渤海油田水平井超長裸眼尾管下入技術(shù)研究與應(yīng)用

郭曉俊，林家昱，劉爽，李進，王文

1.中海油能源發(fā)展股份有限公司 工程技術(shù)分公司（天津 300459）2.中海石油（中國）有限公司 天津分公司（天津 300459）3.中國石油遼河油田分公司 鉆采工藝研究院（遼寧 盤錦 124010）

渤海部分油田已經(jīng)進入開采后期，受高含水和剩余油潛力低的影響，大部分生產(chǎn)井處于低效生產(chǎn)，亟需治理調(diào)整，而受井槽數(shù)目的限制，調(diào)整井位均需要利用老井槽重新側(cè)鉆，同時受低效井經(jīng)濟效益低和井眼尺寸的限制，井身結(jié)構(gòu)大部分采用Φ244.5 mm套管淺層開窗側(cè)鉆至著陸井深，下入Φ177.8 mm超長尾管進入儲層，Φ152.4 mm井眼鉆進至完鉆井深[1-3]。由于地層不均質(zhì)性差異大，砂泥巖互層多，定向井軌跡復(fù)雜多變，且裸眼段超長，平均為1800m，這些都導(dǎo)致尾管下入風(fēng)險較高，且無備用井段，而尾管能否順利下入至設(shè)計位置是獲得油氣資源的前提，因此水平井尾管下入問題亟待解決[4-6]。本文從現(xiàn)有技術(shù)著手，對水平井尾管下入進行技術(shù)難點分析，并提出相應(yīng)對策，形成配套的水平井尾管下入技術(shù)，降低了該區(qū)塊水平井尾管下入風(fēng)險。

1 水平井尾管下入技術(shù)難點

根據(jù)渤海油田多口井作業(yè)實踐，發(fā)現(xiàn)水平井尾管下入遇阻主要原因有以下幾點：

1）井眼清潔困難，受井身結(jié)構(gòu)（圖1）的影響，該類水平井穩(wěn)斜段穩(wěn)斜角通常在50°～70°，該井斜角不管是層流還是紊流狀態(tài)均無法使鉆屑有效上返，而且均具有很長的穩(wěn)斜段，長穩(wěn)斜延伸井段使流速分層加劇，巖屑易偏離井眼高邊的流體高返速區(qū)而沉至井眼低邊，形成巖屑床的厚度較大，使井眼清潔更困難[7]，增加了尾管的下入摩阻。

圖1 渤海油田某側(cè)鉆水平井井身結(jié)構(gòu)圖

2）地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，砂泥巖互層比較多，井壁不穩(wěn)定，并且該區(qū)域可鉆性好，機械鉆速高，導(dǎo)致井眼相當(dāng)不規(guī)則。

3）定向井軌跡復(fù)雜，由于老平臺防碰風(fēng)險高，防碰繞障多，且著陸油層多為邊際油藏，大部分軌跡與設(shè)計偏差大，臨時調(diào)整多，所以要求定向井軌跡控制突變性強，形成了比較大的狗腿度和復(fù)雜的井眼軌跡，直接增大了下入尾管難度。

4）裸眼段超長，一般在1800m左右，部分井甚至長達2000m，超長的裸眼段使尾管在增斜段、穩(wěn)斜段及著陸段與井壁發(fā)生長時間和長面積的接觸，導(dǎo)致尾管下入摩阻非常大。

5）通用的井眼為Φ215.9 mm，而尾管的外徑為Φ177.8 mm，尾管接箍外徑Φ203.2 mm，環(huán)空間隙小，攜巖難度大，間接增加了下入尾管的摩阻。

