HCP6-1井開窗側(cè)鉆小井眼鉆井技術(shù)

楊德才

(大慶鉆探工程公司鉆井工程技術(shù)研究院,黑龍江大慶 163413)

HCP6-1井開窗側(cè)鉆小井眼鉆井技術(shù)

楊德才

(大慶鉆探工程公司鉆井工程技術(shù)研究院,黑龍江大慶 163413)

套管開窗側(cè)鉆技術(shù)是指應(yīng)用斜向器或特殊井下工具,側(cè)向鉆出一支新井眼,實現(xiàn)重新完井的一項技術(shù),能利用直井筒以及原有地面注采網(wǎng)絡(luò),挖掘地下潛在的產(chǎn)能,具有投資少,投產(chǎn)快的技術(shù)優(yōu)勢,可以達(dá)到良好的增產(chǎn)效果,提高原油采收率的目的,成為油田穩(wěn)產(chǎn)和高產(chǎn)的主要途徑和手段,尤其是在老區(qū)塊原油產(chǎn)能建設(shè)中,具有廣泛的應(yīng)用空間。文章以HCP6-1井為例,介紹了小井眼側(cè)鉆的相關(guān)鉆井技術(shù)和措施,總結(jié)施工經(jīng)驗,為該區(qū)塊同類型側(cè)鉆井提供施工參考。

套管開窗 側(cè)鉆技術(shù) 小井眼

1 HCP6-1井地質(zhì)情況

油田開發(fā)進(jìn)入中后期，新建產(chǎn)能受限，而老區(qū)塊產(chǎn)能建設(shè)仍然具有一定的開發(fā)潛力。HCP6-1井區(qū)域構(gòu)造位于松遼盆地南部中央坳陷區(qū)，該井主要開發(fā)薩爾圖油層，其頂面構(gòu)造形態(tài)為一近南北走向的長軸背斜構(gòu)造。薩爾圖油層沉積相類型為三角洲前緣相沉積。河口壩、水下分流河道、席狀砂、遠(yuǎn)砂壩等為主要的微相類型。儲層巖性主要為一套較穩(wěn)定的半深湖相灰綠色粉砂巖。薩爾圖油層埋藏深度1150-1230m，薩爾圖油層共劃分為兩個油層組，若干個含油小層，為一套砂泥巖互層沉積，隔層薄，砂巖連續(xù)性較好，單層砂巖厚度為1-2m。

2 HCP6-1井工程施工情況

2.1 套管開窗側(cè)鉆技術(shù)

2.1.1 窗口位置選擇

套管開窗是要實現(xiàn)在原有套管的基礎(chǔ)上開出一個新的窗口，為后續(xù)的施工提供穩(wěn)定、安全的通道，必須綜合考慮多方面因素。(1)開窗點位置套管質(zhì)量良好，套管不能有腐蝕、磨損、變形等情況; (2)開窗點位置套管的固井質(zhì)量良好，盡量選擇在水泥環(huán)分布均勻，水泥與套管、地層膠結(jié)良好的位置;

(3)開窗點處地層的巖性穩(wěn)定，開窗后的地層巖性穩(wěn)定，可鉆性強(qiáng)，不容易縮徑，掉塊的等;

(4)根據(jù)地質(zhì)靶點的要求，設(shè)計合適的井眼曲率。

綜合考慮以上因素，結(jié)合老井的固井聲幅資料，以及老井的直井段測斜數(shù)據(jù)，HCP6-1井確定最終開窗位置在906米。在確定開窗點后，對開窗點以上進(jìn)行一次刮管作業(yè)，以確保斜向器能順利下入。

