?118 mm側鉆水平井鉆完井技術在紅側平+24-022井的應用

楊 振 科（中國石油吉林油田公司鉆井工藝研究院 ，吉林松原 138000）

引用格式：楊振科. ?118 mm側鉆水平井鉆完井技術在紅側平+24-022井的應用［J］.石油鉆采工藝，2015，37（5）：34-36.

?118 mm側鉆水平井鉆完井技術在紅側平+24-022井的應用

楊 振 科
（中國石油吉林油田公司鉆井工藝研究院 ，吉林松原 138000）

引用格式：楊振科. ?118 mm側鉆水平井鉆完井技術在紅側平+24-022井的應用［J］.石油鉆采工藝，2015，37（5）：34-36.

摘要：為了進一步挖掘吉林油田老區(qū)剩余油資源、充分利用老井網(wǎng)，開展了老井側鉆水平井開發(fā)試驗工作。紅側平+24-022井是紅崗油田的第一口?118 mm小井眼側鉆水平井，水平段長、鉆進難度大。通過優(yōu)選套管開窗工藝、優(yōu)化剖面設計和優(yōu)選強抑制性鉆井液體系，確保了紅側平+24-022水平井側鉆裸眼段長度、水平段長度、平均機械鉆速等技術指標都處于較先進水平。 通過鉆完井難點分析和現(xiàn)場應用，全面總結了長水平段?118 mm側鉆水平井的鉆完井技術經(jīng)驗，對于同類側鉆水平井的施工具有借鑒意義。

關鍵詞：小井眼；開窗側鉆；水平井；鉆完井；長水平段；吉林油田

吉林油田老井井況逐年變差，套變井逐年增多，一些生產(chǎn)井無法實施增產(chǎn)措施，單井產(chǎn)量下降幅度較大，甚至停產(chǎn)報廢，嚴重影響了油田的開發(fā)效益。此外，老區(qū)一些生產(chǎn)層由于受當時開發(fā)條件的限制，沒有得到充分利用，在新形勢下采用水平井技術和體積壓裂技術可以獲得更好的生產(chǎn)效益，使得側鉆水平井開發(fā)剩余油資源具有實際意義。

吉林油田開發(fā)井一般采用?139.7 mm的生產(chǎn)套管，套管開窗側鉆面臨地質條件復雜、小井眼鉆井完井等技術難題。紅側平+24-022井的成功應用，為吉林老油田再次開發(fā)提供了新的技術途徑。該井完鉆裸眼段長度1 309 m，水平段長度845 m，全井平均機械鉆速6.36 m/h，達到了吉林油田側鉆井鉆完井技術的較高水平［1-5］。

1　紅側平+24-022井基本情況

紅崗油田位于松遼盆地南部中央坳陷區(qū)紅崗階地南端，早期主要開發(fā)薩爾圖油層，埋藏深度1 150~ 1 230 m，為一套砂泥巖互層沉積，砂巖連續(xù)性較好，單層砂巖厚度為1~2 m，儲層平均孔隙度一般在24%左右，空氣滲透率為132 mD。紅崗油田目前套變的油井有70口，套變水井53口，整體呈現(xiàn)逐年增多趨勢。紅側平+24-022井側鉆前處于停產(chǎn)狀態(tài)，側鉆井目的層位于薩爾圖油藏西部SI 層，大厚層改造不充分。分析認為，區(qū)域SI上部剩余油較為富集，目前技術手段很難采出，因此采用側鉆水平井和體積壓裂改造技術進行充分挖掘［6］。

2　難點問題

2.1 地層復雜情況

在長期注水開發(fā)的老區(qū)開展套管開窗側鉆技術面臨地應力變化大、地層壓力紊亂等問題，鉆井過程中容易發(fā)生地層坍塌掉塊，井涌、井漏等復雜情況，控制措施不到位，將影響鉆井施工進度，甚至造成填井重鉆、井眼報廢以及井控事故等嚴重后果。尤其在紅崗地區(qū)嫩江、姚家組，地層巖性主要為泥巖，水敏性強，對鉆井液性能要求較高。

