套管內(nèi)鉆孔深穿透徑向井技術(shù)

黨文輝 馬宏偉 陳建林 李永剛 尹相榮

（1.新疆油田公司工程技術(shù)研究院，新疆克拉瑪依 834000；2.新疆油田公司百口泉采油廠，新疆克拉瑪依 834000； 3.新疆油田公司開(kāi)發(fā)公司，新疆克拉瑪依 834000）

百口泉油田已步入開(kāi)發(fā)中后期，現(xiàn)面臨如下問(wèn)題：?jiǎn)尉a(chǎn)量逐年下降；鉆井、修井等過(guò)程中不同程度地造成了近井地帶污染；非均質(zhì)、低孔、低滲導(dǎo)致大量?jī)?chǔ)量難以動(dòng)用，剩余油挖潛難度越來(lái)越大等。目前該油田增產(chǎn)增效最主要的技術(shù)手段為壓裂和擠液酸化解堵，但這些技術(shù)存在成本高、對(duì)儲(chǔ)層帶來(lái)不同程度污染且隨地層非均質(zhì)等影響應(yīng)用效果在逐漸變差等問(wèn)題，因此，尋求老油田增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)技術(shù)支撐對(duì)百口泉油田的可持續(xù)高效開(kāi)發(fā)顯得尤為重要。

套管內(nèi)鉆孔深穿透徑向井技術(shù)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種油氣田增產(chǎn)及改造技術(shù)［1］，通過(guò)采用小尺寸鉆頭在目的油層套管鉆孔，然后使用帶噴射鉆頭的軟管，借助高壓射流的破巖作用在油層不同深度和方位鉆出多個(gè)輻射狀徑向孔，其增產(chǎn)機(jī)理［2-3］在于深穿透污染帶解堵，形成類似于水平井的多個(gè)徑向通道以擴(kuò)大泄油面積和降低生產(chǎn)壓降。主要為低滲、稠油、老油田和邊際油田提供一種經(jīng)濟(jì)高效的開(kāi)采途徑［4］。

1 技術(shù)原理

徑向井技術(shù)采用兩套鉆具，如圖1 所示，其技術(shù)原理如下。

（1）用常規(guī)油管傳送導(dǎo)向器。

（2）用電纜傳送磁性定位儀和自然伽馬校深儀測(cè)定深度位置，用電纜傳送陀螺儀測(cè)斜確定開(kāi)孔方位。

（3）用?12.7 mm 連續(xù)油管傳送磨銑鉆頭在目的位置套管內(nèi)定向開(kāi)出直徑20 mm 的孔。

（4）用?12.7 mm 連續(xù)油管傳送噴射軟管及噴射鉆頭依靠水力噴射形成直徑30～50 mm、長(zhǎng)度50～100 m 的徑向水平孔。

（5）同一深度不同方位可開(kāi)孔，同一方位不同深度亦可開(kāi)孔，這樣就形成多分支徑向油氣滲流通道。

圖1 徑向井技術(shù)所采用的兩套鉆具

2 選井選層

2.1 1139 井

1139 井油層小層有效厚度大多1～2 m（物性參數(shù)見(jiàn)表1），措施前日產(chǎn)液3.4 t，日產(chǎn)油2.2 t，長(zhǎng)期低含水、低液量生產(chǎn)，采出程度較低，僅為8.1 %。因注采井距偏大，區(qū)域長(zhǎng)期注水不見(jiàn)效，壓力保持程度較低，壓力系數(shù)在0.6～0.7，水井存在局部憋壓。優(yōu)選有效厚度相對(duì)較大、滲透率相對(duì)較高的B12-1、B11-2、B11-1層實(shí)施徑向井技術(shù)，以縮短注采井距，提高水驅(qū)受效程度，改善油層滲流能力，擴(kuò)大滲流面積，并最終達(dá)到增產(chǎn)增效的目的。

