蔣勝 陳勝磊 王葉勝 夏芳寶 趙洪生

摘要：隨著油田開(kāi)發(fā)進(jìn)入中后期，油層套管損壞變形、井內(nèi)落物及復(fù)雜等原因造成許多油水井停產(chǎn)或報(bào)廢，老井修復(fù)再利用技術(shù)目前在各油田不斷地進(jìn)行著。中原油田屬于斷塊油氣田，地層非均質(zhì)性嚴(yán)重，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，相當(dāng)一部分躺井通過(guò)大修已無(wú)法恢復(fù)生產(chǎn)，為了充分利用老井上部套管進(jìn)行開(kāi)窗側(cè)鉆，使報(bào)廢井恢復(fù)產(chǎn)能，降低油田開(kāi)采成本。文章著重就Φ139.7mm套管開(kāi)窗側(cè)鉆、定向鉆進(jìn)、鉆井液及完井技術(shù)等四個(gè)方面詳細(xì)介紹了小井眼鉆井技術(shù)在中原油田的應(yīng)用情況和發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：Φ139.7mm套管；開(kāi)窗側(cè)鉆；鉆井液；完井技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)： TE243文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2012）15-0081-04

1Φ139.7mm套管開(kāi)窗技術(shù)

1.1開(kāi)窗點(diǎn)的選擇

符合井身剖面設(shè)計(jì)，有利于裸眼段井身軌跡控制和安全施工。

開(kāi)窗點(diǎn)以上套管完好，試壓合格（加壓15～20MPa，30分鐘壓降小于0.5MPa），通過(guò)順利，窗口避開(kāi)套管接箍位置。

開(kāi)窗點(diǎn)井段老井眼井徑小而規(guī)則，固井質(zhì)量?jī)?yōu)良，地層穩(wěn)定。

1.2通井、壓井、打懸空水泥塞

由于油田開(kāi)發(fā)后期部分井出水嚴(yán)重，施工中一般先下入通井規(guī)（其長(zhǎng)度大于所采用的斜向器長(zhǎng)度，外徑大于斜向器外徑2～3mm）+Φ73mm鉆桿通井至側(cè)鉆點(diǎn)以下20～30m處確保斜向器的順利入井，用高密度鉆井液壓井，起鉆完下入光鉆桿打水泥塞，起鉆候凝48h。下入Φ118mm鉆頭將水泥塞鉆至合適深度，要求水泥塞承壓超過(guò)100kN，以保證甩地錨式斜向器時(shí)剪斷銷(xiāo)釘。

1.3斜向器的分類(lèi)及下斜向器、陀螺定向的方法

1.3.1斜向器分類(lèi)

地錨式斜向器、液壓雙卡瓦式斜向器、液壓雙卡瓦封隔器式斜向器、雙卡瓦機(jī)械式斜向器。

1.3.2目前常用液壓雙卡瓦式斜向器

將側(cè)鉆點(diǎn)以下井段水泥封固，先采用Φ118mm銑錐+套管刮削器+Φ118通井規(guī)+Φ73mm鉆桿通井至側(cè)鉆點(diǎn)以下20～30m處循環(huán)洗井，在開(kāi)窗處刮削套管壁，消除雜質(zhì)對(duì)固定斜向器的影響。下入斜向器，陀螺定向把斜向起斜面調(diào)整至預(yù)定方位后，起出儀器；投球，接方鉆桿將斜向器下至設(shè)計(jì)深度，緩慢開(kāi)泵，蹩壓20～22MPa，穩(wěn)定2～3分鐘，下壓鉆具200～300kN確認(rèn)斜向器座封穩(wěn)固后，卸壓；上提鉆具至原懸重緩慢啟動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)正轉(zhuǎn)，直至中心桿全部退出為止，然后下開(kāi)窗鉆具組合進(jìn)行開(kāi)窗作業(yè)。

1.4套管開(kāi)窗工藝

1.4.1開(kāi)窗鉆具組合

Φ118mm鉆絞式銑錐+Φ101.6mm鉆鋌×3根+Φ88.9mm加重鉆桿×15根+Φ73mm鉆桿，銑錐到斜向器頂部遇阻后，在方鉆桿上做好標(biāo)記，即可開(kāi)窗作業(yè)。

