某油田S區塊大位移水平分支井鉆井技術淺談

白世星

（勝利石油管理局渤海鉆井總公司，山東東營257200）

某油田S區塊大位移水平分支井鉆井技術淺談

白世星*

（勝利石油管理局渤海鉆井總公司，山東東營257200）

通過簡要介紹S區塊的地質情況及井身結構，進一步詳細闡述了該區塊水平分支井眼的鉆井模式，重點介紹了座、取斜向器及開窗的程序及注意事項，并對地質旋轉導向+隨鉆測井技術進行了較為詳細的介紹，最后重點介紹了與之相對應的鉆井技術措施，并提出了一些相應的建議。

大位移；分支井眼；斜向器；地質旋轉導向；隨鉆測井

1　S區塊地質簡介

S區塊位于某國東南部，屬于熱帶沙漠氣候。其沉積相為海相，地層以新生代和中生代為主。巖性多為硬石膏和石灰巖，易漏，主力油層在“C”和“D”層。鉆井過程中所用水源為地下水，礦化度很高，且含有H2S。

2　井身結構

由于該區塊的各分支井，不論從地質構造、井身結構，還是從鉆井液、鉆井技術等方面都極為相似，故特以S-1井為例（如圖1所示），介紹如下：

一開：28″井眼采用24″導管，下深±160′，采用插入法固井。

二開：22″井眼采用18-5/8″表層套管，下深±1438′，采用插入法固井。

三開：16″井眼采用螺桿定向鉆具組合，造斜點在±2000′。采用13-3/8″技術套管，下深±3800′，井斜30°左右，采用分級箍雙級固井。

四開：12-1/4″井眼采用螺桿定向鉆具組合，采用9-5/8″技術套管，下深±5150′，井斜55°左右，進入SHU′AIBA油藏垂深±2′，采用分級箍雙級固井。需特別注意SHU′AIBA地層氣侵。由于此開井段為水敏性地層（頁巖居多），故采用油基鉆井液。

五開：8-1/2″井眼采用螺桿定向鉆具組合，采用7″尾管，下深±7050′，井斜90°。

六開：為水平分支井段，所有6-1/8″的分支井眼都采用地質旋轉導向技術，裸眼完井。每個井眼完成后都將該井眼替成鹽水完井液。

3　水平分支井眼鉆井技術

3.1鉆井模式

以S-1井為例，總共有4個分支，先鉆主井眼L0，接著是分支井眼L1、L2、L3，采用逐漸后退的方式來鉆進，每個井眼鉆完后都替為鹽水完井液，替入深度為下一個分支井眼開窗的位置。然后下入CORETRAX的刮管+磁鐵組合，重點刮開窗、座掛斜向器的位置，每次出井后，都要將收集到的鐵屑進行稱重，5kg以內為合格，更嚴格的為2kg以內。之后下入斯倫貝謝的斜向器+開窗組合，一般鉆入新地層10′～15′作為口袋。開窗完成后便下入地質旋轉導向+隨鉆測井儀器組合進行鉆進。分支井眼完鉆后，替入鹽水完井液，起鉆，更換為回收斜向器+CORETRAX的刮管+磁鐵組合，取出斜向器。接著進行下一個井眼的輪回。

3.2座、取斜向器和開窗技術

3.2.1座掛斜向器及開窗

3.2.1.1開窗位置的選取

（1）選取開窗位置時，注意避開套管或尾管接箍；并根據CCL（磁定位曲線），再次復核；

（2）選取開窗位置時，注意避開套管或尾管扶正器；

（3）通過CBL（固井質量曲線），優選固井質量的位置開窗。

3.2.1.2入井程序及開窗（以斯倫貝謝定向井和斜向器為例）

（1）測試定向井MWD（SLIM PULSE或陀螺儀器）儀器；

（2）配斜向器組合：

圖1　S-1井井身結構

7″WHIPSTOCK+6-1/8″TRI MILL+HYDRAULIC RUNNING TOOL+XO+1JT×4″HWDP +XO+MCBPV+MWD SLIM PULSE+FILTER SUB+XO+2STDS×4″HWDP+XO+6JTS×7″STRING MAGNET+XO+13TDS×4″HWDP+4″DP+XO+4JTS×9-5/8″STRING MAGNET+XO +4″DP

