定向開窗側(cè)鉆技術(shù)在大位移井中的應(yīng)用
——以PY氣田A03H井為例

王新剛

(中海油服油田技術(shù)事業(yè)部深圳基地，廣東 深圳 518067)

錢愛東

(中海油能源發(fā)展股份有限公司監(jiān)督監(jiān)理深圳分公司，廣東 深圳 518067)

李炎偉

(中海油服油田技術(shù)事業(yè)部深圳基地，廣東 深圳 518067)

定向開窗側(cè)鉆技術(shù)在大位移井中的應(yīng)用
——以PY氣田A03H井為例

王新剛

(中海油服油田技術(shù)事業(yè)部深圳基地，廣東 深圳 518067)

錢愛東

(中海油能源發(fā)展股份有限公司監(jiān)督監(jiān)理深圳分公司，廣東 深圳 518067)

李炎偉

(中海油服油田技術(shù)事業(yè)部深圳基地，廣東 深圳 518067)

PY氣田A03H井是一口大位移套管開窗側(cè)鉆井，該井開窗側(cè)鉆點深、摩阻大、斜向器座掛難度大，斜向器本身狗腿大影響旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具穩(wěn)定性。從開窗側(cè)鉆點選擇、開窗側(cè)鉆施工等方面介紹了套管開窗側(cè)鉆技術(shù)在PY氣田大位移井中的應(yīng)用情況。該井定向開窗側(cè)鉆的成功對該區(qū)塊深井側(cè)鉆施工、降低作業(yè)成本有重要的參考價值。

大位移井；側(cè)鉆；斜向器；套管開窗；PY氣田

套管開窗側(cè)鉆工藝技術(shù)是在定向井軌跡控制需要的前提下，在套損段或復(fù)雜落物以上某一合適深度位置固定一專用斜向器，利用斜向器的導(dǎo)斜和造斜作用，使專用工具(如銑錐)在套管側(cè)面開窗，然后使用導(dǎo)向鉆具側(cè)鉆至目標(biāo)層位的一門集開窗和定向于一體的綜合技術(shù)[1]。PY氣田A03H井是一口大位移套管開窗側(cè)鉆井，該井開窗側(cè)鉆點深、摩阻大、斜向器座掛難度大，斜向器本身狗腿大影響旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具穩(wěn)定性。下面，筆者從開窗側(cè)鉆點選擇、開窗側(cè)鉆施工等方面介紹了套管開窗側(cè)鉆技術(shù)在PY氣田大位移井中的應(yīng)用情況。

1 9in套管開窗側(cè)鉆工藝

1.1油藏方案的調(diào)整

表1 目的層實際垂深同預(yù)測垂深對比

PY氣田A03H-OH井鉆進至3988m后，鑒于以下情況：①目的層MFS18.5的頂部構(gòu)造較預(yù)期深了40m左右(見表1)；②由于井下存在復(fù)雜情況，9in套管僅下至3743.94m，套管鞋下有200m左右裸眼段，MFS18.5-1與MFS18.5-2封隔困難；③原目的層位變深，井頭處為底水。將目的層由MFS18.5-2調(diào)整為MFS18.5-1，靶點相應(yīng)的也進行了調(diào)整(見表2和表3)，靶點調(diào)整后定向井軌跡設(shè)計如表3。

表2 原始靶點數(shù)據(jù)與調(diào)整后靶點數(shù)據(jù)

1.2窗口位置選擇

窗口位置選擇必須滿足以下條件：①在保證定向井軌跡控制的前提下，盡量利用老井眼且有利于后續(xù)作業(yè)；②遠(yuǎn)離事故井段或套損井段以上50m左右，以利于有一定水平位移而避開老井眼；③窗口以上

上部套管應(yīng)完好，無變形、漏失、破裂現(xiàn)象，以利于側(cè)鉆以及完井等作業(yè)的順利進行，確保側(cè)鉆的成功；④窗口位置應(yīng)選擇在固井質(zhì)量較好的井段，盡量避開易塌、易漏、傾斜角較大等復(fù)雜地層；⑤開窗段應(yīng)避開套管接箍及套管外扶正器。綜合考慮以上因素后，PY氣田A03H套管開窗側(cè)鉆窗口位置選擇在套管鞋以上68.94m，固井質(zhì)量較好且地層較穩(wěn)定的3675m，PY氣田A03H-OH井的井身結(jié)構(gòu)如表4。

表3 靶點調(diào)整后定向井軌跡設(shè)計

表4 PY氣田A03H-OH井井身結(jié)構(gòu)

1.3開窗、修窗技術(shù)

