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摘要：在靶点着陆失败、井下落物、油气显示不好等需重新侧钻的深井和页岩气井中，由于油基钻井液与固井水泥浆之间存在相容性问题，导致侧钻施工难度较大。本文以阳XX井为例，详细介绍油基钻井液体系下深井侧钻关键技术及工艺流程，实现安全高效的深井侧钻，为后期油基钻井液体系下油气井侧钻技术提供依据。
关键词：深井；油基钻井液；水泥浆；侧钻工艺
油基钻井液具有优良的抑制性及抗温性[1-3]，近年来在复杂深井和页岩气井中得到广泛应用，然而由于油基钻井液与固井水泥浆之间存在相容性问题[4-6]，致使有些油气井在导眼回填侧钻、A靶点着陆失败填井侧钻、井下落物填井侧钻、油气显示不好重新侧钻等特殊井下作业中，存在形成的水泥塞面不够、水泥塞抗压强度不够或者找不到水泥塞等问题，造成油基泥浆注水泥塞风险高、难度大，给侧钻作业带来较大施工难度。本文以阳XX井为例，着重分析油基钻井液体系下油气井侧钻作业难点，研究在油基泥浆中侧钻成功的关键技术，为后期油基钻井液体系下深井油气井侧钻工艺提供依据。
1 油基泥浆体系下侧钻难点分析
影响油气井侧钻的主要因素有以下几个方面[7-10]：
（1）地层因素：地层倾斜、地层均质性及各向异性；
（2）钻具组合及钻井参数；
（3）水泥塞质量，包括强度和井眼充实度；
（4）井斜角及井眼规则情况。
其中油基钻井液对侧钻中水泥塞质量影响分析如下[11]：
（a）油基钻井液为亲油性工作液体系，固井水泥浆为亲水性工作液体系，二者之间不具有相容性。
（b）从水泥的硬化原理来看，水泥硬化是水泥熟料矿物遇水后发生水解或水化反应而生成水化物，由这些水化物按照一定的方式靠多种引力相互搭接和联结形成水泥石的结构，形成水泥强度。
不难看出油基钻井液体系下，柴油将水泥与水隔离，致使水泥与水接触不连续，难以充分硬化。因此，与水基泥浆打水泥塞相比，油基泥浆中打水泥塞难度大，成功率低，常常出现水泥塞下沉严重，虚塞段长的现象。即使井眼水泥塞充实，但水泥塞强度和硬度相比地层岩石也严重不足，无法抵抗钻头沿着水泥塞切削，导致钻头无法吃入地层，使得侧钻困难甚至失败。
2 油基泥浆体系下侧钻关键技术
结合前文影响油气井侧钻的主要因素，讨论侧钻工艺关键技术，形成一套系统的侧钻工艺技术及措施，应用于后期阳XX井中。
2.1 侧钻点选择
在泥岩和页岩中侧钻，地层因素（倾角、走向等）对侧钻影响较小；在选择侧钻点时，井眼规则度、井径扩大、狗腿度、井斜、预算轨迹造斜率等成为主要考虑因素。在满足造斜率要求的情况下，井眼规则度越好，井径扩大率越小，狗腿度越大，具有一定井斜的井段侧钻更易成功。此外，侧钻点应尽量选择在井径由大变小且在变小后持续有一段规则度较好的井段，应避免在“糖葫芦”型井段侧钻。
2.2 侧钻点的井斜角
当在具有一定井斜的井眼钻侧钻时，复合钻具钻压与侧向力的关系如表1所示，并绘制成图1所示不同井斜角下复合钻具钻压与侧向力关系示意图。
表1 不同井斜角下复合钻具钻压与侧向力关系.png)
由图1可知，对于复合钻具钻具而言，在选择好合适的侧钻点后，随着井斜角的增大，钻头侧向力逐渐增大，钻头倾角逐渐下降。随着钻压增大，钻头侧向力逐渐减小，钻头倾角逐渐变大。但这种影响并不显著。也就是说，当钻压变化幅度较大时，钻头侧向力的减小较小，而且由于这两种参数变化对造斜率的作用是相互抑制的，因此从钻压角度而言，侧钻点井斜角的选择与造斜能力有关。
2.3 侧钻钻具组合
在侧钻钻具组合的选择上，一般要满足：既要保证能侧钻成功，又保证侧钻成功后不起钻，使用一套钻具组合实现滑动钻进和复合钻进的原则。为提高机钻效率，在215.9mm井眼中，国内通常使用7LZ172型螺杆钻具侧钻。在组合侧钻钻具组合时，应充分分析钻具刚度、螺杆弯角大小、侧钻点井斜大小等因素。
2.4 滑动参数
在油基泥浆中侧钻时，由于油基泥浆水泥塞强度远远低于地层岩石，水泥塞可钻性强，甚至出现蜂窝状水泥塞或无水泥塞，如果不控制钻压，使轴向力F1为0，则钻头将沿着老井眼前进，无法达到侧钻的目的。因此，在侧钻之初，钻头尚未进入地层之前，应控制钻压为零，即轴向压力为零,钻具不会发生弯曲。
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图1 不同井斜角下复合钻具钻压与侧向力关系曲线