表1 自然增斜數(shù)據(jù)表

2.1.2 開窗工具及工序

目前的主要開窗方式有鍛銑開窗和磨銑開窗。

HCP6-1井選擇使用磨銑開窗，利用斜向器和銑錐開窗，利用陀螺對斜向器進(jìn)行定位，保證開窗方位準(zhǔn)確。

(1)斜向器下入作業(yè)。

斜向器下入鉆具組合:Φ118mm斜向器+Φ95mm定向接頭+Φ 73mm鉆桿。

斜向器下入預(yù)定位置后，下入陀螺儀器對斜向器進(jìn)行定位，定位完成后，切記底部鉆具不能轉(zhuǎn)動，起出陀螺儀器，接頂驅(qū)，開泵憋壓到19-21Mpa，穩(wěn)壓5min，壓降不超過1Mpa即可。緩慢轉(zhuǎn)動鉆具，正轉(zhuǎn)20圈以上，觀察泵壓下降至0Mpa。此時，斜向器已經(jīng)坐封，可上提下放鉆具加壓2-3t確認(rèn)斜向器是否坐住，確認(rèn)后起鉆起出送入工具。

(2)開窗及修窗作業(yè)。

開窗及修窗鉆具組合:Φ118mm銑錐+Φ105mm鉆鋌×3根+Φ 89mm加重鉆桿×24根+Φ73mm鉆桿。

下鉆到底后，輕探斜向器頂部位置，作好標(biāo)記，上提起鉆具1-2m，開泵和頂驅(qū)，轉(zhuǎn)速60-70rpm，排量12-13L/s，校對指重表，緩慢下放至斜向器頂部，開始開窗作業(yè)，初始鉆壓5-10kN進(jìn)行磨銑造型，稍有進(jìn)尺后提高鉆壓至5-30kN繼續(xù)進(jìn)行磨銑。在磨銑完斜面進(jìn)尺后，銑錐進(jìn)入地層。在磨銑完斜面長度和銑錐長度的進(jìn)尺后。提高轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速上提下放鉆具2-3次反復(fù)修整窗口。或者起鉆換新的銑錐再次進(jìn)行修窗作業(yè)，確保開出的窗口規(guī)整，起出開窗銑錐，開窗作業(yè)完成。

2.2 水平軌跡控制技術(shù)

2.2.1 領(lǐng)眼段鉆井技術(shù)

領(lǐng)眼段鉆具組合:Φ118mm三牙輪鉆頭+Φ105mm雙母接頭+Φ112mm螺扶+Φ95mm陀螺坐健接頭+Φ73mm加重鉆桿X1根+ Φ112mm螺扶+Φ105mm無磁鉆鋌X1根+Φ105mm鉆鋌X2根+Ф 73mm加重鉆桿X30根+Ф73mm18°斜坡鉆桿。

表2 造斜段和水平段鉆井液性能設(shè)計

領(lǐng)眼段鉆井參數(shù):鉆壓20-40KN，轉(zhuǎn)速60RPM，排量12-15L/s，泵壓15-18MPa。

領(lǐng)眼段鉆進(jìn)15-18m，在裸眼段內(nèi)充分循環(huán)，然后下入陀螺復(fù)測真方位，以檢查開窗的真正方位，待下入儀器時與儀器測量的磁方位做對比，以便判斷儀器所測方位是否受到干擾。

2.2.2 造斜段鉆井技術(shù)

造斜段鉆具組合:Φ118mm牙輪/PDC鉆頭+Φ95mm螺桿+Φ 105mm止回閥+Φ105mm定向接頭+Φ89mm無磁加重鉆桿+Φ 89mm無磁加重鉆桿+Φ89mm加重鉆桿×*27根+Φ73mm鉆桿。

鉆井參數(shù):鉆壓20-50KN，轉(zhuǎn)速60RPM，排量10-12L/s，泵壓16-22MPa。

2.2.3 水平段鉆井技術(shù)

水平段鉆具組合:

(1)Φ118mmPDC鉆頭+Φ95mm螺桿+Φ112mm螺扶+Φ 105mm止回閥+Φ105mm定向接頭+Φ89mm無磁加重鉆桿+Φ 89mm無磁加重鉆桿+Φ89mm加重鉆桿×6根+Φ73mm鉆桿*105根+Φ89mm加重鉆桿*21根+Φ73mm鉆桿。