1)開窗前的準(zhǔn)備工作 ①刮管。為了給開窗作業(yè)創(chuàng)造一個良好的井筒環(huán)境，開窗作業(yè)前需要使用專業(yè)的刮管鉆具對斜向器坐掛井段上下進行刮管作業(yè)。PY-A03H井刮管作業(yè)中，為了保證刮管效果，嚴(yán)格執(zhí)行了以下技術(shù)要求：嚴(yán)格控制下鉆速度在2min/柱；在斜向器坐掛井段(3660～3690m)采用較為成熟的清刮技術(shù)上下清刮3次。刮管鉆具組合為8in牙輪鉆頭+9in套管刮管器+6in浮閥+6in鉆鋌+6in配合接頭+8in管柱磨鞋+6in配合接頭+6in鉆鋌*3+6in配合接頭+5in加重鉆桿(6柱)+5in鉆桿(23柱)+7in配合接頭+5in加重鉆桿(10柱)+5in鉆桿。 ②驗套。即對套管試壓，確保套管無變形、漏失、破裂現(xiàn)象。

2)套管開窗 套管開窗的關(guān)鍵是開窗工具的選擇和開窗時鉆壓、轉(zhuǎn)速、排量等參數(shù)的合理配合，窗口的長度、寬度的規(guī)則與否以及光滑程度對后續(xù)的側(cè)鉆、起下鉆以及下套管作業(yè)有很大影響[2]。

筆者選擇的是一次性完成下斜向器以及開窗修窗等多項作業(yè)的鉆具組合：8in液壓封隔器式斜向器+8in導(dǎo)向磨鞋+8in二次磨鞋+5in撓性短節(jié)+8in旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向磨鞋+配合接頭+6in鉆鋌+配合接頭+隨鉆測斜系統(tǒng)+配合接頭+6in鉆鋌*3+配合接頭+5in加重鉆桿*6+配合接頭+5in鉆桿，鉆具中用到鉆鋌而不是加重鉆桿，其主要目的是保證鉆具剛性和斜向器自身的剖面結(jié)構(gòu)匹配，從而有利于實現(xiàn)一個長度適中的窗口。窗口過短則會造成起下鉆、下套管受阻，過長則浪費施工時間，過多磨損鉆具。

下鉆到斜向器坐掛深度以上10m的位置，坐掛斜向器，因設(shè)計側(cè)鉆工具面為高邊偏左45°，實際操作中，考慮到鉆具本身在重力作用下的“反扭”作用，將斜向器定位在高邊偏左32°。

完成刮管、試套和斜向器坐掛等準(zhǔn)備工作后，進入套管開窗程序。開窗參數(shù)要求如下：①起始段輕壓低轉(zhuǎn)速，使磨鞋先磨出一個均勻接觸面；②騎套段輕中壓較高轉(zhuǎn)速，防止提前出套造成死臺階影響后續(xù)作業(yè)；③出套段高壓中高轉(zhuǎn)速。根據(jù)該井的實際情況，執(zhí)行了如下的鉆井參數(shù)，開始0.5m以內(nèi)，鉆壓控制在3～7t，轉(zhuǎn)速控制在50～60r/min，排量控制在550～600gpm(1gpm=0.2271m3/h)；0.5～1.5m之間，鉆壓控制在5～10t，轉(zhuǎn)速控制在100～120r/min，排量控制在550～600gpm；1.5m以后，鉆壓控制在7～12t，轉(zhuǎn)速控制在90～100r/min，排量控制在450～500r/min。開窗作業(yè)從3674m至3680m，出窗后繼續(xù)打8m至3688m，然后邊打高粘邊上下活動修理窗口，確認(rèn)磨鞋通過窗口無遇阻現(xiàn)象后起鉆。

開窗磨銑過程中，在循環(huán)出口應(yīng)使用強磁打撈器吸附返出的鐵屑，并及時清理，振動篩保持完好，防止鐵屑再進入循環(huán)系統(tǒng)影響下步鉆進作業(yè)。

3)修窗 當(dāng)開窗鉆具出井后磨鞋磨損超過標(biāo)準(zhǔn)值時，就需要下修窗鉆具再次修整窗口。修窗主要靠鉆具中的上下西瓜磨鞋，并配合快慢交替的上提下放速度以及快慢的頂驅(qū)轉(zhuǎn)速反復(fù)修整窗口，直至無阻掛以及憋扭矩現(xiàn)象。開窗鉆具起出后檢查磨鞋磨損情況：導(dǎo)向磨鞋磨損1/8in，二次磨鞋磨損1/4in，旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向磨鞋1/4in，已經(jīng)超過了磨損1/8in以內(nèi)的標(biāo)注，所以決定下修理窗口鉆具組合：8in開窗磨鞋+8in麻面外徑西瓜磨鞋+8in平滑外徑西瓜磨鞋+X/O+5in HWDP*20+X/O+5in DP，鉆具下至窗口以上2m處測空轉(zhuǎn)扭矩22.4klb·ft(400gal/min，789psi，47r/min)作為參考，然后在3674～3688m反復(fù)修整窗口，直至扭矩平緩的控制在23klb·ft左右。