表1 1 139 井小層物性參數(shù)表

2.2 百102 井

百102 井油層孔隙度和滲透率分別為12.29 %和2.014 mD，屬中低孔隙度、特低滲的雙重介質(zhì)儲(chǔ)層。通過(guò)實(shí)施水力噴射套管內(nèi)徑向鉆孔技術(shù)射開(kāi)夏子街組油層2 523～2 552 m，以改善滲流能力，提高單井產(chǎn)量，并考察該技術(shù)在類似的低孔、特低滲儲(chǔ)層的應(yīng)用效果。

3 方案設(shè)計(jì)

1139 井在3 個(gè)深度2 個(gè)方位設(shè)計(jì)6 個(gè)徑向孔，而百102 井在3 個(gè)深度3 個(gè)方位設(shè)計(jì)9 個(gè)徑向孔，各孔長(zhǎng)度均為100 m，相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表2。

表2 試驗(yàn)井徑向孔設(shè)計(jì)相關(guān)參數(shù)

4 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

4.1 試驗(yàn)準(zhǔn)備

現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)準(zhǔn)備情況如圖2 所示。

圖2 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)準(zhǔn)備

4.2 現(xiàn)場(chǎng)施工工藝流程

（1）起出原井采油管柱，沖砂，洗井，通井。

（2）下入電磁—伽馬組合測(cè)井工具，測(cè)套管接箍，起出測(cè)井工具串。

（3）根據(jù)配管要求，用?73 mm 油管將導(dǎo)向組合下到設(shè)計(jì)深度，下入的導(dǎo)向組合結(jié)構(gòu)為：導(dǎo)向器+?60.3 mm 油管導(dǎo)向器短節(jié)（含扶正器）+?60.3 mm×73 mm 變絲接頭+定向短節(jié)+校深短節(jié)+?73 mm 油管。

（4）下入電磁—伽馬組合測(cè)井工具測(cè)校深短節(jié)下入深度，計(jì)算導(dǎo)向器的導(dǎo)向孔深度。

（5）根據(jù)測(cè)量計(jì)算的導(dǎo)向孔深度，上提（或下放）油管進(jìn)行深度調(diào)節(jié)，直到導(dǎo)向孔深度與設(shè)計(jì)深度吻合，起出測(cè)井工具串。

（6）下入陀螺測(cè)斜儀，測(cè)定導(dǎo)向器導(dǎo)向孔的方位角，轉(zhuǎn)油管調(diào)整方位，直至達(dá)到設(shè)計(jì)方位角要求，起出陀螺測(cè)斜儀。

（7）連接套管磨銑工具串（磨銑鉆頭+萬(wàn)向節(jié)+井下馬達(dá)+連續(xù)油管），從?73 mm 油管中下入到導(dǎo)向器位置。

（8）開(kāi)泵，井下馬達(dá)帶動(dòng)磨銑鉆頭鉆開(kāi)套管，起出磨銑工具串。

（9）連續(xù)油管下端連接帶有噴嘴的高壓軟管，下到導(dǎo)向器位置。

（10）開(kāi)泵，水力噴射鉆進(jìn)，并以適當(dāng)速度下放連續(xù)油管，直到徑向鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)深度，停止下入連續(xù)油管。

（11）以一定噴射壓力和速度，上提噴射工具，此過(guò)程可起到擴(kuò)孔和提高成孔質(zhì)量的作用。

（12）將噴嘴提出導(dǎo)向器上方約30 m 時(shí)，關(guān)閉高壓泵，繼續(xù)回收連續(xù)油管和高壓軟管至滾筒。

（13）至此，第一個(gè)徑向孔作業(yè)結(jié)束，重復(fù)步驟（2）～（12），直至完成設(shè)計(jì)的所有徑向孔。

（14）沖砂洗井至井底。

（15）下采油管柱，完井生產(chǎn)。

4.3 實(shí)施效果

4.3.1 工藝評(píng)價(jià) 將試驗(yàn)結(jié)果與設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)比分析，結(jié)果表明：各徑向孔深度誤差均控制在±0.10 m，方位誤差均控制在±3°范圍內(nèi)，從工藝角度講，兩口井均達(dá)到了方案設(shè)計(jì)要求，措施符合率為100%。