2 水平井尾管下入技術(shù)對策

2.1 優(yōu)選底部鉆具組合

通過多口井的作業(yè)實踐，優(yōu)選螺桿馬達+水力振蕩器組合：Φ215.9 mm聚晶金剛石復(fù)合片鉆頭＋Φ169.5 mm螺桿馬達（1.25 °/213mm）+Φ165.1 mm浮閥+Φ194.9 mm扶正器（倒劃眼齒）+Φ169.5 mm非磁鉆鋌+Φ169.5 mm LWD+Φ169.5 mm MWD+Φ169.5 mm非磁鉆鋌+Φ165.1 mm機械式震擊器及撓性接頭+Φ127.0 mm加重鉆桿×13+Φ127.0 mm鉆桿×3+Φ 165.1 mm水力振蕩器。該組合優(yōu)勢如下：①利用1.25°螺桿馬達進行鉆進，鉆具自身的轉(zhuǎn)速配合馬達高排量下的轉(zhuǎn)速，使井眼具有一定的擴大率，間接降低了井眼和尾管下入的摩阻；②水力振蕩器的使用有效解決了螺桿馬達鉆具一趟鉆鉆進至著陸井深的問題，保證了深層鉆進過程中鉆壓傳遞的有效性，降低了底部鉆具組合與井壁之間的摩阻，使得螺桿馬達一趟鉆鉆進至著陸井深；③倒劃眼齒扶正器在鉆進和倒劃眼過程中可以實現(xiàn)低邊巖屑的清理，促進巖屑上返[8]。

2.2 優(yōu)選BIODRILL A鉆井液體系

鉆井液的優(yōu)選是降低尾管下入最直接的手段，選取BIODRILL A鉆井液體系，該體系主劑為溫敏抑制劑PF-BIOTROL，是一種聚醚胺類處理劑，淡黃色液體。氨基由一個氮原子和兩個氫原子構(gòu)成，在電荷作用下，胺基端嵌入黏土層間，形成牢固的化學(xué)吸附，防止黏土水化。醚基是氧原子直接和兩個烴基相連，醚基端在一定溫度下激發(fā)，加PF-BIO?TROL后，夏子街土微觀結(jié)構(gòu)更緊密；而未加處理劑的夏子街土間距較大，說明PF-BIOTROL是一種有效的嵌層劑，如圖2所示。

圖2 PF-BIOTROL對黏土影響圖

利用聚合醇的基本作用原理濁點效應(yīng)，進一步降低活度同時增強潤滑性達到類油基效果，該體系與海水搬土漿、PEM、PEM+NaCl相比具有更好的穩(wěn)定性，如圖3所示。另外，BIODRILL A鉆井液在Φ215.9 mm井眼鉆進，采用170目篩布，排量2200 L/min，不存在跑漿現(xiàn)象，過篩性極好。同時BIO?DRILL A鉆井液中加入12%NaCl可有效地降低鉆井液活度，使之盡量靠近地層活度以減少鉆井液中水相向儲層侵入的量。

圖3 不同鉆井液體系性能穩(wěn)定圖

鉆進至中完井深后，全程倒劃眼短起修整井壁，下鉆至井底后，循環(huán)處理鉆井液，主要提高動塑比，增強懸浮攜砂能力，加入液體和固體潤滑劑，降低泥餅?zāi)ψ柘禂?shù)，一般加入3%～5%液體潤滑劑PFGREEN LUBE,0.5%～1%的固體潤滑劑PF-GRA和PF-BLA B，以及高效潤滑劑RT-101，力爭最大程度改變潤滑性能，保證尾管下入順利。

2.3 實時監(jiān)測井底ECD

充分利用鉆具組合中定向井測井儀器LWD和MWD，實時監(jiān)測井底ECD，通過ECD的變化來判斷鉆井液性能的變化以及環(huán)空巖屑堆積的情況，從而及時調(diào)整鉆井液性能，并制定合理的短起下的時機和次數(shù)來清理巖屑和巖屑床，保證井壁穩(wěn)定和井眼清潔。

2.4 優(yōu)化井眼軌跡

嚴(yán)格把控定向井軌道設(shè)計，盡可能降低作業(yè)難度，實鉆過程中，每柱采用旋轉(zhuǎn)鉆進和滑動鉆進復(fù)合鉆方式，避免全角變化率過大和局部井眼不規(guī)則，若因儀器自身原因測斜不成功，務(wù)必錯開測點，防止大肚子井眼和臺階的出現(xiàn)。穩(wěn)斜段盡量采用改變鉆井參數(shù)的方式來控制井眼軌跡，避免滑動調(diào)整次數(shù)，越少越好[9-11]。