2.2 套管情況

開窗的難易程度首先取決于原井套管性能，包括鋼級、壁厚和強度。為滿足不同的地質情況和開發(fā)要求，各采油廠采用的套管型號和組合不同，需要根據(jù)實際情況確定開窗參數(shù)。

（1）由于井身結構決定著鉆井周期和鉆井材料費用，是小井眼降低開發(fā)成本的主要因素。在充分考慮動液面高度的情況下，優(yōu)化井身結構，盡可能下移窗口的高度。由于開窗點的下移，井眼曲率變大，造斜率增加，會對水平井鉆完井造成一定影響。

（2）鉆井機械鉆速受多因素綜合影響，而最直接的影響因素在于鉆頭的選擇。在?139.7 mm套管內(nèi)小井眼側鉆最常采用的鉆頭是?118 mm單牙輪鉆頭和PDC鉆頭；與三牙輪鉆頭相比，單牙輪鉆頭結構簡單，軸承空間大，地層適應性強，應用范圍廣；PDC鉆頭一般用于地質情況復雜、可鉆性差的地層中，可有效減少起下鉆次數(shù)。此外，復合鉆進與滑動鉆進相結合，可充分提高鉆井效率。

（3）利用側鉆水平井技術開發(fā)低滲透剩余油還需要解決水平段有效延伸的問題。影響水平段不斷延伸的主要因素是鉆井過程中摩阻的大小。首先要選擇性能優(yōu)良的鉆井液體系，具有良好的抑制性、潤滑性和攜巖性能；其次采用低摩阻剖面，剖面類型盡可能簡單，使設計的斜井段最短，軌跡波動最小。

2.4 完井技術分析

完井技術是保證側鉆后產(chǎn)量效益的關鍵。根據(jù)地層滲透率、穩(wěn)定性、物性均勻程度、地層出水情況以及后期投產(chǎn)方式，優(yōu)選完井方法。裸眼封隔器加多級壓裂滑套完井是目前吉林油田套管開窗側鉆井主要的完井技術手段，但存在成本高、下入難度大以及裸眼封隔器密封性難以保證等問題。常規(guī)套管固井完井，需要在窄間隙固井質量方面有所突破。

3　設計原則

（1）窗口選擇原則：開窗點固井質量優(yōu)質；避開接箍和扶正器位置；有利于水平井軌跡控制。

（2）鉆頭選擇原則：與地層配伍性好；井下事故風險?。粰C械鉆速高。

本研究還發(fā)現(xiàn)，術前矯形棒預彎弧度會影響AIS矢狀面平衡的恢復，適當增加矯形棒的胸段預彎弧度能夠更好地維持矢狀面矯形效果，與文獻報道一致［17-18］。但是當預彎弧度增加時，也會導致螺釘拔出應力增加，同時矯形棒的抗疲勞性會顯著下降，增加了斷棒的風險［15］。目前手術醫(yī)師在確定彎棒弧度時多由自身經(jīng)驗決定，本研究初步探討了采用基于金屬棒性質的有限元模型預測矯形棒預彎弧度，為個體化設計矯形棒預彎弧度及矯形棒材料選擇提供了新思路。但本研究采用的是仿真模型，無法納入患者體質量、柔韌性、骨骼發(fā)育等情況，其可行性仍需進一步驗證。

