定向開窗側鉆技術在大位移井中的應用
——以PY氣田A03H井為例

王新剛

(中海油服油田技術事業部深圳基地，廣東 深圳 518067)

錢愛東

(中海油能源發展股份有限公司監督監理深圳分公司，廣東 深圳 518067)

李炎偉

(中海油服油田技術事業部深圳基地，廣東 深圳 518067)

定向開窗側鉆技術在大位移井中的應用
——以PY氣田A03H井為例

王新剛

(中海油服油田技術事業部深圳基地，廣東 深圳 518067)

錢愛東

(中海油能源發展股份有限公司監督監理深圳分公司，廣東 深圳 518067)

李炎偉

(中海油服油田技術事業部深圳基地，廣東 深圳 518067)

PY氣田A03H井是一口大位移套管開窗側鉆井，該井開窗側鉆點深、摩阻大、斜向器座掛難度大，斜向器本身狗腿大影響旋轉導向工具穩定性。從開窗側鉆點選擇、開窗側鉆施工等方面介紹了套管開窗側鉆技術在PY氣田大位移井中的應用情況。該井定向開窗側鉆的成功對該區塊深井側鉆施工、降低作業成本有重要的參考價值。

大位移井；側鉆；斜向器；套管開窗；PY氣田

套管開窗側鉆工藝技術是在定向井軌跡控制需要的前提下，在套損段或復雜落物以上某一合適深度位置固定一專用斜向器，利用斜向器的導斜和造斜作用，使專用工具(如銑錐)在套管側面開窗，然后使用導向鉆具側鉆至目標層位的一門集開窗和定向于一體的綜合技術[1]。PY氣田A03H井是一口大位移套管開窗側鉆井，該井開窗側鉆點深、摩阻大、斜向器座掛難度大，斜向器本身狗腿大影響旋轉導向工具穩定性。下面，筆者從開窗側鉆點選擇、開窗側鉆施工等方面介紹了套管開窗側鉆技術在PY氣田大位移井中的應用情況。

1 9in套管開窗側鉆工藝

1.1油藏方案的調整

表1 目的層實際垂深同預測垂深對比

PY氣田A03H-OH井鉆進至3988m后，鑒于以下情況：①目的層MFS18.5的頂部構造較預期深了40m左右(見表1)；②由于井下存在復雜情況，9in套管僅下至3743.94m，套管鞋下有200m左右裸眼段，MFS18.5-1與MFS18.5-2封隔困難；③原目的層位變深，井頭處為底水。將目的層由MFS18.5-2調整為MFS18.5-1，靶點相應的也進行了調整(見表2和表3)，靶點調整后定向井軌跡設計如表3。

表2 原始靶點數據與調整后靶點數據

1.2窗口位置選擇

窗口位置選擇必須滿足以下條件：①在保證定向井軌跡控制的前提下，盡量利用老井眼且有利于后續作業；②遠離事故井段或套損井段以上50m左右，以利于有一定水平位移而避開老井眼；③窗口以上

上部套管應完好，無變形、漏失、破裂現象，以利于側鉆以及完井等作業的順利進行，確保側鉆的成功；④窗口位置應選擇在固井質量較好的井段，盡量避開易塌、易漏、傾斜角較大等復雜地層；⑤開窗段應避開套管接箍及套管外扶正器。綜合考慮以上因素后，PY氣田A03H套管開窗側鉆窗口位置選擇在套管鞋以上68.94m，固井質量較好且地層較穩定的3675m，PY氣田A03H-OH井的井身結構如表4。

