摘　要：山前高陡构造地层倾角大、断层发育、地层破碎，防斜一直是困扰此类地层钻井作业的难题之一。传统防斜钻具组合普遍采用降低钻压、轻压吊打的方式，严重制约钻井速度的提高；通过使用垂直钻井技术，在有效防斜的同时，改变了以钻压为主要控制参数的防斜方式，有利于提高钻速，缩短钻井周期。实例研究表明：垂直钻井技术很好地解决了山前高陡构造因井斜制约钻井速度的难题，起到防斜打快的效果，该项钻井技术为山前高陡构造地层防斜快打、钻井周期的缩短、井身质量的保证提供了有效手段。
　　
　　 关键词：山前高陡构造　地层倾角　防斜快打　垂直钻井技术　机械钻速
　　一、引言
　　山前高陡构造地层地层倾角大、断层发育、地层破碎，如何有效实施高陡地层的防斜打快一直是制约国内钻井技术发展的瓶颈之一[1-3]。目前常用的防斜打快技术主要有采用塔式钻具组合、钟摆钻具组合、强刚性钻具组合、偏轴钻具组合防斜打快技术，利用单弯螺杆进行滑动导向和旋转钻进的复合钻井技术等[4]；这些防斜打快技术缺少有效的监测手段，不能实现连续有效控制井斜，均属于被动防斜技术，不能满足深井、超深井和复杂结构井垂直钻井的要求，尤其不能满足在高陡构造、大倾角等易斜地层条件下钻直井要求。
　　垂直钻井系统依据可靠的旋转导向技术进行连续性井斜控制，改变了传统以牺牲钻压、控制钻井参数的井斜控制方式，确保井眼垂直和最大限度地提高钻速[5-8]，为山前高徒构造地层防斜打快提供了有效手段。本研究结合我国西部某山前高徒构造防斜快打实例，分析垂直钻井技术在山前高陡构造的应用效果，以前为今后该类地层的防斜打快、优快钻进提供指导。
　　二、VertiTrak垂直钻井系统简介
　　1.工作原理
　　VertiTrak垂直钻井系统由MWD系统、高性能马达及肋板控制三部分组成。该系统分钻进、划眼两种工作模式，钻进时，当MWD重力传感器检测到有井斜趋势时，启动液压部件，通过一至两个肋板向井壁施加作用力抑制这一趋势，同时MWD传送实时井斜数据到地面进行井斜跟踪监测。当井眼垂直时，三个肋板全部伸出，并对井壁施加均等力，促使钻头居中，保持垂直钻进。
　　VertiTrak最大降斜能力可以达到1.5°/30m；通过选择扶正器大小、合理布置其在钻具组合中的位置，可以对预期降斜率进行设定，范围在1.5~0.8°/30m之间；钻进时可通过调整钻压、排量等参数对降斜率进行微调。
　　2.VertiTrak垂直钻井系统规格
　　2.1 6-3/4" VertiTrak垂直钻井工具
　　适用于8-1/2"到9-7/8"井眼，6-3/4"工具排量范围在1000~2500 l/min，有两种排量类型以适应不同的应用环境：正常排量1000~1800 l/min；高排量1200~2500 l/min。
　　2.2 9-1/2" VertiTrak垂直钻井工具
　　适用于12-1/4"到28"井眼，9-1/2"工具排量2000~4400 l/min，有两种排量类型以适应不同的应用环境：正常排量2000~3500 l/min；高排量3000~4400 l/min。
　　3.VertiTrak垂直钻井系统的典型钻具组合
　　3.1 17-1/2"井眼钻具组合 17-1/2"钻头+9-1/2" VertiTrak工具+9-1/2"浮阀+ 17-1/4"扶正器+9-1/2"滤网接头+9"双向减震器+ 9"钻铤×12根+ 9"随钻震击器+ 8"转换接头+ 8"钻铤×5根+ 631×520转换接头+ 5-1/2"钻杆。
　　3.2 12-3/8"井眼钻具组合
