蘇里格氣田小井眼井鉆井（完井）工藝研究

成育紅，李彥軍，張文強(qiáng)，曹朋亮

（1.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田公司第五采氣廠，內(nèi)蒙古烏審旗 017300；2.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田公司第四采氣廠，內(nèi)蒙古烏審旗 017300）

自2005年蘇里格氣田大規(guī)模開(kāi)發(fā)以來(lái)，經(jīng)過(guò)不斷的討論、論證和總結(jié)，優(yōu)選出了適合蘇里格氣田開(kāi)發(fā)的“φ311.2 mm 鉆頭×φ244.5 mm 表層套管+φ215.9 mm鉆頭×φ139.7 mm生產(chǎn)套管”的二開(kāi)井身結(jié)構(gòu)，這種井身結(jié)構(gòu)的開(kāi)發(fā)模式，一直大規(guī)模使用至今。截止目前該井深結(jié)構(gòu)的常規(guī)井已投產(chǎn)該類氣井四千余口，天然氣單井產(chǎn)量平均1.5萬(wàn)立方米/天，平均單井鉆井成本300萬(wàn)元。為進(jìn)一步降低開(kāi)發(fā)成本，在先期不斷的論證和充分準(zhǔn)備的基礎(chǔ)上，于2011年在蘇6區(qū)塊實(shí)施了1個(gè)井組3口6″小井眼叢式井鉆井（完井）工藝試驗(yàn)。

1 小井眼鉆井（完井）工藝的難點(diǎn)

（1）3 1/2″套管內(nèi)徑小，留塞的幾率大，且目前無(wú)成熟的鉆塞技術(shù)及配套的套管附件；而一次上返全井段封固施工壓力高，施工時(shí)間長(zhǎng)，施工風(fēng)險(xiǎn)大。

（2）直井段長(zhǎng)，井組防碰壓力大；造斜點(diǎn)深（延長(zhǎng)組中下部且最大井斜≤25°），軌跡控制難度大(開(kāi)發(fā)過(guò)程中在井深1 500 m處安裝節(jié)流器)。

（3）井眼尺寸小且安定組、直羅組地層易垮塌，電測(cè)遇阻頻繁，泥漿體系優(yōu)選和性能維護(hù)成本高。

（4）鉆頭尺寸小，加壓困難，鉆井速度慢，鉆井周期長(zhǎng)，鉆井成本較高。

2 小井眼井鉆井（完井）工藝研究

2.1 井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化

自蘇里格氣田規(guī)模開(kāi)發(fā)以來(lái)，按照長(zhǎng)慶油田公司要求，2007年、2008年、2011年先后在采氣四廠進(jìn)行了6口小井眼井的攻關(guān)試驗(yàn)，相繼采取過(guò)3種小井眼井身結(jié)構(gòu)。

為解決φ152.4 mm鉆頭尺寸小，加壓困難的難題，在不斷的探索、論證和總結(jié)的基礎(chǔ)上，結(jié)合目前日趨成熟的井下改造工藝技術(shù)，2011年長(zhǎng)慶油田油氣工藝研究院在《蘇里格中區(qū)小井眼鉆完井工程試驗(yàn)方案》對(duì)小井眼井井身結(jié)構(gòu)進(jìn)行了較大幅度的優(yōu)化，選用“φ215.9 mm×φ177.8 mm+φ152.4 mm×φ88.9 mm”井身結(jié)構(gòu)，鉆井速度得到大幅度的提升。

2.2 鉆具組合及軌跡控制

2.2.1 3 1/2″鉆桿改為4″鉆桿 在小井眼鉆井施工中，為解決加壓困難的技術(shù)難題，將原來(lái)二開(kāi)后采用的3 1/2″鉆桿改為4″鉆桿，相同排量下減少了設(shè)備的負(fù)荷，降低了泵壓，很大程度上避免了鉆具的刺漏及鉆具刺漏帶來(lái)的井下復(fù)雜工況。另外，相較3 1/2″鉆桿，4″鉆桿能夠承受更大的扭矩，便于加壓，提高了二開(kāi)后的機(jī)械鉆速，達(dá)到縮短鉆井施工周期、減少成本的目的。

2.2.2 小井眼定向井軌跡控制技術(shù) 軌跡控制要點(diǎn)：定向時(shí)初始井斜角16～18°，方位角對(duì)準(zhǔn)靶心方位，后采用“四合一”組合達(dá)到增斜、穩(wěn)斜和穩(wěn)方位的目的。