轴向力分析如图2所示，在侧钻段采用小排量，利用螺杆动力，侧向切削，形成侧钻台阶，在侧向力F2的作用下，台阶面不断扩大，钻头开始能承受一定的钻压。当钻头不断吃入地层，下部钻具更加偏离老井眼，形成斜槽，钻头进入斜槽内，在螺杆弯壳体及偏心垫块的作用与水泥塞的挤压作用力下，侧向力F2增大，继续侧钻，当钻头完全进入地层后，适当加大钻压，使螺杆垫块形成支点，产生杠杆效应，使降斜力或扭方位力增强，提高侧钻效率，同时迅速扩大夹壁墙厚度，保证侧钻成功。如果不能迅速扩大夹壁墙厚度，在井眼不规则，有糖葫芦状井眼存在时，就可能重新回到老井眼，导致侧钻功亏一篑。
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图2 深井侧钻钻具作用力示意图
3 油基泥浆体系下侧钻工艺技术
3.1 侧钻前准备
油基泥浆水泥塞在侧钻之前，应该有足够的候凝时间，一般不低于48小时；做好承压试验，一般在8-12吨；检修好泵和其它设备；保证井眼通畅。若有井下有不正常情况，应先处理好，再考虑侧钻。
拉槽：摆好工具面（不变），开泵上下拉划5-6次，为侧钻创造台阶。
3.2 侧钻
提前设计侧钻点30-40米开始；摆好工具面，以慢和稳工具面为主，前2米控制钻时在3小时左右，控压为0吨，之后面2米控制在2小时，之后3米按1小时，根据持钻压情况和出沙情况，可以适当做调整工具面和钻进节奏；在未百分百出沙子的情况下，不测斜，接单根时，应锁住钻盘，停泵上提，避免破坏侧钻台阶。接完单根以后，停泵缓慢下放到底再缓慢开泵（这个措施的前提是井眼通畅正常）；工具面稳在一定范围内时，禁止活动钻具和钻转转盘，中途不得停泵，如果非动不可，应停泵，小幅度活动和微服转动转盘；
3.3 洗沙
按照录井迟到时间，每米一捞，摆放有序，做好钻压、工具面情况、钻时、和岩屑比例记录；
3.4 侧钻完成后
根据岩屑比例，占比90%-100%后，确认侧钻出去以后，应继续扩大夹壁墙厚度，扩大至2米至3米时，可以考虑起钻。
4 现场应用
4.1 阳XX井基本概况
阳XX井位于四川盆地阳高寺构造，为四川页岩气勘探开发有限公司在四川盆地泸州构造布置的一口非常规页岩气井，目的层在志留系龙马溪组，钻遇灰、黑色页岩。该井导眼取芯结束后，直改平回填侧钻，设计侧钻点3410米。钻井液性能：密度1.25g/cm3；粘度42s。
4.2 阳XX井侧钻钻具组合
215.9mmPDC+1.5°弯螺杆（212mm扶正器）+165mm单流阀 +172mm无磁钻铤+MWD悬挂接头+127mm加重钻杆*28.27m +变丝+127mm钻杆432.85m+变丝+127mm加重钻杆366.67m+变丝+127mm钻杆+139mm钻杆+顶驱。
4.3 阳XX井侧钻工艺实况
阳XX井下钻探塞面至3395m，理论塞面3247m，扫塞至3412m（参数：钻压20kN，排量26L/S,扫塞钻时3min/m），停泵静压200kN两次，位置不变，开始扭方位控时侧钻（参数：钻时240-180min/m,钻压0-20kN，排量26L/S），至井深3428m，发生蹩泵，上提下放至井深3441m,钻压时有时无，期间震动筛返出大量水泥块，判断钻头滑回至老井眼。根据实际侧钻中出现部分井段放空，无实塞，判断水泥塞强度不高；螺杆无支撑点，导致侧钻滑回老井眼的主要原因。下放探塞至3450m遇阻，扫塞至3452m，考虑调整控制轨迹可以追赶设计，重新调整工具面，扭方位降井斜控时侧钻（参数：钻时240-180min/m,钻压0-20kN，排量23.5L/s），控时至井深3458m时，返出约90％地层岩屑，为保证侧钻质量继续控时侧钻至3488.5m，侧钻成功。
4.4 侧钻效果分析
阳XX井在油基钻井液体系下侧钻前后新井与旧井井斜数据见表2，绘制成如图3所示进行对比分析，可知在优化钻具组合、侧钻技术后，阳XX井实现了安全高效的侧钻工艺，侧钻成功。
表2 阳XX井侧钻前后井斜数据
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图3 阳XX井侧钻前后井斜数据
5 结论
（1）油基钻井液与固井水泥浆之间存在相容性问题，造成水泥塞抗压强度不够，侧钻作业施工难度大。
（2）深井油基钻井液体系下侧钻关键技术在于侧钻点的选择、钻具组合优化、滑动参数优化等。
（3）本文以阳XX井为例，详细介绍了在油基钻井液体系下深层油气井侧钻工艺流程。结果表明，通过优化侧钻点选择、侧钻钻具组合、滑动参数等侧钻工艺技术可实现高效快速的侧钻。
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