這套鉆具屬于雙螺扶穩(wěn)平鉆具組合，適用于水平段的穩(wěn)斜鉆進(jìn)。

(2)Φ118mmPDC鉆頭+Φ114mm螺扶+Φ105mm止回閥+Φ 105mm坐鍵接頭+Φ89mm無磁+Φ112mm螺扶+Φ89mm加重鉆桿3柱+Φ73mm鉆桿。

這套鉆具組合未帶螺桿，主要目的是降低立管壓力，可適當(dāng)提高排量，有利于井眼清潔。但是鉆具對井斜缺乏調(diào)整能力。

鉆井參數(shù):鉆壓20-50KN，轉(zhuǎn)速60RPM，排量8-11L/s，泵壓16-23MPa。

進(jìn)入穩(wěn)斜鉆進(jìn)要視具體井況選擇鉆具組合，一般常規(guī)單螺扶穩(wěn)定器鉆具在小井眼中鉆進(jìn)時有微增效果，必須通過定向來調(diào)整井斜，而常規(guī)雙螺扶穩(wěn)定器穩(wěn)斜鉆具基本能保證穩(wěn)斜鉆進(jìn)，如鉆壓小，會有微降現(xiàn)象，井斜有下降時可以適當(dāng)增加鉆壓，以達(dá)到增斜效果。

由于側(cè)鉆井眼小，鉆進(jìn)時，定向鉆具外徑尺寸小、柔性大、抗扭轉(zhuǎn)變形能力弱、抗地層力的能力弱，鉆井參數(shù)、地層等因素對井眼軌跡控制效果非常敏感，在某些特別井段，無法用常規(guī)經(jīng)驗判斷控制效果，如本井施工時，在鉆進(jìn)至1471.87米，1588.94米處出現(xiàn)井斜自然增長過快(見表1)，狗腿度分別達(dá)到9.31°/30m，16.89°/30m。分析原因是小鉆具在鉆至油層頂部時，由于頂部含鈣泥巖硬度增加，控制上沒有加密測斜，沒有采取定向等強(qiáng)制控制措施鉆進(jìn)，鉆進(jìn)時復(fù)合導(dǎo)致井斜增加，局部狗腿度過大，最終這支井眼報廢，被迫采取填井側(cè)鉆作業(yè)。

為預(yù)防井斜增加過快，只有先充分了解地層特點，即將到達(dá)油層頂部，有這種可能事件發(fā)生時，采取加密測斜，勤觀察，仔細(xì)分析數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)有增漲的苗頭時，及時采取定向措施。

2.3 鉆井液技術(shù)

小井眼鉆井時，由于井眼空間間隙小，環(huán)空返速低，巖屑返出困難，在造斜段造斜過程中局部井段出現(xiàn)一些曲率不均勻，對鉆井液性能要求較高。潤滑性好，性能穩(wěn)定的潤滑液對于保護(hù)油氣層，維護(hù)井壁穩(wěn)定，防止漏失都有好處。本井鉆井液設(shè)計如表2:

2.3.1 處理方法

(1)二開前認(rèn)真處理一開鉆井液，徹底清除鉆井液中的有害固相，然后加水稀釋至膨潤土含量達(dá)到4%。然后按配方比例加入處理劑，混合均勻，性能達(dá)到要求后，方可二開。

(2)二開下鉆循環(huán)時將井內(nèi)一開鉆井液排掉，用二開鉆井液直接掃水泥塞鉆進(jìn)，如果水泥塞過高，可加適量純堿。

(3)用NH4-HPAN、KFH、120水溶液控制鉆井液的失水，溶液濃度根據(jù)粘度情況確定。

(4)鉆進(jìn)時應(yīng)不斷向鉆井液中補(bǔ)充KPA和KCl，以提高鉆井液的抑制性和防塌性能。

(5)補(bǔ)充鉆井液量時，必須按實際鉆井液量加足處理劑，并且密度與井漿相同，處理劑加入后，加密測量一個循環(huán)周內(nèi)的鉆井液性能，掌握鉆井液性能變化情況，達(dá)到要求后方可鉆進(jìn)。