1.4.2起始開(kāi)窗鉆進(jìn)參數(shù)

鉆壓5～10kN、轉(zhuǎn)速40～60r/min、排量8～10L/s；開(kāi)窗磨銑15cm后，鉆壓增至20～30kN，并保持每磨銑30cm左右，上下活動(dòng)鉆具修窗、清洗井底碎鐵屑，避免重復(fù)破碎（注：開(kāi)窗過(guò)程中，必須使用好震動(dòng)篩，篩布要求100～120目，有條件的應(yīng)在流槽內(nèi)放置磁鐵打撈細(xì)鐵屑，要有專(zhuān)人觀察震動(dòng)篩返屑情況）。

1.4.3修窗

整個(gè)窗口開(kāi)出后（磨銑總進(jìn)尺達(dá)到2.0～2.5m），上提銑錐至窗口頂部，反復(fù)下劃修復(fù)窗口至?xí)惩橹?，特別是在上下窗口處必須定點(diǎn)懸空磨銑5～10分鐘（轉(zhuǎn)速80～100r/min）。為了確保鉆頭能夠直接進(jìn)入地層，開(kāi)窗完畢后，應(yīng)再以30～50kN鉆壓鉆入地層2～3米再循環(huán)起鉆。銑錐起出后應(yīng)測(cè)量外徑并觀察其損壞情況。

2定向鉆進(jìn)技術(shù)

2.1鉆頭優(yōu)選技術(shù)

小井眼側(cè)鉆，選擇適合地層特點(diǎn)的鉆頭是提高鉆井速度的關(guān)鍵。中原油田小井眼側(cè)鉆一般都在下部地層沙一至沙三段，地層可鉆性較差。通過(guò)使用分析比較，牙輪鉆頭一般采用江漢鉆頭廠的Φ118mmYA437、YA517、YC517等型號(hào)的單牙輪鉆頭；根據(jù)定向及雙驅(qū)鉆進(jìn)的需要，定向時(shí)選用短保徑PDC鉆頭，穩(wěn)斜復(fù)合鉆進(jìn)時(shí)選用長(zhǎng)保徑PDC鉆頭；一般選用中原管具產(chǎn)的Φ118mmZY304A型和川石Φ118mmGP426L、G426H等型號(hào)鉆頭。現(xiàn)在多采用動(dòng)力鉆具配合PDC鉆頭復(fù)合鉆進(jìn)，它可以定向扭方位、增斜、降斜一次完成。

2.2螺桿鉆具的合理使用

針對(duì)不同地層對(duì)螺桿鉆具進(jìn)行了優(yōu)選。目前多使用1°、1.25°和1.5°彎螺桿，其中1.5°螺桿多使用于水平井或地層造斜率低的地層，但因其彎角偏大、造斜率高，其交變應(yīng)力和扭矩偏高，應(yīng)盡量減少雙驅(qū)鉆進(jìn)時(shí)間，避免螺桿折斷事故；雙驅(qū)鉆進(jìn)一般多使用1.25°彎螺桿。

2.3側(cè)鉆

側(cè)鉆時(shí)為有效側(cè)出新井眼，先用Φ118mmPDC鉆頭+Φ95mm直螺桿+Φ104.8mm鉆鋌6根+Φ88.9mm加重鉆桿×12根+Φ73mm鉆桿?；瑒?dòng)鉆進(jìn)20～30m，擺脫老井眼。對(duì)于窗口部位固井質(zhì)量好、地層巖性穩(wěn)定的開(kāi)窗井段，可以使用彎螺桿，在鉆頭出窗口后直接雙驅(qū)鉆進(jìn)20～30m，無(wú)磁鉆鋌進(jìn)入地層后，進(jìn)行定向側(cè)鉆。

2.4井眼軌跡控制技術(shù)

第一，在定向過(guò)程中，應(yīng)首先增井斜擺脫老井眼，增加夾壁墻厚度，然后扭方位。Φ95mm 1.25°單彎單扶螺桿在井斜小于5°時(shí)，扭方位一個(gè)單根可達(dá)到20～30°；當(dāng)井斜大于8°時(shí)，使用重力工作面，盡量避免在大井斜時(shí)造成扭方位。

