超短半徑側(cè)鉆水平井技術(shù)在外圍油田的應(yīng)用

劉巖

中國(guó)石油大慶油田有限責(zé)任公司 第九采油廠工程技術(shù)大隊(duì) （黑龍江 大慶 163853）

超短半徑側(cè)鉆水平井技術(shù)在外圍油田的應(yīng)用

劉巖

中國(guó)石油大慶油田有限責(zé)任公司 第九采油廠工程技術(shù)大隊(duì) （黑龍江 大慶 163853）

利用大修設(shè)備對(duì)超短半徑側(cè)鉆水平井技術(shù)，對(duì)最初的懸掛篩管完井方式進(jìn)行改進(jìn)，用較簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)的方法實(shí)現(xiàn)完井管柱對(duì)鉆遇泥巖段的有效封堵，解決泥巖水化產(chǎn)物造成的斜后泥巖層、坍塌和后續(xù)生產(chǎn)頻繁卡泵問(wèn)題，取得了較好的應(yīng)用效果。

超短半徑 側(cè)鉆水平井 柔性鉆桿 導(dǎo)向篩管

1 問(wèn)題的提出

側(cè)鉆水平井是側(cè)鉆井與水平井的技術(shù)集成，要求井眼的方位、井斜在側(cè)鉆點(diǎn)與入靶點(diǎn)之間的有限垂深內(nèi)完成，最短曲率半徑已小于60m，超短半徑側(cè)鉆水平井技術(shù)是鉆井領(lǐng)域最新發(fā)展技術(shù)之一，其最短曲率半徑達(dá)到了2.87～3.2m，可以達(dá)到較高的中靶精度，有效提高砂巖鉆遇率。2008～2010年共試驗(yàn)完成11口井，取得了一定效果，但現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)也遇到許多問(wèn)題，鉆研、施工部門積極協(xié)作，解決一些難題。

2 超短半徑側(cè)鉆水平井技術(shù)現(xiàn)狀

2.1 技術(shù)原理

在套管完井的直井中開(kāi)窗側(cè)鉆,采用柔性鉆具與常規(guī)鉆井設(shè)備相結(jié)合，通過(guò)不同的鉆具組合及對(duì)鉆壓、鉆速、排量的控制，在油層中使柔性鉆具轉(zhuǎn)彎造斜，鉆進(jìn)4.5～5.5m后，鉆具成90°彎曲，曲率半徑為2.87～3.2m，完成由垂向到徑向的轉(zhuǎn)向，目前，中國(guó)石油大慶油田第九采油廠試驗(yàn)造斜后鉆出的水平段最長(zhǎng)達(dá)到23m。

2.2 技術(shù)特點(diǎn)

（1）曲率半徑小，僅為2.87～3.2m，可滿足小規(guī)模砂體的水平井鉆井。

（2）可以多油層開(kāi)窗，6m地層開(kāi)2個(gè)窗口，10m地層開(kāi)5個(gè)窗口，滿足多層、薄互儲(chǔ)層的水平井鉆井。

（3）水平井段鉆井費(fèi)用少。在直井鉆井基礎(chǔ)上，側(cè)鉆水平井段位移20m，僅增加費(fèi)用100萬(wàn)元左右。

（4）施工周期短，操作方便。完成短水平段相關(guān)施工共1～2天，可用修井機(jī)作為動(dòng)力設(shè)備。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況及效果

3年來(lái)共應(yīng)用油水井11口，其中稠油井2口，稀油井8口，水井1口。

3.1 鉆井情況

已施工的11口井中，全部達(dá)到水平段20m的設(shè)計(jì)要求，平均水平段長(zhǎng)度達(dá)到22.3m，平均水平位移長(zhǎng)度達(dá)到26.4m。

3.2 應(yīng)用效果

在稠油井上應(yīng)用2口井，側(cè)鉆初期平均日增液1.3t、日增油0.6t，與原直井相比，2口超短半徑側(cè)鉆井放噴及轉(zhuǎn)抽階段產(chǎn)液及產(chǎn)油上升明顯，平均周期累積增液603t，周期增油151t。在稀油井上共應(yīng)用8口井，側(cè)鉆初期平均日增液4.7t、日增油1.9t，目前日增液1.9t、日增油0.1t，累計(jì)增油1 209t。

從效果上看，可以分為2類情況：①取得明顯增油效果的有6口井，側(cè)鉆初期平均日增液4.4t、日增油2.8t，目前日增液1.8t、日增油0.3t，已經(jīng)累計(jì)增油1 199t。②取得明顯增液效果的有2口井，側(cè)鉆初期平均日增液1.0t，目前日增液3.9t，累計(jì)增液818t。

在水井上應(yīng)用1口井，鉆前油壓16MPa，日注水量1.6m3，側(cè)鉆初期平均日增注23.5m3，目前日增注18.2m3，累計(jì)增注 7 879m3。

試驗(yàn)效果表明：

（1）超短半徑側(cè)鉆能夠有效提高單井產(chǎn)量，初期平均單井日增液3.1倍，增油1.9倍；但個(gè)別井產(chǎn)量遞減快，需加強(qiáng)連通井注水補(bǔ)充能量。

（2）超短半徑側(cè)鉆能夠改善注水效果，措施初期注水壓力為14.0MPa左右，日注水27m3；半年后，注水壓力上升到16.0MPa，日注水2 327m3，注水壓力上升速度達(dá)到0.3MPa/月，視吸水指數(shù)由措施初期1.88m3/MPa下降到1.40m3/MPa。