2.2.3 直井段及定向段 鉆具組合：152.4 mmPDC+7LZ127×1.25°+SDC×3.0 m+φ148 mmSTAB+MWDSUB+φ121 mmNDC×1根+φ146-147 mmSTAB+φ121mmDC×20根+φ101.6 mmDp。

因?yàn)樘K6-3-3井組兩口井的位移均在600 m左右，定向時(shí)初始井斜角打至16～18°，方位角對(duì)準(zhǔn)靶心方位。

此鉆具組合在延長(zhǎng)組中下部表現(xiàn)為降斜、穩(wěn)方位，在紙坊組表現(xiàn)為穩(wěn)斜、穩(wěn)方位，在和尚溝、劉家溝地層表現(xiàn)為微增斜、穩(wěn)方位的特性。具體表現(xiàn)（見(jiàn)表1）。

2月2日，科技部、農(nóng)業(yè)部、水利部、國(guó)家林業(yè)局、中國(guó)科學(xué)院、中國(guó)農(nóng)業(yè)銀行共同制定了《國(guó)家農(nóng)業(yè)科技園區(qū)發(fā)展規(guī)劃（2018－2025年）》?！兑?guī)劃》提出，到2020年，構(gòu)建以國(guó)家農(nóng)業(yè)科技園區(qū)為引領(lǐng)，以省級(jí)農(nóng)業(yè)科技園區(qū)為基礎(chǔ)的層次分明、功能互補(bǔ)、特色鮮明、創(chuàng)新發(fā)展的農(nóng)業(yè)科技園區(qū)體系。到2025年，把園區(qū)建設(shè)成為農(nóng)業(yè)科技成果培育與轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化的創(chuàng)新高地，農(nóng)業(yè)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)及其服務(wù)業(yè)集聚的核心載體，農(nóng)村大眾創(chuàng)業(yè)、萬(wàn)眾創(chuàng)新的重要陣地，產(chǎn)城鎮(zhèn)村融合發(fā)展與農(nóng)村綜合改革的示范典型。

2.2.4 調(diào)整井斜或方位鉆具組合 因使用PDC鉆頭在延長(zhǎng)組下部或以下井段滑動(dòng)調(diào)整井斜、方位時(shí)，工具面不易到位且工具面不穩(wěn)定，易出現(xiàn)托壓現(xiàn)象，為了提高滑動(dòng)效率和機(jī)械鉆速，故采用牙輪鉆頭完成定向、后期調(diào)整井斜和方位。

鉆具組合為：152.4 mm 牙輪鉆頭+7LZ127×1.25°+SDC×3.0 m+φ148 mmSTAB+MWDSUB+φ121 mmNDC×1 根 +φ146-147 mmSTAB+φ121 mmDC ×20 根 +φ101.6mmDp為了防止掉牙輪事故的發(fā)生，井斜、方位調(diào)整到位后起鉆更換PDC鉆頭復(fù)合鉆進(jìn)。

2.2.5 微降斜四合一鉆具組合 微降斜鉆具組合為：152.4 mmPDC+7LZ127×1.0°+SDC×1.0 m+φ148 mmSTAB+MWDSUB+φ121 mmNDC×1 根 +φ121 mmDC×20根+φ101.6 mmDp。此組合在劉家溝組表現(xiàn)為微降斜（平均降斜率-2°/100米）、方位呈現(xiàn)右漂的趨勢(shì)，在石千峰組表現(xiàn)為微降斜（0～-1.2°）、方位相對(duì)穩(wěn)定，具體（見(jiàn)表1）。

表1

2.3 PDC鉆頭選型

目前常用的6''井眼國(guó)產(chǎn)PDC鉆頭，主要是水平井中使用的152.4 mm五刀翼、16 mm進(jìn)口復(fù)合片PDC鉆頭，型號(hào)分別為PK6257M、EDM1616，其設(shè)計(jì)思路主要是在保證目的層滑動(dòng)鉆進(jìn)過(guò)程中工具面穩(wěn)定、抗研磨性強(qiáng)的基礎(chǔ)上，提高鉆頭進(jìn)尺。而小井眼井施工要從安定組鉆至山西組，鉆遇地層多、巖性差異性大、滑動(dòng)調(diào)整軌跡段少（主要是通過(guò)改變鉆具結(jié)構(gòu)調(diào)整軌跡），如何進(jìn)一步提高全井段的機(jī)械鉆速和鉆頭使用壽命，才是快速鉆井的關(guān)鍵。在此思路的基礎(chǔ)上，將原有PK6257M、EDM1616鉆頭結(jié)構(gòu)上不做大的調(diào)整，同時(shí)將16 mm復(fù)合片改為為19 mm的進(jìn)口復(fù)合片，通過(guò)試驗(yàn)使用，對(duì)比分析，機(jī)械鉆速比2007年施工的兩口直井小井眼大幅度提高。

