蘇10區(qū)塊5 1/2〞套管開窗側鉆水平井技術的應用

摘 要：為提高蘇10區(qū)塊開發(fā)效果，實現老區(qū)穩(wěn)產、產能接替的任務目標，利用側鉆水平井對區(qū)塊井網進行加密，進一步挖潛井間剩余氣。通過總結前期在該區(qū)塊實施的側鉆水平井施工經驗，優(yōu)化開窗工具、鉆頭螺桿選型及優(yōu)選強抑制性鉆井液體系，解決了蘇里格5 1/2〞小井眼側鉆水平井“塌、漏、卡”的技術難題。該技術的應用取得了低成本、高增產的良好效果。

關鍵詞：蘇里格氣田;側鉆水平井;低成本;增產

Abstract：To enhance the development effect of Su-10 Block and achieve the objective of stable production and capacity replacement in old liberated areas， the sidetrack horizontal wells is used to thicken the block network and further tap the remaining gas between wells. By summing up the construction experience of drilling sidetrack horizontal wells on the block， optimizing sidetrack tools ， drilling screw selection and optimizing preferably strong inhibitory drilling fluid system， the Sulige 5 1/2〞slim hole sidetrack horizontal well “collapsed， leaking， card” technical problems are solved. The application of this technology has achieved good results of low cost and high increase in production.

Key words：Sulige gas field;Sidetrack horizontal well;low cost;Increase

0 引言

蘇里格氣田蘇10區(qū)塊地層山1段～盒8段為開發(fā)目的層，屬于典型的“低壓、低滲、低豐度”三低氣藏，儲集砂體非均質性強，連續(xù)性較差，具有單井控儲量低，產量遞減快的特點。

目前，該區(qū)塊有271口井處于間開或關井狀態(tài)，迫切需求低成本后期改造技術（側鉆水平井技術）來使這些老井復活，延緩產量遞減速度，提高采收率[1]。

1 蘇里格5 1/2〞側鉆水平井技術難點分析

目前蘇10區(qū)塊的老井完井均采用5 1/2〞套管固井射孔完井方式，可使用Φ118mm鉆頭對老井進行側鉆改造。這種小井眼鉆井的技術難點在于因環(huán)空間隙小造成泵壓高、攜巖困難，托壓等一系列鉆井難題。

2011年-2012年期間在蘇10區(qū)塊共實施2口5 1/2〞側鉆水平井，2口井在施工過程中，均出現坍塌、掉塊、井漏的問題。

1.1 地層復雜

石盒子組地層復雜，含有灰黑色泥巖、泥頁巖互層，水化膨脹易縮頸、掉塊、坍塌，通井施工經過多次劃眼后易形成臺階使得井眼不規(guī)則，下完井管柱困難。

1.2 軌跡控制難度大

斜井段鉆具外徑小、柔性大，擺工具面困難;由于儲層薄，入窗精度要求高，井眼軌跡控制難度大。水平段長設計一般為600-700m，2 7/8〞鉆具剛度弱同時儲層的不確定性導致水平段垂深調整頻繁，水平段復合鉆井軌跡變化無規(guī)律，滑動井段增加，托壓嚴重，水平段延伸能力有限。

1.3 井壁穩(wěn)定難度大，井漏與井塌并存

“雙石層”泥巖段處于增斜段，不但易吸水發(fā)生剝落和坍塌，同時泥巖段裂縫極為發(fā)育，鉆進中極易發(fā)生坍塌復雜情況。并且該區(qū)塊部分井位處于老井壓裂帶，壓裂后導致地層疏松，易發(fā)生井漏出砂等復雜情況。

1.4 井眼凈化困難

側鉆使用Φ118mm鉆頭、2 7/8〞鉆桿（常用鉆桿接箍焊耐磨帶Φ110mm），導致環(huán)空間隙小單邊4mm，泵壓高、排量受限，大大降低了鉆井液攜砂效率，隨著井深的增加，砂卡的可能性也增大。如遇卡鉆事故，目前無Φ118mm井眼事故處理工具。

2 技術研究及現場應用

分析總結前期實施的側鉆水平井遇到的施工問題，從工程上針對試驗過程中遇到的施工問題，優(yōu)化井眼軌跡設計、優(yōu)選鉆頭、螺桿、鉆井參數提高小井眼鉆井效率;選用低密度、強抑制性鉆井液體系，解決泥巖坍塌、井漏的鉆井問題。

2015年以來完成了蘇10-36-21CH井、蘇10-39-21CH井等11口側鉆水平井，平均水平段長度由初期的511m提高到850m，平均建井周期由100天縮短到40天，平均單井日產量由0.18萬方提高到3.1萬方，平均單井累產1431萬方（生產707天），取得了良好的經濟效益。

2.1 井位部署及地質設計

基于剩余氣分布規(guī)律的研究，優(yōu)選剩余氣富集區(qū)域、層段，部署有利井。

縱向上位置：利用井為靜態(tài)Ⅰ類井，以集中發(fā)育的砂層組為目的層，水平段位于目的層中部較好的儲層。

水平段長度：考慮井網布局和目前工程技術狀況，設計水平段為600m，且A、B點距原直井距離應大于400m。

依靠三維地質建模技術，在沉積相約束下建立含氣砂層-砂巖-泥巖三相模型，結合實鉆資料對比分析鄰井電測曲線旋回形態(tài)，分析巖屑的粒序特征，綜合預判待鉆儲層。層位選擇：儲層集中發(fā)育的盒8段5、6小層;方位：近南北向。