　　12-3/8"钻头+9-1/2" VertiTrak工具+9-1/2"浮阀+ 12-1/8"扶正器+8"双向减震器+8-1/4"滤网接头+ 8"钻铤×14根+ 8"随钻震击器 + 8"钻铤×5根+ 631×520转换接头+ 5-1/2"钻杆
　　三、VertiTrak垂直钻井系统在山前高陡构造的应用
　　DW-101井所处为山前高陡构造，受挤压和推覆作用影响，构造应力强，断层发育，地层倾角大，地层破碎、裂缝发育，漏失严重。DW-101井设计垂深5315m，斜深5712m。为防止漏失，该井一开使用空气钻进，钻进至井深555.37m，井底大量出水且沉砂过多，将空气钻转换为泡沫钻井。钻至840m时，井斜增至3.2°；钻至1045m时，井斜达到8.9°，井身质量严重不合格。将泡沫钻井钻转换成常规钻井液钻井，继续钻进，钻至井深1060.45m，井斜增加到9.11°，井斜已无法控制，决定采用VertiTrak垂直钻井系统。
　　该井共进行两次垂直钻井技术业：第一次作业：17-1/2"井眼，作业井段1160.45 ~1347.38m，纯钻时间68h，平均机械钻速3.53m/h，顺利将井斜从9.11°降至0.05°，见表1所示。第二次作业：12-3/8"井眼，作业井段2156.97~2879.25m，进尺611.23m，纯钻时间161.6h，平均机械钻速3.78m/h，顺利将井斜从5.14°降至0.06°，见表2所示。表1　17-1/2"井段垂直钻井技术使用效果表2 12-3/8"井段垂直钻井技术使用效果
　　四、结论和建议
　　1.VertiTrak垂直钻井技术应用于山前高陡构造地层，彻底改变了传统轻压吊打的被动防斜方式、大幅度解放钻压，可以有效连续控制井斜，确保井身质量，达到防斜、提高钻速的双重目的。
　　2.对于山前高陡构造地层，地层倾角大，自然造斜能力强，建议此类构造地层尽早使用垂直钻井技术，以保证垂直钻井工具入井前井斜角不大，避免井身轨迹不规则，给后续施工带来麻烦。DW-101井在井斜一直明显增加的情况下，仍坚持钻至1060.45m，井斜达9.11°后无法控制，才开始采用垂直钻井技术，这种被动降斜做法并不推荐。
　　3.目前国内有关垂直钻井技术研究尚不成熟，而国外公司提供的垂直钻井技术服务费用昂贵，使得高陡易斜地层钻井费用大幅度增加，垂直钻井技术在国内推广应用受限。为了打破国外公司对垂直钻井技术的垄断，建议今后应结合我国井身结构实际，开展垂直钻井技术及其配套设备的系统研究，开发出完备的垂直钻井系统，以适应我国复杂地质条件下钻井作业的需要。参考文献[1] 栗广科，胡吉本，王俊芳．山前高陡构造综合钻井技术[J]．断块油气田，2006，13(4)，46-48.[2] 王敏生，李祖奎，等．川东北地区井斜因素与防斜打快技术方案[J]．钻采工艺，2007，30(2)，132-134.[3] 高德利．易斜地層防斜打快钻井理论与技术探讨[J]．石油钻探技术，2005，33(5)，16-19.[4] 张绍槐．深井、超深井和复杂结构井垂直钻井技术[J]．石油钻探技术，2005，33(5)，10-15.[5] 郑锋辉，韩来聚，杨利，等．国内外新兴钻井技术发展现状[J]．石油钻探技术，2008，36(4)，5-11.[6] 王春生，魏善国，殷泽新，等．PowerV垂直钻井技术在克拉2气田的应用[J]．石油钻探技术，2004，26(6)，4-8.[7] 刘伟，李晓亮，王强，等．垂直钻井技术在川东北的应用[J]．石油矿场机械，2008，37(4)，75-77.[8] 蒋祖军，肖国益，李群生，等．川西深井提高钻井速度配套技术[J]．石油钻探技术，2010，38(4)，30-34.