蘇里格氣田小井眼井鉆井（完井）工藝研究

成育紅，李彥軍，張文強，曹朋亮

（1.中國石油長慶油田公司第五采氣廠，內蒙古烏審旗 017300；2.中國石油長慶油田公司第四采氣廠，內蒙古烏審旗 017300）

自2005年蘇里格氣田大規模開發以來，經過不斷的討論、論證和總結，優選出了適合蘇里格氣田開發的“φ311.2 mm 鉆頭×φ244.5 mm 表層套管+φ215.9 mm鉆頭×φ139.7 mm生產套管”的二開井身結構，這種井身結構的開發模式，一直大規模使用至今。截止目前該井深結構的常規井已投產該類氣井四千余口，天然氣單井產量平均1.5萬立方米/天，平均單井鉆井成本300萬元。為進一步降低開發成本，在先期不斷的論證和充分準備的基礎上，于2011年在蘇6區塊實施了1個井組3口6″小井眼叢式井鉆井（完井）工藝試驗。

1 小井眼鉆井（完井）工藝的難點

（1）3 1/2″套管內徑小，留塞的幾率大，且目前無成熟的鉆塞技術及配套的套管附件；而一次上返全井段封固施工壓力高，施工時間長，施工風險大。

（2）直井段長，井組防碰壓力大；造斜點深（延長組中下部且最大井斜≤25°），軌跡控制難度大(開發過程中在井深1 500 m處安裝節流器)。

（3）井眼尺寸小且安定組、直羅組地層易垮塌，電測遇阻頻繁，泥漿體系優選和性能維護成本高。

（4）鉆頭尺寸小，加壓困難，鉆井速度慢，鉆井周期長，鉆井成本較高。

2 小井眼井鉆井（完井）工藝研究

2.1 井身結構優化

自蘇里格氣田規模開發以來，按照長慶油田公司要求，2007年、2008年、2011年先后在采氣四廠進行了6口小井眼井的攻關試驗，相繼采取過3種小井眼井身結構。

為解決φ152.4 mm鉆頭尺寸小，加壓困難的難題，在不斷的探索、論證和總結的基礎上，結合目前日趨成熟的井下改造工藝技術，2011年長慶油田油氣工藝研究院在《蘇里格中區小井眼鉆完井工程試驗方案》對小井眼井井身結構進行了較大幅度的優化，選用“φ215.9 mm×φ177.8 mm+φ152.4 mm×φ88.9 mm”井身結構，鉆井速度得到大幅度的提升。

2.2 鉆具組合及軌跡控制

2.2.1 3 1/2″鉆桿改為4″鉆桿 在小井眼鉆井施工中，為解決加壓困難的技術難題，將原來二開后采用的3 1/2″鉆桿改為4″鉆桿，相同排量下減少了設備的負荷，降低了泵壓，很大程度上避免了鉆具的刺漏及鉆具刺漏帶來的井下復雜工況。另外，相較3 1/2″鉆桿，4″鉆桿能夠承受更大的扭矩，便于加壓，提高了二開后的機械鉆速，達到縮短鉆井施工周期、減少成本的目的。

2.2.2 小井眼定向井軌跡控制技術 軌跡控制要點：定向時初始井斜角16～18°，方位角對準靶心方位，后采用“四合一”組合達到增斜、穩斜和穩方位的目的。

2.2.3 直井段及定向段 鉆具組合：152.4 mmPDC+7LZ127×1.25°+SDC×3.0 m+φ148 mmSTAB+MWDSUB+φ121 mmNDC×1根+φ146-147 mmSTAB+φ121mmDC×20根+φ101.6 mmDp。

因為蘇6-3-3井組兩口井的位移均在600 m左右，定向時初始井斜角打至16～18°，方位角對準靶心方位。

此鉆具組合在延長組中下部表現為降斜、穩方位，在紙坊組表現為穩斜、穩方位，在和尚溝、劉家溝地層表現為微增斜、穩方位的特性。具體表現（見表1）。

2月2日，科技部、農業部、水利部、國家林業局、中國科學院、中國農業銀行共同制定了《國家農業科技園區發展規劃（2018－2025年）》?！兑巹潯诽岢觯?020年，構建以國家農業科技園區為引領，以省級農業科技園區為基礎的層次分明、功能互補、特色鮮明、創新發展的農業科技園區體系。到2025年，把園區建設成為農業科技成果培育與轉移轉化的創新高地，農業高新技術產業及其服務業集聚的核心載體，農村大眾創業、萬眾創新的重要陣地，產城鎮村融合發展與農村綜合改革的示范典型。