（3）超短半徑側(cè)鉆能夠提高稠油蒸汽吞吐效果，從稠油應(yīng)用情況看，與原直井相比，2口超短半徑側(cè)鉆井放噴及轉(zhuǎn)抽階段產(chǎn)液及產(chǎn)油上升明顯。

4 難題的研究解決

4.1 研究應(yīng)用注水泥塞封固重新造斜技術(shù)

大64-70首次造斜角度只有15°，分析可能是油層比較軟，給予導(dǎo)向管的支撐力不夠，導(dǎo)致井斜無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)要求。對(duì)水泥特性進(jìn)行分析并得到鉆井研究所的技術(shù)支持，注水泥封固已側(cè)斜井眼，利用原開(kāi)窗口后重新造斜，完成水平段23m的鉆進(jìn)。

4.2 提高側(cè)鉆施工管理，防止井壁泥巖坍塌

新 90-82、大 84-70、古 149-100、大 64-70 4 口井造斜后發(fā)生井壁泥巖坍塌，其原因：一是工具工藝原因，施工時(shí)間加長(zhǎng)，導(dǎo)致泥巖塌方；二是打開(kāi)產(chǎn)層后不能連續(xù)施工，砂泥巖浸泡時(shí)間加長(zhǎng)；三是工作液與儲(chǔ)層特性不適應(yīng)。分析已完鉆的10口井，井壁坍塌井的平均施工周期為23天，而正常井的平均施工周期為18天，在提高側(cè)鉆施工管理上下功夫，研究施工工序的合理銜接，在新90-側(cè)平82井上進(jìn)行連續(xù)施工試驗(yàn),開(kāi)窗后經(jīng)過(guò)33h的連續(xù)施工,順利完井。

4.3 首次在斜井上應(yīng)用

由于斜井施工時(shí)管柱扭矩大，調(diào)整轉(zhuǎn)盤齒輪精度低，導(dǎo)斜器方位調(diào)整難度大，鉆進(jìn)時(shí)對(duì)鉆桿扭矩要求高等問(wèn)題，一直無(wú)法在斜井上實(shí)施。2011年對(duì)工程及地質(zhì)方案進(jìn)行優(yōu)化,認(rèn)為最大井斜達(dá)到20.4°的龍3-斜10井具備施工條件，該井僅用10天順利完井。

4.4 改善完井工藝，有效防止井壁坍塌

新90-82井造成卡泵的原因是井壁坍塌造成泥巖水化，為防止對(duì)后續(xù)的下泵生產(chǎn)造成影響，改進(jìn)完井工藝：為封堵泥巖段，在外部包覆PVC密閉材料，在進(jìn)入砂巖段1m處采用兩個(gè)Φ128mm皮碗，并在皮碗外側(cè)纏遇油水膨脹的密封材料；改用卡瓦封隔器；為防止地層出砂，將裸眼完井改為0.15～0.18mm(80-100目)外網(wǎng)篩管完井，改進(jìn)后的完井工藝見(jiàn)圖1。

圖1 改進(jìn)后的完井工藝

改進(jìn)工藝已在大84-70、古149-100、大64-70、新90-側(cè)平82 4口井進(jìn)行應(yīng)用，目前平均有效期64天，生產(chǎn)情況較好，側(cè)鉆初期平均日增液3.7t、日增油1.3t，目前日增液1.8t、日增油0.4t，但時(shí)間較短。

5 需要突破的技術(shù)

（1）加深對(duì)儲(chǔ)層特性的認(rèn)識(shí)，針對(duì)性采用鉆井液，防止塌方。

（2）開(kāi)展隨鉆監(jiān)測(cè)技術(shù)研究，開(kāi)展導(dǎo)向鉆進(jìn)，有效控制井眼軌跡。

（3）提高柔性鉆進(jìn)系統(tǒng)強(qiáng)度，減少施工周期。

（4）目前泥巖段封隔技術(shù)應(yīng)用時(shí)間短，效果需進(jìn)一步觀察，研究有效的泥巖段封固技術(shù)。

（5）修井技術(shù)完善程度低，制約后續(xù)措施的實(shí)施，需要進(jìn)一步完善配套技術(shù)。

6 認(rèn)識(shí)及結(jié)論

（1）超短半徑側(cè)鉆能夠有效提高單井產(chǎn)量，從10口井的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)看，為直井產(chǎn)量的3～5倍，在砂體發(fā)育連片、儲(chǔ)層物性好、連通層注水能量充足的井層實(shí)施，能提高儲(chǔ)層動(dòng)用程度。

（2）鉆井過(guò)程對(duì)設(shè)備、工具要求簡(jiǎn)單，普通的修井機(jī)即可滿足施工要求。

（3）曲率半徑小，超短的靶前距，可達(dá)到較高的中靶精度，避開(kāi)其它復(fù)雜層位及水層，提高砂巖鉆遇率。對(duì)受斷層距離近或目的層與水層間夾層小限制、壓裂措施風(fēng)險(xiǎn)大的井、砂體規(guī)模小的區(qū)塊，有較好的應(yīng)用前景。

Ultrashort Radius Sidetrack Horizontal Well Drilling Technique is continuously improved using overhaul equipment.The well completion method of hanging screen liner was improved by using a simple and economic method,and completion pipe string effectively plugs the drilled mudstone,which solves the collapse of mudstone layer caused by shale hydration and the frequent stuck pump in follow-up production.The ultrashort radius sidetrack horizontal well drilling technique has achieved good application results.

ultrashort radius;sidetrack horizontal well;flexible drilling pipe;guide screen liner

劉巖(1967-),男,高級(jí)工程師,主要從事采油工藝措施管理、科研及新技術(shù)推廣，井下作業(yè)及大修監(jiān)督工作。

路萍

2012-09-10▌