前言：川西地区地层硬，压力体系复杂、地层倾角大，井身轨迹难以控制等特点，严重地影响川西地区深层油气的开发。川科1井施工应用了变径扶正器、随钻测斜技术、欠平衡钻井技术等一系列新工具和新技术，很好地解决了川西钻探过程中出现的难题，为川西地区勘探提供了一种可操作性的思路和模式。
一、随钻测斜技术
（一）随钻测斜工作原理。
机械式无线随钻测斜仪通过其精密的测量机构来测量井斜, 测得的井斜信息通过控制机构传递给脉冲信号发生装置, 脉冲发生装置发出的信号通过钻井液传递给地面的传感器, 传感器接收的信号由电子记录仪记录下来, 然后由记录的信号读出井斜数据。当需要测量井斜时停泵, 这时仪器的测斜机构开始测量井斜, 并根据井斜信息通过控制机构控制脉冲发生装置。开泵仪器的脉冲发生装置产生压力脉冲信号, 并通过钻井液传至地面, 立管上的传感器将接收到的压力脉冲信号传给电子记录仪, 将信号记录下来。
（二）随钻测斜的优点。
1、操作简单、使用方便。
由地面部分和井下部分组成，井下仪器为纯机械结构，不需电源使用时只需将井下仪器放在近钻头的钻铤短节中，操作非常方便。
2、测量时间短。
随钻测量一次井斜仅需要3-5min，且可以在接单根时进行，测量结果即时显示，最高工作温度可达250℃，最大工作井深可达8000m。
3、测量结果稳定，性能可靠。
（三）川科1井现场应用情况。
由于川科1井三开井段比较长，井下情况复杂、井下温度高，常规测斜技术无法满足其施工要求。川科1井三开钻进，从井深3200m-4470m一直使用随钻测斜技术进行井身轨迹检测。钻进进尺1270m;使用效果良好。随钻测斜共20次，井斜在1度以内。
二、变径扶正器技术
（一）变径扶正器定义。
变径扶正器工具是具有三个螺旋翼片的一体式水力驱动可变径稳定器。每个翼片有4-5个活塞，活塞通过扶正器内部和环空的压差而工作，同时通过弹簧缩回来控制，活塞有一个静止位置和两个工作位置。静止位置在稳定器翼片表面下1/8处。一个工作位置与稳定器翼片表面齐平，另一个工作位置是在完全伸出时;活塞伸出翼片表面1/4〞-3/4〞。从而达到扶正器外径伸缩变化的效果。
（二）变径扶正器工作原理。
变径稳定器每个翼片载有4-5个活塞，每个斜面体激活三个翼片上的三个活塞。而这些斜面体是同时活动的。当压力推动活塞下的斜面体时，活塞也向外移动。活塞伸缩和位置转移由一个滚桶凸轮控制。当载有斜面体的心轴被钻井液激活而向下移动时，斜面体会同时移动所有活塞的位置。活塞从静止位置向外移动，并且被压差固定在由滚桶凸轮控制的位置。当压力由于停泵而移去的话，一个内部回位弹簧会使心轴返回其起始位置，以此方式使活塞缩回并将滚桶凸轮旋转到下一个位置，就这样起到变径的效果。
（三）变径扶正器在川科1井使用情况。
在川科1井三开施工过程中，从井深3200m-4735.86m一直使用变径扶正器配合钟摆钻具结构。在钻进过程中，变径扶正器配合钟摆钻具形成稳斜钻具，川科1井三开钻进过程中实测最大井斜1.73°。
三、欠平衡钻井技术
川科1井由于三开陆相地层须家河组二段以上属于高压地层，地层压力系数最高达2.00，须二段以下地层压力系数低(1.60～1.70)。为防止在须二段发生严重漏失等复杂情况，在三开钻进过程中未封隔上部高压地层情况下，控压钻井方式穿越须家河组二段。
（一）欠平衡钻井方式和井口装置。
川科1井采取采用流钻法 (边喷边钻法) 来实现欠平衡钻井。井口装置为:套管头+四通+FZ35-105单闸板 (5 1/2″半封) +2FZ35-105双闸板 (全封+剪切) +FZ35-105单闸板 (5 1/2″半封) +FH35-70环形防喷器+旋转防喷器。
（二）欠平衡循环流程。欠平衡钻井循环流程如下图:
（三）井控物资准备。
由于欠平衡施工中井控风险大，必须加强欠平衡施工期间中物资储备，提高钻遇复杂情况时的应急能力。
1、川科1井井场储备密度2.