2 側(cè)鉆技術(shù)

2.1側(cè)鉆鉆具組合的選擇

該井由于側(cè)鉆點深，側(cè)鉆存在以下技術(shù)難點：①側(cè)鉆點深，摩阻扭矩大，常規(guī)螺桿馬達導(dǎo)向鉆具滑動困難，時效慢；②防碰問題嚴(yán)重。在定向井軟件上用最小距離掃描法進行防碰分析，發(fā)現(xiàn)從側(cè)鉆點開始直至3745m，新井眼同老井眼之間都存在防碰問題，即存在磁干擾，影響測斜數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，增加軌跡控制難度；③常規(guī)螺桿馬達導(dǎo)向鉆具局部造斜率過高，局部狗腿過大，安全風(fēng)險大；④側(cè)鉆點深，著陸段設(shè)計較緊湊，著陸風(fēng)險大，需要工具有較高且穩(wěn)定的造斜率；⑤側(cè)鉆深度地層較軟，易沖刷，且井斜大，需要使用較小的排量來降低水力沖刷作用。

經(jīng)過討論對比，最終選擇了新型旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)Xceed來實施此次側(cè)鉆作業(yè)，新型Xceed指向式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)，具有造斜能力強、近鉆頭測斜等功能，克服了推靠式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)需要大排量保證造斜率的瓶頸，并且克服了螺桿馬達滑動造斜不能旋轉(zhuǎn)的缺點，不但可以解決軟地層造斜率不高的難題，并且有助于提前探測磁干擾，實時監(jiān)測軌跡同原井眼套管之間的距離，為判斷側(cè)鉆成功與否提供依據(jù)。另外，該系統(tǒng)鉆出的井眼更光滑，可以解決鉆柱屈曲問題，有利于大位移井的順利安全施工。側(cè)鉆鉆具組合如下：8in PDCBit+6in Xceed+6in Flex+6in GVR+6in Telescope+6in ADN-6+6in NMDC+6in JAR+F/J+5in HWDP*7+5in DP*69+5in X/O+5in DP*309+5in H WDP*21+5in DP。

2.2側(cè)鉆井眼軌跡控制

下鉆出窗口后觀察近鉆頭井斜，發(fā)現(xiàn)開窗鉆具降斜趨勢很明(3684.05m:73.93°；3686.6m：79.37°)，降斜率達到6.59°/30m，井斜落后設(shè)計1°；考慮到同老井眼的防碰問題，決定控時鉆進，選用如下參數(shù)：排量480gal/min；轉(zhuǎn)速80～100r/min；鉆進速度<5m/h，同時選用(336°，100%)指令來盡快脫離老井眼，但由于鉆壓過低，造斜率僅有2°/30m。一直控時鉆進至3719m后，用定向井軟件掃描后，側(cè)鉆井眼同老井眼之間“隔墻”已有1.47m，防碰風(fēng)險有所降低，綜合考慮軌跡控制需要，決定提高鉆壓至15～20klbs，提高轉(zhuǎn)速至120～140r/min，跟蹤近鉆頭井斜發(fā)現(xiàn)，造斜率可以達到5～6°/30m，用60%的導(dǎo)向力就可以滿足軌跡控制需要，鉆進至4115.84m后，該井順利完成了8in井段著陸以及水平段作業(yè)2大任務(wù)。

3 結(jié)論與認(rèn)識

1)A03H井用開窗側(cè)鉆的作業(yè)方式作為復(fù)雜事故井的補救措施，達到了充分利用有效井口資源和原井眼的有效部分的目的。

2)大位移深井開窗側(cè)鉆有自己本身的特性，如側(cè)鉆點深、摩阻扭矩大、側(cè)鉆點井斜高、常規(guī)馬達導(dǎo)向鉆具側(cè)鉆風(fēng)險大等等，因此采用新型旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)側(cè)鉆是降低作業(yè)風(fēng)險、提高時效的有效辦法。

3)此次A03H井套管開窗作業(yè)由于防碰因素，側(cè)鉆前30m采取了控時鉆進措施，鉆壓太小影響到工具造斜率，因此在以后的類似作業(yè)中，在設(shè)計階段就應(yīng)考慮到該因素，初始30m設(shè)計狗腿度控制在2～2.5°/30m范圍。

[1]黎江明，王斌.套管開窗側(cè)鉆技術(shù)在江漢油田的應(yīng)用[J].江漢石油職工大學(xué)學(xué)報， 2009(6)：25-29.

[2] 舒尚文，劉明國.東濮凹陷深井套管開窗側(cè)鉆技術(shù)探討[J].鉆采工藝，2006，29(5)：20-23.

[編輯] 洪云飛

10.3969/j.issn.1673-1409.2011.11.012

TE243

A

1673-1409(2011)11-0038-03