表2

表3 歷年小井眼井鉆頭使用情況對(duì)比

從表3可以看出，經(jīng)過(guò)對(duì)152.4 mm五刀翼、16 mm復(fù)合片的PDC鉆頭改進(jìn)，單只鉆頭的進(jìn)尺、機(jī)械鉆速均有大幅度的提高，鉆頭使用數(shù)量明顯減少，降低了單井鉆頭的使用成本。

2.4 一次上返固井工藝

2.4.1 小套管一次上返固井技術(shù)方案 按照方案要求，小井眼井3 1/2″生產(chǎn)套管固井要求采用一次上返固井工藝，水泥返到地面，為保證全井段固井質(zhì)量，使用三種密度的水泥漿：井底-3 000 m井段采用防氣竄降失水高密度水泥體系，返至氣層頂部以上300 m（石千峰底界），設(shè)計(jì)密度1.85～1.88 g/cm3，水泥石24 h抗壓強(qiáng)度應(yīng)不小于21 MPa；3 000 m至井口采用低密高強(qiáng)（高強(qiáng)輕珠）降失水水泥漿體系，其中，石千峰底界至劉家溝底界設(shè)計(jì)密度1.35 g/cm3，劉家溝底界至井口設(shè)計(jì)密度1.25 g/cm3。低密度水泥石24 h抗壓強(qiáng)度應(yīng)不小于8 MPa。領(lǐng)漿和中漿使用不同的配方。領(lǐng)漿稠化時(shí)間在260 min以上、中漿的稠化時(shí)間在160 min以上，尾漿的稠化時(shí)間在100 min以上。領(lǐng)漿、中漿和尾漿的API失水控制在50 mL以內(nèi)。

盡管使用的固井工具都滿足了小套管固井施工要求，但在結(jié)構(gòu)、性能和質(zhì)量上不斷提高，保證了工具的安全性，減小了固井留塞的風(fēng)險(xiǎn)。

3 結(jié)論與建議

（1）小井眼鉆井速度基本與常規(guī)井鉆井速度持平，井身質(zhì)量及固井質(zhì)量均合格。單就鉆井完井工藝來(lái)說(shuō)，具有大規(guī)模推廣的潛力。

（2）為滿足小井眼井后期開(kāi)發(fā)下入節(jié)流器的工藝要求，定向井造斜點(diǎn)確定在1 500 m左右，建議對(duì)節(jié)流器進(jìn)行改進(jìn)，以便上提造斜點(diǎn)，利于鉆井提速，且減少軌跡控制的難度。

（3）小井眼井下入的3 1/2″生產(chǎn)套管內(nèi)容積小，固井施工留塞風(fēng)險(xiǎn)大，建議對(duì)入井水泥漿計(jì)量工具進(jìn)行改進(jìn)，提高計(jì)量精度，并開(kāi)發(fā)相應(yīng)配套鉆塞技術(shù)。

（4）因在蘇6-3-5井完井電測(cè)過(guò)程中，電測(cè)儀器掉入井內(nèi)，打撈很大程度上增加了施工周期，建議加大對(duì)小井眼井測(cè)井儀器進(jìn)行改進(jìn)，以滿足小井眼井正常測(cè)井要求。

［1］李文魁，陳建軍，王云，等.國(guó)內(nèi)外小井眼井鉆采技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀［J］.天然氣工業(yè)，2009，29（9）：54-56.

［2］周煜輝，趙凱民，沈宗約，等.小井眼鉆井技術(shù)［J］.石油鉆采工藝，1994，16（2）：16-24.

［3］楊杰，張穎.國(guó)外小井眼鉆井技術(shù)的發(fā)展及啟示［J］.國(guó)外石油機(jī)械，1996，（S1）：3-37.

［4］劉崇建，劉孝良，劉乃震，等.提高小井眼水泥漿頂替效率的研究［J］.天然氣工業(yè)，2003，23（2）：46-49.