2.2 一體化開窗技術

針對蘇10區(qū)塊側鉆開窗點深（3000m以上），套管壁厚（9.17mm），套管內徑小的情況，對開窗工具進行了優(yōu)化改進。

首先提高了開窗工具丟手機構的安全可靠性，可實現液壓和機械雙保險丟手。增加銑錐頭部硬質合金厚度和布齒密度，提高銑錐進尺效率，從而實現一支銑錐完成開窗施工。

開窗施工時銑錐慢慢接觸導斜器斜面，采用輕壓慢轉，鉆壓0.5-1t，轉速50-60rpm;當銑錐與斜面接觸穩(wěn)定后，可適當增加鉆壓1-1.5t，轉速提倒60-70rpm。當開窗深度達到3.5m并且有鐵屑、水泥塊、地層巖屑返出后，應緩慢上提，循環(huán)并且反復修正窗口，至窗口無刮卡現象后完成開窗施工。

2.3 小井眼鉆井提速技術

針對蘇里格區(qū)塊地層特點，對常規(guī)PDC鉆頭進行了優(yōu)化設計。

首先加大了鉆頭保徑部位布齒密度，優(yōu)化鉆頭冠部形狀，采用5刀翼設計，為了加大鉆頭流道面積，提高攜巖效果，降低循環(huán)壓耗，采用淺內錐、短拋物線剖面，提高鉆頭的穿夾層能力。單口井鉆頭使用個數為4只，單鉆頭最大進尺343m，平均機械鉆速3.5m/h，應用效果突出。

水平段使用雙穩(wěn)定器鉆進，提高水平段穩(wěn)斜效果，增大復合鉆進比例，有利于攜巖、提高機械鉆速。

水平段鉆具組合：

PDC+1°單彎螺桿（螺桿自帶Φ113mm穩(wěn)定器）+Φ113mm球形穩(wěn)定器+變扣+定位接頭+Φ102mm無磁鉆鋌+2 7/8〞鉆桿。

2.4 軌跡控制技術

造斜段鉆進時隨時對比分析實鉆井眼軌跡與設計軌跡的偏差，預測下步井段所需的造斜率，及時調整井眼軌跡。滑動+復合鉆進保證井眼平滑，使實鉆井眼軌跡應控制在安全范圍內，確保順利入窗。斜井段前期使用Φ102mm螺桿×1.5°螺桿定向，造斜率4.0-6.5°/30m，后期使用Φ102mm螺桿×1.25°螺桿定向，造斜率達5.5-7.5°/30m。軌跡嚴格按照設計要求施工，在86°井斜后穩(wěn)斜下探氣層，此時及時起鉆倒換鉆具組合，加入1個Φ114mm穩(wěn)定器，控制復合增斜率。

水平段鉆進過程中及時修正實鉆井眼軌跡與靶點要求軌跡的偏差，進行滑動調整。每打完一根上下大幅度劃眼2遍，確保井壁規(guī)則。前期每鉆進200m或24h進行短起下作業(yè)。

當鉆時、砂樣發(fā)生明顯變化時加密測點，及時糾正因為地層突變造成井斜的突增突降。鉆時過快時應當控制鉆壓，下鉆時應當進行分段循環(huán)。根據水平段長度以及中和點位置調整鉆具結構，防止因鉆具疲勞發(fā)生井下事故[2]。

2.5 小井眼鉆井液技術

蘇里格區(qū)塊鉆井過程中，經常出現井壁坍塌掉塊、縮頸等井下復雜情況。同時由于小井眼環(huán)空間隙小鉆井難點，使得鉆井液必須具有良好的流變性、抑制性和潤滑性。2011-2012年在蘇10區(qū)塊實施的側鉆水平井分別使用了油基鉆井液和有機硅鉆井液體系，在鉆進過程中出現坍塌，井漏等復雜情況。2015年對鉆井液體系進行了優(yōu)選，選用聚氨抑制劑+KCL鉆井液體系，用化學抑制代替力學平衡，解決了泥巖坍塌、井漏的鉆井難題。現場應用表明，采用該鉆井液體系后，鉆完井過程中均沒有出現掉塊、卡鉆等情況。

3 應用效果

通過工程技術配套，蘇10區(qū)塊實施的側鉆井平均機械鉆速持續(xù)提升，由2m/h提高到3.5m/h，平均建井周期縮短超過一半，由100天縮短到40天，側鉆井鉆井效率大大提升，鉆井成本大幅下降。

已實施側鉆水平井13口，除開2011-2012年2口試驗性側鉆井，其余單井日產量均得到大幅提高，平均單井日產量由0.18萬方提高到3.1萬方，平均單井累產1431萬方（生產707天），取得了良好的開發(fā)效果。

如圖1所示。

4 結論

①從已實施井來看，蘇10區(qū)塊老井井間存在大量剩余氣，并能通過工程手段實現經濟開發(fā)。該技術的成功應用對蘇里格氣田恢復長停井生產，延緩產量遞減具有重要意義;

②鉆井液技術是小井眼側鉆水平井成功實施的關鍵技術，需確保鉆井液體系的抑制性、潤滑性、攜巖性能夠與地層有效配伍，保證水平井鉆井施工順利進行。

參考文獻：

[1]李皓利.側鉆井技術在老油田挖潛中的研究及應用[J].斷塊油氣田，2005，12（5）：69-71.

[2]燕金友，張克鍵，董士同.深井小井眼短半徑水平井鉆井技術[J].石油鉆探技術，2006，34（4）：34-37.

作者簡介：

胡靖（1986- ），男，漢族，籍貫：湖北省荊州市，研究生學歷，工作單位：長城鉆探工程技術研究院，研究方向：分支井鉆完井技術。