表3 靶點調整后定向井軌跡設計

表4 PY氣田A03H-OH井井身結構

1.3開窗、修窗技術

1)開窗前的準備工作 ①刮管。為了給開窗作業創造一個良好的井筒環境，開窗作業前需要使用專業的刮管鉆具對斜向器坐掛井段上下進行刮管作業。PY-A03H井刮管作業中，為了保證刮管效果，嚴格執行了以下技術要求：嚴格控制下鉆速度在2min/柱；在斜向器坐掛井段(3660～3690m)采用較為成熟的清刮技術上下清刮3次。刮管鉆具組合為8in牙輪鉆頭+9in套管刮管器+6in浮閥+6in鉆鋌+6in配合接頭+8in管柱磨鞋+6in配合接頭+6in鉆鋌*3+6in配合接頭+5in加重鉆桿(6柱)+5in鉆桿(23柱)+7in配合接頭+5in加重鉆桿(10柱)+5in鉆桿。 ②驗套。即對套管試壓，確保套管無變形、漏失、破裂現象。

2)套管開窗 套管開窗的關鍵是開窗工具的選擇和開窗時鉆壓、轉速、排量等參數的合理配合，窗口的長度、寬度的規則與否以及光滑程度對后續的側鉆、起下鉆以及下套管作業有很大影響[2]。

筆者選擇的是一次性完成下斜向器以及開窗修窗等多項作業的鉆具組合：8in液壓封隔器式斜向器+8in導向磨鞋+8in二次磨鞋+5in撓性短節+8in旋轉導向磨鞋+配合接頭+6in鉆鋌+配合接頭+隨鉆測斜系統+配合接頭+6in鉆鋌*3+配合接頭+5in加重鉆桿*6+配合接頭+5in鉆桿，鉆具中用到鉆鋌而不是加重鉆桿，其主要目的是保證鉆具剛性和斜向器自身的剖面結構匹配，從而有利于實現一個長度適中的窗口。窗口過短則會造成起下鉆、下套管受阻，過長則浪費施工時間，過多磨損鉆具。

下鉆到斜向器坐掛深度以上10m的位置，坐掛斜向器，因設計側鉆工具面為高邊偏左45°，實際操作中，考慮到鉆具本身在重力作用下的“反扭”作用，將斜向器定位在高邊偏左32°。

完成刮管、試套和斜向器坐掛等準備工作后，進入套管開窗程序。開窗參數要求如下：①起始段輕壓低轉速，使磨鞋先磨出一個均勻接觸面；②騎套段輕中壓較高轉速，防止提前出套造成死臺階影響后續作業；③出套段高壓中高轉速。根據該井的實際情況，執行了如下的鉆井參數，開始0.5m以內，鉆壓控制在3～7t，轉速控制在50～60r/min，排量控制在550～600gpm(1gpm=0.2271m3/h)；0.5～1.5m之間，鉆壓控制在5～10t，轉速控制在100～120r/min，排量控制在550～600gpm；1.5m以后，鉆壓控制在7～12t，轉速控制在90～100r/min，排量控制在450～500r/min。開窗作業從3674m至3680m，出窗后繼續打8m至3688m，然后邊打高粘邊上下活動修理窗口，確認磨鞋通過窗口無遇阻現象后起鉆。

開窗磨銑過程中，在循環出口應使用強磁打撈器吸附返出的鐵屑，并及時清理，振動篩保持完好，防止鐵屑再進入循環系統影響下步鉆進作業。

3)修窗 當開窗鉆具出井后磨鞋磨損超過標準值時，就需要下修窗鉆具再次修整窗口。修窗主要靠鉆具中的上下西瓜磨鞋，并配合快慢交替的上提下放速度以及快慢的頂驅轉速反復修整窗口，直至無阻掛以及憋扭矩現象。開窗鉆具起出后檢查磨鞋磨損情況：導向磨鞋磨損1/8in，二次磨鞋磨損1/4in，旋轉導向磨鞋1/4in，已經超過了磨損1/8in以內的標注，所以決定下修理窗口鉆具組合：8in開窗磨鞋+8in麻面外徑西瓜磨鞋+8in平滑外徑西瓜磨鞋+X/O+5in HWDP*20+X/O+5in DP，鉆具下至窗口以上2m處測空轉扭矩22.4klb·ft(400gal/min，789psi，47r/min)作為參考，然后在3674～3688m反復修整窗口，直至扭矩平緩的控制在23klb·ft左右。