注意：

①在液壓送入工具頂部注入5GALS液壓油或水，等待約5min，讓氣體充分排出，并裝入小活塞，以剪短銷釘，漲封斜向器封隔器；

②所有入井鉆具必須通徑。

（3）量角差。

（4）下鉆及注意事項：

①下鉆時，任何時候都不允許開泵循環；

②平穩下鉆，每3min一柱，直至座掛井深；

③不允許猛啟、猛停、猛起、猛放，不允許轉動和開泵；

④遇阻不能超過5KLBS，小心通過封井器組、尾管頂部以及任何有顯示的地方；

⑤如有任何問題，及時匯報斜向器工程師。

（5）下至座掛位置，緩慢開泵，排量80GPM，見返出后，逐漸增加排量，獲取MWD信號并按設計調整斜向器角度至合適位置。

（6）開、停泵5～6次，關閉MCBPV（MULTI-CYCLEBYPASSVAVLE，也就是指旁通閥），憋壓3500PSI，穩壓5min，確保封隔器充分漲封。然后上提、下放15 KLBS確保斜向器已座掛完畢。

（7）下壓35KLBS剪斷銑鞋與斜向器之間的連接銷。

（8）上提5′，觀察到泵壓下降后，說明液壓管線已斷。調整泵沖至泵壓2000PSI。下放探斜向器頂部，用2～12KLBS鉆壓、60～120r/min的轉速、300GPM的排量鉆進。鉆進過程中，當泵壓再次下降后，說明銑鞋水眼絲堵已掉，屬于正常現象，繼續鉆進即可。每開窗1′或每半小時打10BBLS高粘，并每半小時清理一次振動篩處的磁鐵，將鐵屑全部收集起來。

（9）開窗完成后，繼續鉆10′～15′的口袋。之后開始修整窗口，直至開、停泵及旋轉、停轉情況下都暢通無阻為合格。泵入高粘，循環井眼干凈，溢流檢測，起鉆。

（10）起出后，檢查磨鞋磨損情況：LEAD MILL在1/2″的磨損范圍內為合格，FOLLOW MILL和DRESS MILL在1/4″的磨損范圍內為合格。

3.2.2取斜向器

3.2.2.1鉆具組合（帶CORETRAX的刮管+磁鐵組合）

HOOK TOOL+XO+FLOAT SUB+XO+4″DP（OR 4″HWDP）+XO+FISHING JAR+MWD SLIM PULSE+XO+2 STDS×4″DP+XO+6JTS×7″STRING MAGNET+7″HI-PRO SCRAPER+7″HI-PRO BRUSH+7″JUNK BASKET+XO+15 STDS×4″HWDP+4″DP+XO+4JTS×9-5/8″STRING MAGNET+XO+4″DP。

3.2.2.2下鉆及取出程序

（1）測試定向井MWD（SLIM PULSE或陀螺儀器）儀器；

（2）配鉆具，量角差；

（3）下鉆，每15柱灌滿一次泥漿；

（4）下至窗口以上5′，記錄好懸重、上提和下放懸重。緩慢開泵，將排量提至250GPM，調整HOOK方向，使它的水眼（對面是撈鉤）朝向WHIPSTOCK的SLOT，泵入20/30 BBLS低、高粘，循環一周。循環期間，上下緩慢活動鉆具，清洗SLOT部位的沉砂，便于撈鉤入槽；

（5）清洗完畢后，降排量（只要MWD SLIM PULSE有信號，就盡可能低一點）。上提鉆具20′，旋轉鉆具，使得HOOK TOOL的撈鉤，朝向斜向器的槽；

（6）緩慢上提下放鉆具，使得撈鉤掉入斜向器的槽。有時，需要多次微調方向，才能掛上；

（7）一旦撈上，緩慢上提10KBLS，輕微拉伸震擊器，然后施加65～80KLBS的上提力，剪斷銷釘，封隔器泄壓縮回，斜向器被釋放。有時為了補償摩阻，需要逐漸增加上提力，但最大不能超過130KLBS；

（8）若斜向器釋放成功，上提鉆具，觀察井口液面下降情況，進行溢流檢測；

（9）若溢流檢測良好，開泵（排量150～300GPM）起至尾管懸掛器頂部或直井段，然后轉入正常起鉆。注意事項如下：

①起鉆過程中盡量避免下放，以防脫鉤；

②輕放卡瓦，謹慎操作液氣大鉗防止撞擊鉆具；

③小心通過套管頭和封井器組；

④起至斜向器時，注意關閉全封閘板，防落物；

⑤如有任何問題，及時向斜向器工程師匯報。

3.3地質旋轉導向+隨鉆測井鉆井技術

在該區塊6-1/8″水平分支井眼的施工過程中，大都采用了RSS（ROTARY STEERABLE SYSTEMS）+隨鉆測井儀器的鉆井技術，鉆具組合以威德福定向井為例，介紹如下：