第二，據(jù)統(tǒng)計(jì)，Φ95mm1.25°單彎單扶螺桿雙驅(qū)鉆進(jìn)呈一定規(guī)律，地層傾角小于10°時(shí)，井斜遞減率一般平均為3～4°/50m，方位平均增加3～5°/50m，當(dāng)?shù)貙觾A角大于20°時(shí)，井斜遞增率一般為1～3°/50m方位平均減少3～5°/50m；因此要求在定向及雙驅(qū)鉆進(jìn)時(shí)應(yīng)注意收集地層自然造斜規(guī)律的實(shí)鉆資料，根據(jù)具體情況調(diào)整好井斜與方位的預(yù)留，堅(jiān)持50～60m必須吊測(cè)一次，并根據(jù)測(cè)斜結(jié)果及時(shí)調(diào)整措施，確保中靶。

第三，因小螺桿鉆具滑動(dòng)鉆進(jìn)造斜率較高（約為2～3.5°/10m），所以小井眼定向應(yīng)注意控制全角變化率：要求全角變化率小于10°/30m，最大不允許超過(guò)15°/30m，以保證良好的井身質(zhì)量。

2.5安全鉆井技術(shù)

第一，所有入井鉆具必須使用Φ48mm×200mm通徑規(guī)通徑，保證鉆具水眼暢通。由于小井眼鉆進(jìn)泵壓高，因此要求入井鉆具必須按規(guī)定扭矩緊扣。

第二，使用PDC鉆頭鉆進(jìn)過(guò)程中，注意觀察懸重和泵壓的變化，防止蹩泵或斷鉆具事故。施工過(guò)程中，必須用好刮泥器，嚴(yán)防井下落物造成卡鉆事故。

第三，滑動(dòng)鉆進(jìn)時(shí)泥漿中應(yīng)混入8%～10%的原油，提高鉆井液的潤(rùn)滑性能，并盡量簡(jiǎn)化鉆具結(jié)構(gòu)。全井施工用好固控設(shè)備，及時(shí)清除有害固相。

第四，從開(kāi)窗側(cè)鉆起就應(yīng)加強(qiáng)坐崗觀察記錄，根據(jù)井下實(shí)際情況及時(shí)調(diào)整泥漿密度，搞好一次井控。因小井眼容積小，要求溢流量應(yīng)在1m3左右報(bào)警。進(jìn)入油氣層每次下鉆到底后，必須小排量開(kāi)泵，正常后再逐漸調(diào)整至正常排量，同時(shí)測(cè)后效，以確定合理的泥漿密度，以提高井控安全系數(shù)。

第五，由于小井眼鉆進(jìn)巖屑碎、細(xì)砂多，井下情況較復(fù)雜，每鉆進(jìn)60～80m，應(yīng)短起下鉆至窗口一次，以確保井壁殘砂少、井眼暢通。

第六，從開(kāi)窗起始，周邊注水井的停注卸壓要及時(shí)，井口壓力應(yīng)小于3MPa，并且要加強(qiáng)日常監(jiān)督工作，現(xiàn)場(chǎng)重晶石儲(chǔ)備不少于30t。

第七，鉆遇高壓油氣層或易漏地層后，要分段循環(huán)下鉆，特別是在裸眼井段要控制起下鉆速度，防止因激動(dòng)壓力過(guò)大造成井漏或溢流，同時(shí)，因使用動(dòng)力鉆具，要禁止長(zhǎng)時(shí)間定點(diǎn)循環(huán)。

3小井眼鉆井液技術(shù)

第一，針對(duì)井眼小，排量低（8～10.0L/s），小井眼側(cè)鉆井環(huán)空壓耗占泵壓的75%以上，使鉆井液的安全密度窗口較小，易造成井漏等情況。必須嚴(yán)格執(zhí)行地質(zhì)設(shè)計(jì)密度，搞好地層壓力的監(jiān)測(cè)工作，做到近平衡鉆井，密度附加值控制到最小值。