4.3.2 試驗(yàn)效果分析 1139 井于6 月4 日完成徑向鉆孔后開(kāi)井生產(chǎn)，目前產(chǎn)液量與施工前基本持平，但含水上升了約20 個(gè)百分點(diǎn)。

百102 井在施工第1 孔后發(fā)現(xiàn)帶氣液流，在實(shí)施第4 孔時(shí)出現(xiàn)溢流等較好的油氣顯示，施工后早期日產(chǎn)液18.3 t，日產(chǎn)油8.2 t，后產(chǎn)量持續(xù)下降，到7 月4 日，日產(chǎn)液5.7 t，日產(chǎn)油5.1 t，目前雖有一定增產(chǎn)，但與徑向水力鉆孔過(guò)程中的油氣顯示還存在落差，產(chǎn)能未能充分發(fā)揮。

試驗(yàn)結(jié)果表明，兩口井均獲得了一定增產(chǎn)，但尚未達(dá)到預(yù)期產(chǎn)能，分析認(rèn)為，認(rèn)為是以下原因所致。

（1）徑向噴射施工過(guò)程可能形成了一定砂堵。由于套管開(kāi)孔直徑只有20 mm 左右，而噴射地層時(shí)反向噴嘴的擴(kuò)眼作用形成了超過(guò)50 mm 的井眼，因此巖屑的返排較困難，相當(dāng)部分的巖屑會(huì)沉降在徑向孔底部，形成砂堵影響滲流能力導(dǎo)致產(chǎn)量下降。

（2）含水上升說(shuō)明在1139 井方向縮短井距有一定效果，但目前來(lái)看單層厚度較大，只在每層的頂部射開(kāi)一對(duì)孔對(duì)于注水井的溝通、擴(kuò)大泄油面積作用有限。

（3）百102 井孔道堵塞后沒(méi)有水驅(qū)，靠自身能量難以發(fā)揮作用。

5 結(jié)論與建議

（1）套管內(nèi)鉆孔深穿透徑向井技術(shù)為老油田剩余油挖潛提供了一種經(jīng)濟(jì)高效的途徑，具有廣闊的應(yīng)用前景。

（2）套管內(nèi)鉆孔深穿透徑向井技術(shù)實(shí)施成功的關(guān)鍵是套管鉆孔深度和方位的控制，應(yīng)用效果好壞的關(guān)鍵在于選井選層，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)技術(shù)適應(yīng)性從油藏地質(zhì)條件和工程條件方面進(jìn)行詳細(xì)論證。

（3）施工過(guò)程中，應(yīng)加強(qiáng)噴射系統(tǒng)在井眼內(nèi)多次進(jìn)出，促進(jìn)巖屑返排，并可起到擴(kuò)大井眼、穩(wěn)定井眼軌跡的作用。

（4）建議開(kāi)展大直徑套管鉆孔鉆頭及配套設(shè)備研發(fā)，以增大套管開(kāi)孔直徑，從根本上解決噴射鉆進(jìn)過(guò)程中巖屑返排困難的問(wèn)題。

［1］ 崔連龍，汪海閣，葛云華，等. 新型徑向鉆井技術(shù)［J］. 石油鉆采工藝，2008，30（6）： 29-33.

［2］ 張振軍. 短半徑徑向水力噴射在非均質(zhì)油藏的應(yīng)用［J］. 科學(xué)技術(shù)與工程，2012，12（5）：1127-1130.

［3］ 張毅，李根生，熊偉，等. 高壓水射流深穿透射孔增產(chǎn)機(jī)理研究［J］. 石油大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2004，28（2）：38-41.

［4］ 周衛(wèi)東，師偉，李羅鵬. 徑向水平鉆孔技術(shù)研究進(jìn)展［J］. 石油礦場(chǎng)機(jī)械，2012，41（4）：1-5.

［5］ 王步娥，舒曉暉，尚緒蘭，等. 水力噴射射孔技術(shù)研究與應(yīng)用［J］. 石油鉆探技術(shù)，2005，33（3）：51-54.