(6)進(jìn)入嫩江組前在循環(huán)鉆井液中加入陽離子乳化瀝青粉，HQ-1提高鉆井液防塌能力。

(7)如出現(xiàn)嚴(yán)重漏失，現(xiàn)場技術(shù)人員可參考防漏堵漏技術(shù)措施進(jìn)行堵漏。

2.3.2 技術(shù)要求

(1)每次起鉆前，充分循環(huán)洗井，直到振動篩干凈。

(2)若水平井段發(fā)生鉆屑沉積現(xiàn)象，可利用鉆鋌外環(huán)空為紊流流態(tài)，沖散巖屑床。

(3)在水平井段施工時，必須配合必要的工程措施(轉(zhuǎn)盤鉆進(jìn)、竄動鉆具)，以保證鉆屑及時返出。

(4)水平井段每鉆進(jìn)80-100米，根據(jù)摩阻情況，進(jìn)行短起鉆作業(yè)，以便及時消除巖屑床。

2.4 鉆頭及螺桿選擇

小井眼鉆頭選型范圍狹窄，主要是單牙輪鉆頭和PDC鉆頭。單牙輪鉆頭主要用YC517，牙輪頂部的聚晶金剛石復(fù)合齒，加強(qiáng)了抗研磨性能，齒徑、齒高、齒形及排列布齒都改進(jìn)了很多，主副水眼的設(shè)計也更加趨于合理，鉆頭結(jié)構(gòu)上開發(fā)了金屬密封鉆頭，使入井純鉆時間較三牙輪鉆頭明顯多，所以在抗研磨層段中主要使用，但是其機(jī)械鉆速仍不及PDC鉆頭。PDC鉆頭與螺桿鉆配合，受螺桿扭矩小的影響，可施加鉆壓有限，小鉆具對鉆壓反應(yīng)敏感，當(dāng)鉆壓不合適時容易造成工具面漂移或進(jìn)尺緩慢，另外，PDC鉆頭對地層適應(yīng)性差，排量小時很容易泥包，出現(xiàn)泥包時，造成機(jī)械鉆速較單牙輪鉆頭低，對PDC進(jìn)行改進(jìn)，加大流道設(shè)計，降低鉆頭壓耗，即可增加排量，如本井使用的P3161鉆頭。

3 結(jié)論及建議

(1)開窗點選擇及開窗方位很關(guān)鍵，要注意結(jié)合前磁測量結(jié)果，校正井深，選好開窗點;在使用陀螺定方位時要充分活動開鉆具，保證斜向器在井底處于自由狀態(tài)，斜向器坐封時斜面才能正對設(shè)計方位。

(2)完善小井眼提高機(jī)械鉆速的配套技術(shù)，重點開發(fā)抗研磨能力強(qiáng)的單牙輪鉆頭，可解決泥包、滿足硬質(zhì)地層提速需要。不斷提高井眼軌跡控制水平，試驗應(yīng)用提速工具、適當(dāng)添加減阻接箍等鉆井輔助工具，提高側(cè)鉆機(jī)械鉆速。

(3)繼續(xù)完善小井眼鉆井液體系，針對小井眼鉆井特點，加強(qiáng)鉆井液日常維護(hù)水平，保持鉆井液具有良好的剪切稀釋性、潤滑性和攜砂能力，要注意加強(qiáng)鉆井液的防漏性能。

(4)小井眼水平井鉆井中使用Φ73mm鉆具出現(xiàn)“兩小一高”(排量小、扭矩小、壓耗高)的問題，使得螺桿在水平段鉆進(jìn)中動力不足，影響了提速提效。

[1]雷靜.小井眼開窗側(cè)鉆水平井鉆井技術(shù)的研究[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量,2013(04).

[2]閆德寶.小井眼開窗側(cè)鉆水平井鉆井技術(shù)[J],西部探礦工程,2010, (09).

[3]趙榮,謝立志,高學(xué)胡,張寶玉,李莉.小井眼鉆井施工技術(shù)分析[J].長江大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2011(07).

楊德才(1981—),男,漢族,黑龍江大慶人,工學(xué),工程師, 2005年畢業(yè)于長江大學(xué)石油工程專業(yè),現(xiàn)在從事水平井鉆井現(xiàn)場技術(shù)工作。