2.5 優(yōu)化尾管串組合

2.5.1 選取可劃眼浮鞋

可劃眼浮鞋（圖4）其鋁質(zhì)偏心的可鉆式引鞋頭配有水眼可有效應(yīng)對井徑不規(guī)則、摩阻大、尾管下入難的問題，隨著工具的下放，偏心結(jié)構(gòu)可引領(lǐng)尾管跨越井內(nèi)障礙，可劃眼浮鞋上有斷屑槽，可有效減小鋁屑尺寸，預(yù)防包死鉆頭，引鞋頭內(nèi)腔的特有弧線設(shè)計，引導(dǎo)并居中鉆頭。臺階周身菱形墊片，為鑲碳化鎢硬質(zhì)合金材質(zhì)，可清除水平井低邊沉積的巖屑床，為尾管及其上的剛性扶正器清除入井障礙。

圖4 可劃眼浮鞋

2.5.2 高抗扭扣型尾管

使用高抗扭CLS扣型尾管，其螺紋連接具備高抗扭矩性能和高密封性能的特點，如果尾管下入遇阻，可以實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)下入，節(jié)約了起、甩尾管和通井作業(yè)的作業(yè)成本。渤海油田常用Φ177.8 mm尾管，最大旋轉(zhuǎn)極限扭矩可達39000lbf·ft，具體尾管性能參數(shù)見表1。

表1 尾管性能參數(shù)表

3 現(xiàn)場應(yīng)用

秦皇島32-6油田儲層埋深較淺，位于800～1300m，多為水平井或大位移井，穩(wěn)斜段穩(wěn)斜角通常在50°～70°，穩(wěn)斜段長度一般大于1700m，井眼清潔難度大，另外防碰風(fēng)險高，軌跡復(fù)雜多變，局部狗腿度超過5°/30m，導(dǎo)致下尾管摩阻扭矩大，到位困難。其油田多采用四開井身結(jié)構(gòu)，Φ215mm井眼下入Φ177.8 mm尾管，通過選用“馬達+倒劃眼齒扶正器+水力振蕩器”鉆具組合，可在釋放鉆井機械鉆速的同時解決長裸眼段水平井拖壓問題，倒劃眼齒扶正器能在劃眼過程中更好地修理井壁，清潔井眼；優(yōu)化BIODRILL A鉆井液體系性能，加入3%～5%BIOTROL、2%GREEN LUBE、12%NaCl可防止黏土水化，增加井壁潤滑效果，另外選取可劃眼浮鞋及高抗扭扣型尾管在下尾管遇阻時可通過旋轉(zhuǎn)下入等技術(shù)手段，現(xiàn)場通過對AH1、BH1、CH1等5口井的實際應(yīng)用，取得了良好的效果，尾管均下入至設(shè)計井深，詳見表2。

表2 五口井尾管下入情況統(tǒng)計

4 結(jié)論與建議

1）馬達配合水力振蕩器深鉆技術(shù)，與倒劃眼齒扶正器組合使用，不僅保證了一定的井眼擴大率，有效降低了尾管下入的摩阻，而且大大提高了鉆井的時效。

2）優(yōu)良的鉆井液性能優(yōu)化是尾管下入的關(guān)鍵，BIODRILL A鉆井液體系和鈉鹽，能夠較好地維持井壁穩(wěn)定和潤滑性，是保證尾管下入到位的關(guān)鍵。

3）可劃眼浮鞋及高抗扭CLS扣型尾管，在下尾管遇阻時，可通過旋轉(zhuǎn)下入使得尾管下至設(shè)計井深。若井況良好，為降低作業(yè)成本，也可以不選用。

4）通過優(yōu)選底部鉆具組合、優(yōu)化鉆井液性能、實時監(jiān)測井底ECD、優(yōu)化井眼軌跡、優(yōu)化尾管串組合等超長裸眼下尾管配套技術(shù)，秦皇島32-6油田5口超長裸眼井Φ177.8 mm尾管順利下至設(shè)計井深，保障了儲層的有效開發(fā)。