水濕狀態(tài)，以有效地提高固井質(zhì)量。

3）多級(jí)隔離液的使用 由于大位移井井眼比較長(zhǎng)，整個(gè)頂替過程中沖刷管壁和頂替泥漿的接觸時(shí)間比較長(zhǎng)，隔離液、沖洗液的摻混和污染比較嚴(yán)重，最終隔離液、清洗液抵達(dá)目前層時(shí)就失去原有的沖洗效果，無法實(shí)現(xiàn)目的層的有效沖刷和隔離。對(duì)此主要采用多級(jí)隔離液組合，能夠?qū)崿F(xiàn)目的層的有效沖洗。

多級(jí)隔離液組合：基油＋粘稠隔離液＋沖洗液＋后置隔離液＋混合水＋低比重水泥漿＋尾漿。其中，基油的作業(yè)主要用于稀釋油基泥漿，為下面的粘稠隔離液創(chuàng)造有利的頂替環(huán)境；沖洗液選用油基泥漿沖洗液，有效的沖刷稀釋油基泥漿，改變管壁和井壁的親油環(huán)境，為水泥漿膠結(jié)創(chuàng)造條件；后置隔離液用于頂替前面易被污染的流體；低比重水泥漿能有效頂替前面的各種流體，為真正需要封固的尾漿提供一個(gè)良好的相容環(huán)境。

5 組合膠塞合理使用

在實(shí)際運(yùn)用過程中，套管膠塞在大位移固井中破損率比較高，主要原因是由于大位移井眼長(zhǎng)，再加上大部分是水平段，因此在頂替過程中，膠塞受管壁摩損的影響，導(dǎo)致破損，從而無法實(shí)現(xiàn)水泥漿的有效頂替和正常碰壓，而且水泥容易被膠塞頂部的泥漿污染。為保證頂替的順利，通常的做法是增加膠塞的數(shù)量，如采用雙頂塞方法。

6 大位移井循環(huán)溫度的確認(rèn)

影響井下循環(huán)溫度的主要因素有液體性能、循環(huán)排量、地溫梯度、地層巖石的熱物性、液體入口的溫度、管柱形狀與熱物性、井眼尺寸、循環(huán)時(shí)間、井深［2］。結(jié)合南海地區(qū)的鉆井和作業(yè)特點(diǎn)，綜合分析大位移井影響井底循環(huán)溫度確認(rèn)的主要因素有：

1）鉆井液性能 大位移鉆井為了減少鉆具的摩阻多采用油基泥漿，油基泥漿的導(dǎo)熱系數(shù)比水基泥漿要小，因此油基泥漿散熱比較緩慢，在同等循環(huán)條件下，采用油基泥漿的井底溫度要比水基泥漿的溫度偏高［3］。

2）TVD／MD 確定水泥漿升溫速率，由于大位移井的水平位移和垂直位移較大，垂相上的地溫梯度變化不大。因此在循環(huán)過程中，井內(nèi)流體流過相同或相近溫度層位的時(shí)間較長(zhǎng)，通過循環(huán)作用在地層所降低的溫度速率相對(duì)直井或斜井較慢。

3）循環(huán)排量 由于大位移井ECD的限制，循環(huán)過程中的循環(huán)排量不宜過大，循環(huán)降溫的效率相對(duì)較低。

4）循環(huán)時(shí)間 大位移井井眼較長(zhǎng)，由于海上作業(yè)時(shí)間和費(fèi)用的限制，循環(huán)時(shí)間也不宜太長(zhǎng)，井底溫度降低的空間也相對(duì)有限，無法達(dá)到直井或斜井的循環(huán)效果。

通常情況下，確定井下循環(huán)溫度的主要方法有井下實(shí)測(cè)法、估算法、計(jì)算機(jī)模擬法3種。井下實(shí)測(cè)法是確定井下溫度的最直接辦法，是其他2種方法的基礎(chǔ)；在大位移井中通常采用的是參考LWD數(shù)據(jù)，但受鉆頭研磨和馬達(dá)旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的高溫的影響，LWD采集的數(shù)據(jù)往往偏高。

［1］Mike Mims，Tony Krepp．Drilling Design and Implementation for Extended Reach and Complex Wells ［M］ ．Houston：K＆M Technology Group，LLC，Texas，2003．

［2］何世明，徐壁華，何平，等 ．水泥漿與泥漿比熱的室內(nèi)研究 ［J］．西南石油學(xué)院學(xué)報(bào)，2000，22（4）：65-69．

［3］何世明，徐璧華，尹成，等 ．井下循環(huán)溫度模型及敏感性分析 ［J］．西南石油學(xué)院學(xué)報(bào)，2002，24（1）：57-60．