第二，小井眼泥漿量少，進(jìn)入油氣層每次下鉆到底后，必須測(cè)后效，計(jì)算油氣上竄速度，以確定合理的泥漿密度。

第三，實(shí)踐證明，泥漿中混原油達(dá)到8-10%為最佳，根據(jù)井下情況不定期加入C-9501或石墨片等潤(rùn)滑劑，控制泥漿般含在40～50g/L左右，固相含量小于6%，含砂量小于0.3%，失水量小于4ml，高溫高壓失水小于15mL。因?yàn)楣滔嗪窟^(guò)高，性能差會(huì)增加泥漿在環(huán)空的流動(dòng)阻力，從而造成泵壓過(guò)高易引起井漏及損壞地面設(shè)備。小井眼施工振動(dòng)篩使用率要達(dá)到100%，震動(dòng)篩篩布目數(shù)應(yīng)大于100目，除砂器使用率100%，離心機(jī)使用率大于90%。以滿(mǎn)足低固相的要求。

第四，應(yīng)用足夠的護(hù)膠劑保證鉆井液的穩(wěn)定性，鉆井液粘度在70～80S，動(dòng)切力14Pa左右，保證鉆井液有足夠的流變性，造壁性和抑制性，使泥餅質(zhì)量薄而致密。鉆遇漏層時(shí)，應(yīng)降低排量在6～7L/s，并混入適量堵漏劑，堵漏材料多使用超細(xì)CaCO3、細(xì)粒隨鉆堵漏劑等。

4完井技術(shù)

4.1小井眼完井技術(shù)難點(diǎn)

第一，小井眼側(cè)鉆井完井一般采用Φ101.6mm尾管懸掛，其理論環(huán)空間隙為8.2mm。由于環(huán)空間隙小，泵壓高，易蹩漏地層，循環(huán)頂替排量受限，頂替效率低，在替漿過(guò)程中易發(fā)生井漏、竄槽，嚴(yán)重影響固井質(zhì)量。

第二，尾管懸掛重復(fù)段間隙小，固井質(zhì)量難以保證，套管試壓成功率較低。

4.2小井眼完井技術(shù)

第一，井眼準(zhǔn)備要從源頭做起，通過(guò)優(yōu)選鉆頭，優(yōu)化鉆具組合和鉆井參數(shù)，嚴(yán)格控制好井身質(zhì)量。對(duì)于井眼曲率大的井段應(yīng)進(jìn)行擴(kuò)眼，保證井身軌跡圓滑。完鉆后，堅(jiān)持“一拉，二通，三循環(huán)，四封閉”的原則，做到井眼暢通，井壁光滑，拉井壁至開(kāi)窗點(diǎn)后，下鉆到底大排量循環(huán)洗井，調(diào)整好泥漿性能，用塑料小球等打好封閉起鉆，保證電測(cè)一次成功率。

第二，完井鉆井液性能要具有密度適當(dāng)，潤(rùn)滑性好，粘切適中，失水低，泥餅薄而致密，具有強(qiáng)抑制性和抗溫抗污染能力。電測(cè)結(jié)果若有“大肚子”存在，通井時(shí)應(yīng)用高粘泥漿（150S以上）柱攜砂，確保井眼安全暢通。

第三，下尾管作業(yè)。尾管串結(jié)構(gòu)：帶刀翼浮鞋+Φ101.6mm套管1根+浮箍+Φ101.6mm套管1根+球座短節(jié)+Φ101.6mm套管+尾管懸掛器總成+Φ73mm鉆桿。尾管與油層套管一般要求重疊100m左右，下尾管過(guò)程中堅(jiān)持每下10根灌滿(mǎn)一次泥漿，接完懸掛器總成后灌滿(mǎn)泥漿，記錄尾管懸重，鎖死轉(zhuǎn)盤(pán)防止轉(zhuǎn)動(dòng)；再下鉆桿時(shí)堅(jiān)持每5柱灌滿(mǎn)一次泥漿，下鉆速度控制在1～2min/柱，套管下完后，要先灌滿(mǎn)泥漿再開(kāi)泵循環(huán)，記錄總懸重。由于環(huán)容小，循環(huán)壓耗大，杜絕因開(kāi)泵過(guò)猛把地層蹩漏，應(yīng)先小排量開(kāi)泵，以3～5L/S將井底稠泥漿循環(huán)至窗口以上套管，再逐漸加大至正常排量充分循環(huán)，然后投球泵送蹩壓，座掛尾管，尾管座掛后繼續(xù)蹩壓打開(kāi)循環(huán)通道，正轉(zhuǎn)倒扣，循環(huán)處理泥漿。