2.2.4 調整井斜或方位鉆具組合 因使用PDC鉆頭在延長組下部或以下井段滑動調整井斜、方位時，工具面不易到位且工具面不穩定，易出現托壓現象，為了提高滑動效率和機械鉆速，故采用牙輪鉆頭完成定向、后期調整井斜和方位。

鉆具組合為：152.4 mm 牙輪鉆頭+7LZ127×1.25°+SDC×3.0 m+φ148 mmSTAB+MWDSUB+φ121 mmNDC×1 根 +φ146-147 mmSTAB+φ121 mmDC ×20 根 +φ101.6mmDp為了防止掉牙輪事故的發生，井斜、方位調整到位后起鉆更換PDC鉆頭復合鉆進。

2.2.5 微降斜四合一鉆具組合 微降斜鉆具組合為：152.4 mmPDC+7LZ127×1.0°+SDC×1.0 m+φ148 mmSTAB+MWDSUB+φ121 mmNDC×1 根 +φ121 mmDC×20根+φ101.6 mmDp。此組合在劉家溝組表現為微降斜（平均降斜率-2°/100米）、方位呈現右漂的趨勢，在石千峰組表現為微降斜（0～-1.2°）、方位相對穩定，具體（見表1）。

表1

2.3 PDC鉆頭選型

目前常用的6''井眼國產PDC鉆頭，主要是水平井中使用的152.4 mm五刀翼、16 mm進口復合片PDC鉆頭，型號分別為PK6257M、EDM1616，其設計思路主要是在保證目的層滑動鉆進過程中工具面穩定、抗研磨性強的基礎上，提高鉆頭進尺。而小井眼井施工要從安定組鉆至山西組，鉆遇地層多、巖性差異性大、滑動調整軌跡段少（主要是通過改變鉆具結構調整軌跡），如何進一步提高全井段的機械鉆速和鉆頭使用壽命，才是快速鉆井的關鍵。在此思路的基礎上，將原有PK6257M、EDM1616鉆頭結構上不做大的調整，同時將16 mm復合片改為為19 mm的進口復合片，通過試驗使用，對比分析，機械鉆速比2007年施工的兩口直井小井眼大幅度提高。

表2

表3 歷年小井眼井鉆頭使用情況對比

從表3可以看出，經過對152.4 mm五刀翼、16 mm復合片的PDC鉆頭改進，單只鉆頭的進尺、機械鉆速均有大幅度的提高，鉆頭使用數量明顯減少，降低了單井鉆頭的使用成本。

2.4 一次上返固井工藝

2.4.1 小套管一次上返固井技術方案 按照方案要求，小井眼井3 1/2″生產套管固井要求采用一次上返固井工藝，水泥返到地面，為保證全井段固井質量，使用三種密度的水泥漿：井底-3 000 m井段采用防氣竄降失水高密度水泥體系，返至氣層頂部以上300 m（石千峰底界），設計密度1.85～1.88 g/cm3，水泥石24 h抗壓強度應不小于21 MPa；3 000 m至井口采用低密高強（高強輕珠）降失水水泥漿體系，其中，石千峰底界至劉家溝底界設計密度1.35 g/cm3，劉家溝底界至井口設計密度1.25 g/cm3。低密度水泥石24 h抗壓強度應不小于8 MPa。領漿和中漿使用不同的配方。領漿稠化時間在260 min以上、中漿的稠化時間在160 min以上，尾漿的稠化時間在100 min以上。領漿、中漿和尾漿的API失水控制在50 mL以內。

盡管使用的固井工具都滿足了小套管固井施工要求，但在結構、性能和質量上不斷提高，保證了工具的安全性，減小了固井留塞的風險。

3 結論與建議

（1）小井眼鉆井速度基本與常規井鉆井速度持平，井身質量及固井質量均合格。單就鉆井完井工藝來說，具有大規模推廣的潛力。

（2）為滿足小井眼井后期開發下入節流器的工藝要求，定向井造斜點確定在1 500 m左右，建議對節流器進行改進，以便上提造斜點，利于鉆井提速，且減少軌跡控制的難度。

（3）小井眼井下入的3 1/2″生產套管內容積小，固井施工留塞風險大，建議對入井水泥漿計量工具進行改進，提高計量精度，并開發相應配套鉆塞技術。

（4）因在蘇6-3-5井完井電測過程中，電測儀器掉入井內，打撈很大程度上增加了施工周期，建議加大對小井眼井測井儀器進行改進，以滿足小井眼井正常測井要求。

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