2 側鉆技術

2.1側鉆鉆具組合的選擇

該井由于側鉆點深，側鉆存在以下技術難點：①側鉆點深，摩阻扭矩大，常規螺桿馬達導向鉆具滑動困難，時效慢；②防碰問題嚴重。在定向井軟件上用最小距離掃描法進行防碰分析，發現從側鉆點開始直至3745m，新井眼同老井眼之間都存在防碰問題，即存在磁干擾，影響測斜數據的準確性，增加軌跡控制難度；③常規螺桿馬達導向鉆具局部造斜率過高，局部狗腿過大，安全風險大；④側鉆點深，著陸段設計較緊湊，著陸風險大，需要工具有較高且穩定的造斜率；⑤側鉆深度地層較軟，易沖刷，且井斜大，需要使用較小的排量來降低水力沖刷作用。

經過討論對比，最終選擇了新型旋轉導向系統Xceed來實施此次側鉆作業，新型Xceed指向式旋轉導向系統，具有造斜能力強、近鉆頭測斜等功能，克服了推靠式旋轉導向系統需要大排量保證造斜率的瓶頸，并且克服了螺桿馬達滑動造斜不能旋轉的缺點，不但可以解決軟地層造斜率不高的難題，并且有助于提前探測磁干擾，實時監測軌跡同原井眼套管之間的距離，為判斷側鉆成功與否提供依據。另外，該系統鉆出的井眼更光滑，可以解決鉆柱屈曲問題，有利于大位移井的順利安全施工。側鉆鉆具組合如下：8in PDCBit+6in Xceed+6in Flex+6in GVR+6in Telescope+6in ADN-6+6in NMDC+6in JAR+F/J+5in HWDP*7+5in DP*69+5in X/O+5in DP*309+5in H WDP*21+5in DP。

2.2側鉆井眼軌跡控制

下鉆出窗口后觀察近鉆頭井斜，發現開窗鉆具降斜趨勢很明(3684.05m:73.93°；3686.6m：79.37°)，降斜率達到6.59°/30m，井斜落后設計1°；考慮到同老井眼的防碰問題，決定控時鉆進，選用如下參數：排量480gal/min；轉速80～100r/min；鉆進速度<5m/h，同時選用(336°，100%)指令來盡快脫離老井眼，但由于鉆壓過低，造斜率僅有2°/30m。一直控時鉆進至3719m后，用定向井軟件掃描后，側鉆井眼同老井眼之間“隔墻”已有1.47m，防碰風險有所降低，綜合考慮軌跡控制需要，決定提高鉆壓至15～20klbs，提高轉速至120～140r/min，跟蹤近鉆頭井斜發現，造斜率可以達到5～6°/30m，用60%的導向力就可以滿足軌跡控制需要，鉆進至4115.84m后，該井順利完成了8in井段著陸以及水平段作業2大任務。

3 結論與認識

1)A03H井用開窗側鉆的作業方式作為復雜事故井的補救措施，達到了充分利用有效井口資源和原井眼的有效部分的目的。

2)大位移深井開窗側鉆有自己本身的特性，如側鉆點深、摩阻扭矩大、側鉆點井斜高、常規馬達導向鉆具側鉆風險大等等，因此采用新型旋轉導向系統側鉆是降低作業風險、提高時效的有效辦法。

3)此次A03H井套管開窗作業由于防碰因素，側鉆前30m采取了控時鉆進措施，鉆壓太小影響到工具造斜率，因此在以后的類似作業中，在設計階段就應考慮到該因素，初始30m設計狗腿度控制在2～2.5°/30m范圍。

[1]黎江明，王斌.套管開窗側鉆技術在江漢油田的應用[J].江漢石油職工大學學報， 2009(6)：25-29.

[2] 舒尚文，劉明國.東濮凹陷深井套管開窗側鉆技術探討[J].鉆采工藝，2006，29(5)：20-23.

[編輯] 洪云飛

10.3969/j.issn.1673-1409.2011.11.012

TE243

A

1673-1409(2011)11-0038-03