4.3固井技術(shù)

第一，小井眼固井對(duì)水泥漿要求具有：微膨脹、低失水（小于100mL）、流變性好、觸變性強(qiáng)，要有較高韌性等特點(diǎn)?，F(xiàn)階段較好的水泥配方為：嘉華D級(jí)水泥+膨脹劑（G502）+分散劑（USZ）+降失水劑（M-83S）+早強(qiáng)劑（W3210）+消泡劑（603）。依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)水質(zhì)，優(yōu)選最佳配比方案。

第二，對(duì)于鉆進(jìn)中發(fā)生過(guò)漏失的井，固井時(shí)要注入一定量的平衡液，盡可能降低環(huán)空液柱壓力，防止井漏發(fā)生。

第三，小井眼固井隔離液一般使用：玻璃水、CMC膠液等，注入量為1～1.5m3。壓塞液采用高粘CMC+Na2CO3+SMP+黃河Ⅱ號(hào)，粘度要求在200～300S，便于聲幅-變密度測(cè)井順利。

第四，因環(huán)空間隙小，從安全角度出發(fā)，固井采用小排量替漿，實(shí)踐證明，頂替排量達(dá)到環(huán)空返速1m/s即能滿(mǎn)足固井需要。采用水泥車(chē)和泥漿罐雙重計(jì)量，做到準(zhǔn)確替漿碰壓。

第五，替漿碰壓后，放壓，泥漿要無(wú)倒返現(xiàn)象。卸水泥頭，接方鉆桿開(kāi)泵蹩壓10MPa左右上提鉆具，密切注意壓力變化，當(dāng)壓力突降時(shí)剎住剎把，開(kāi)泵、轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)，循環(huán)出多余水泥漿后，卸掉一單根繼續(xù)循環(huán)到水泥稠化時(shí)間后再附加1～2小時(shí)（防止懸掛器入口處有水泥殘留），起鉆候凝。

第六，固井及候凝（48～72小時(shí)）期間，周?chē)?00米內(nèi)的注水井不得開(kāi)注，要使井下壓力處于靜態(tài)平衡。另外，在水泥凝固期間會(huì)產(chǎn)生失重現(xiàn)象，為防止油氣上竄，根據(jù)井下情況，在環(huán)空可適當(dāng)加回壓，以保證固井質(zhì)量。

5結(jié)論與認(rèn)識(shí)

通過(guò)不斷摸索創(chuàng)新鉆井工藝技術(shù)，完善了Φ139.7mm套管側(cè)鉆井技術(shù)，形成了一套適合中原地區(qū)的小井眼復(fù)合雙驅(qū)側(cè)鉆井工藝技術(shù)。極大程度地簡(jiǎn)化了鉆具結(jié)構(gòu)，大幅度提高了小井眼鉆井安全性和機(jī)械鉆速。在施工期間中原產(chǎn)Φ118mmF304A型PDC鉆頭在文56塊沙二段鉆進(jìn)，平均機(jī)械鉆速創(chuàng)造了5.20m/h的高鉆速。目前，在Φ139.7mm套管開(kāi)窗側(cè)鉆實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，尚存在著鉆進(jìn)排量小（8～10L/s），泵壓高（20～25MPa）等問(wèn)題，因此有待進(jìn)一步提高和完善設(shè)備的承載能力，以滿(mǎn)足今后能夠進(jìn)行井深超過(guò)3500m、密度大于1.50g/cm3的側(cè)鉆井或加深井的需要。

綜上所述，應(yīng)用Φ139.7mm套管開(kāi)窗側(cè)鉆井技術(shù)使諸多報(bào)廢井重新恢復(fù)了產(chǎn)能，為油田老油區(qū)上產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)降低油田開(kāi)采成本，做出了貢獻(xiàn)，創(chuàng)出了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，因此該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用前景非常廣闊。

（責(zé)任編輯：趙秀娟）