6-1/8″PDC+4-3/4″RSS+IDS+HEL+6-3/ 32STRING STABILIZER+LONG FLEX NMDC+ 4-3/4″FLOAT SUB+AST+4-3/4″SUMMIT PBL SUB+XO+1 STD×4″HWDP+4-3/4″DRILLING JAR+1 STD×4″HWDP+76 STDS×4″DP+10 STDS×4″HWDP+34 STDS×4″DP+7 STDS×4″HWDP+4″DP。

地質旋轉導向系統分為2部分：井內為RSS，地面為DOWNLINK COMMANDER（地面控制器）。DOWNLINK COMMANDER入口端連接在立管閘門組，出口端連接在出水管上。當隨鉆測井儀器傳回井斜、方位等參數時（參數更新時間可以設置，通常情況下約1.5s），若不利于軌道趨勢時，可以利用DOWNLINK通過泄壓的方式給RSS傳輸命令，來調節鉆頭的走向，從而控制井眼軌跡。

RSS又主要分為2部分：控制機構和偏斜機構。偏斜機構的外部有6個偏斜塊，里面有一個旋轉的閥，通過開關此閥允許鉆井液的進入，驅動相應的偏斜塊的伸出和縮回，從而為鉆頭提供一個側向力。一旦設定完畢，控制機構就會控制偏斜機構的偏斜塊始終保持這個位置，不管整個鉆柱的旋轉與否。例如需要增斜，下面的偏斜塊就會伸出，使得鉆頭朝上翹，從而來實現增斜的目的。

鉆具組合中的加重鉆桿通過倒裝來給鉆頭進行加壓，扶正器和柔性無磁承壓有助于控制井斜的增降，浮閥用于井控且并不會影響隨鉆測井儀器的信號傳輸，PBL用來堵漏，震擊器用來防卡。

3.4鉆井技術措施

工程技術方面：每鉆完1柱，磨鉆壓5min，倒劃眼和劃眼1根，每3柱倒劃眼和劃眼一整柱，轉速都是100r/min，并且要加快接立柱速度，盡量減少靜止時間，開、停泵控制在7min以內。短起下鉆視情況而定（但實際上所有的分支井眼都沒有進行）。但要注意的是：震擊器的位置最好安排在尾管內，盡量不要進入裸眼，以更好地發揮它的作用。

鉆井液處理方面：在水平段長6697′（2041.25m）的情況下一次性打完，并未搞過一次短起下，只是在每3柱鉆進中途打一次低粘/加重高粘泥漿（先打低粘10BBLS，由地層水或海水配制而成，粘度比其略高即可，通常高15～20s，但一定比鉆進泥漿低；打完后接著打20BBLS加重高粘，密度比鉆進泥漿高15～30PCF，粘度比鉆進泥漿高30～50s，通常在120s以上），以提高攜砂性能，而且并未用離心機，只是將振動篩布換為API230，返砂還可以。低粘的目的是將沉積在下井壁的巖屑擾動起來，而加重高粘的目的則是將其推舉出地面。另外，在配制、維護鉆井液時還需先加入殺菌劑，再加入其它藥品。而且還必須確保一定量的潤滑劑（3%～4%）和除硫劑（1～2PPB）。

4　結論及建議

（1）開窗下斜向器之前，必須刮管，確保斜向器一次座掛成功；

（2）為了減輕對油氣層的損害，裸眼完井時最好采用鹽水完井液體系；

（3）為了確保大位移水平分支井眼的順利鉆進，必須確保足夠的鉆井液處理劑的投入；

（4）若考慮成本因素，可以采用螺桿+MWD儀器的定向鉆具組合，但到后期定向相當困難，而且在定向的時候極易卡鉆，需特別注意；

（5）大位移水平段鉆進時泵入低、高粘完井液，對于清洗井眼有極大幫助，可以推廣使用。

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TE2

B

1004-5716（2016）07-0033-04

2015-07-14

2015-07-15

白世星（1984-），男（漢族），陜西橫山人，工程師，現從事石油鉆井工作。