3g/cm3以上的重钻井液655m3，密度为2.10g/cm3的控压钻进转换钻井液450 m3, 另配有浓度为25%的堵漏浆50 m3, 并由专人负责储备浆的日常维护和管理工作，消耗后及时补充。
2、现场储备钛铁矿粉523吨，储备足够配制四次以上堵漏作业的堵漏材料。
（四）川科1井欠平衡施工主要技术难点与对策
1、主要技术难点。
(1)由于本井三开须家河组须四、三段与下面的须二段的地层压力系数相差0.3-0.4(须四、三段的压力系数为2.0, 而须二段的压力系数为1.60-1.70)，压差高达达18MPa，处在同一裸眼井段，钻井液安全密度窗口很窄。
(2)三开钻进裸眼段比较长，井眼尺寸大，应用低密度钻井液会造成须家河组地层失稳，形成很多掉块，若循环排量小，携砂困难，大掉块下沉到井底增加卡钻的风险;若循环排量大，则作用在井底的压力大，增加了井漏的风险。
(3)控压钻进过程中地层压力远大于钻井液液柱压力，可能导致井径缩小、井壁失稳、井塌等复杂情况造成工程事故。
(4)须家河地层砂岩中石英含量高，且胶结致密、硬度大、研磨性强，地层可钻性差，机械钻速低，钻头磨损快。
(5)频繁置换钻井液，液柱压力变化大，作用在井壁上的应力变化大，易导致上部地层失稳, 井壁垮塌严重, 形成“大肚子”井眼。
2、主要技术措施。
(1)小梯度逐步降密度，加强对返出岩屑的观察，判断排砂口岩屑的返出情况，如果大量掉块返出, 及时调整泥浆密度, 钻井液中加入抑制剂和包被剂，提高井浆抑制性，成功的稳定了井壁，用化学方法解决了地层压力大于液柱压力的问题，避免井下出现掉块卡钻的复杂情况。
(2)优化钻井液性能，提高钻井液在高温高压下的防塌抑制性，易漏层段可在钻井液中混入适当浓度的堵漏剂。通过随钻补充防塌、抑制性药剂配合胶液通过细水长流的方式，加强泥浆性能维护, 减少有害固相含量。
(3)合理选择钻头和钻井参数, 均匀送钻，发挥钻头最大效能，提高钻井速度。
(4)优选简化钻具结构，钻具组合中加入双向液压减震器，放在近钻头位置，可以防止严重蹩跳钻导致钻头损坏和钻具的疲劳破坏，发生井下事故。
(5)起钻压井之前，大排量洗井一周, 注堵漏浆封堵住易漏地层后，起钻5柱，再置换压井重泥浆。
(6)现场储备充足的重泥浆、和井浆同密度的轻泥浆、复合堵漏浆，以备急用，另外储备足够的加重材料、堵漏材料，并且准备好能在最短时间内完成配浆。
(7)加强井控工作，完善的井控管理制度和熟练地进行操作，是欠平衡施工的前题，随时准备好二次井控。
(8)严格控制起下钻速度，防止因抽吸和激动压力过大造成井下复杂情况。
3、欠平衡钻井效果。
(1)川科1井欠平衡钻进井段为4735.86-5431.70米;纯钻进时间为837.75小时，机械钻速为0.91米/小时。常规钻井液钻进平均机械钻速只有0.7米/小时。相比常规钻井液钻进，欠平衡钻进的平均机械钻速提高了30%。缩短了钻井周期，节约了投资。
(2)在川西地区孝泉构造须家河组地层存在多个压力体系，钻井液安全密度窗口窄，川科1井通过应用欠平衡技术，边喷变钻，安全顺利地钻穿了须二段易漏层段，在施工中未发现明显漏失，节约了钻井成本。
(3)减小了井底压差，降低了压差卡钻的风险。
四、结论与认识
(一)在深井直井施工中, 机械式随钻测斜仪完全可以满足直井, 特别是深井、超深井、高温井等特殊直井测斜的需要, 实现了实时测量和井斜监控, 克服了目前常用直井测斜仪器的不足，改善井身质量, 提高钻井速度, 降低钻井成本等具有重要意义。
(二)通过川科1井的欠平衡钻井技术使用，欠平衡钻井技术能有效穿越在多压力体系、地层压力相差较大的同裸眼段地层，减少复杂情况下，为下部施工创造出很好条件。
(三)变径扶正器在深井施工中优化井径、减少阻、卡等复杂情况的发生，并能起到很好的稳斜效果。
摘要：四川地区深部地层多为高陡构造、大倾角地层钻井易产生井斜, 同时温度高, 井身轨迹监测难度大。地层压力体系多, 同一裸眼中相差悬殊的多套压力系统共存、难以兼顾。通过随钻测斜技术、变径扶正器和欠平衡钻井技术在川科1井三开钻进过程使用情况, 对川西地区优化深部井段钻井技术提供一种可行思路和方法。
关键词：川科1井,随钻测斜,变径扶正器,欠平衡钻井技术
参考文献
[1] 蔡文军王平机械式无线随钻测斜仪结构原理及性能特征石油机械[J]2005.9.
[2] 熊军欠平衡钻井技术在梨深1井的应用探矿工程[J]2008.6:37-40.