（3）鉆井液優(yōu)選原則：具有較低濾失量、良好的造壁性和潤滑性、較強的防塌能力；能夠有效清洗井底，懸浮和攜帶巖屑；防止井漏和保護油氣層。

（4）完井原則：優(yōu)先采用裸眼封隔器+多級壓裂滑套完井，確保完井管柱順利下入到位；最大程度提高單井產(chǎn)量。

4　現(xiàn)場應用

4.1 側鉆前井眼準備工作

下入?118 mm刮刀鉆頭到井深1 100 m，充分洗井，井口防噴器組試壓。起出刮刀鉆頭，通井規(guī)通井，注水泥塞，候凝，探灰面，井筒試壓（壓力21 MPa，穩(wěn)壓10 min，壓降0.1 MPa）。刮管后下入導斜器至井深900 m處，采用陀螺對導斜器進行方位定向，確定開窗方位為226°，坐封導斜器，丟手并起出送入鉆具。為保證導斜器坐封可靠，避免鉆井過程中出現(xiàn)松動移位等復雜情況，采用單獨送入的方式。

4.2 采用復合式銑錐進行開窗

從靶點位置、軌跡控制難度、套管磨銑難易程度和老井段利用程度綜合考慮，選擇開窗點位置在井深900 m處，資料顯示該處地層穩(wěn)定，固井質量優(yōu)質，原井套管鋼級低，有利于磨銑開窗。開窗時銑錐接觸導向器至銑錐底部與套管接觸，采用輕壓慢轉，鉆壓5~10 kN，轉速60~65 r/m；磨銑出均勻接觸面后，用10~80 kN中壓磨銑，轉盤轉速控制在60~70 r/m；磨銑中出現(xiàn)金屬物、水泥塊、地層巖屑后，泵壓微升0.5~1 MPa，提起銑錐反復修窗至無阻卡現(xiàn)象，充分循環(huán)后起鉆。從后期側鉆情況看，鉆頭、鉆具經(jīng)過窗口時無掛卡情況，滿足了現(xiàn)場施工的要求。

4.3 采用“增、穩(wěn)、增、平”四段式剖面

由于前期多次進行填井重鉆，重新側鉆時需要避開老井眼，實際應用中采用了“增、穩(wěn)、增、平”四段式剖面，并加強了軌跡控制，實現(xiàn)了規(guī)避老井眼和穩(wěn)定鉆進的目的。在第一段增斜的同時，即進行方位控制，方位從226°扭至281°，最大狗腿度達到11（°）/30 m，實鉆過程中，方位最大達到了289°。達到避開老井眼的目的后，按照7.5（°）/30 m的狗腿度進行軌跡控制，在測深1 336 m、井斜84.3°時完成第一增斜段鉆進；穩(wěn)斜鉆進至1 375 m，井斜85.5°；從井深1 375 m至1 384 m進行第二段增斜，井斜增至88.9°，狗腿度5（°）/30 m；之后使用1°螺桿加PDC鉆頭進行穩(wěn)斜、穩(wěn)方位水平段鉆進，至井深2209 m完鉆。鉆進過程需要每鉆進3 m則上下活動鉆具。

4.4 采用強抑制性的KCl鉆井液體系

開窗位置900 m以下的嫩江、姚家組地層水敏性強，由于小井眼施工周期長，泥巖經(jīng)長時間浸泡，極易發(fā)生縮徑甚至剝落、坍塌。前期采用普通水基聚合物體系，鉆井過程中多次出現(xiàn)井壁坍塌、卡鉆等復雜情況，導致下鉆困難、多次劃眼，甚至填井重鉆。

針對嫩江組泥頁巖易水化膨脹掉塊的情況，現(xiàn)場選用KCl泥漿體系。該體系KCl含量達到7%以上，密度范圍控制在1.30~1.35 g/cm3之間，漏斗黏度控制在50~60 s之間，濾失量控制在2.5~3.5 mL之間，pH值在9~10之間，動塑比0.35~0.45之間?，F(xiàn)場應用表明，采用KCl鉆井液體系后，鉆完井過程均沒有出現(xiàn)掉塊、卡鉆等情況，從后期測井結果看，井徑規(guī)則，擴大率在規(guī)定范圍之內(nèi)，基本滿足了井壁穩(wěn)定的要求。

4.5 鉆頭使用情況

小井眼鉆頭優(yōu)選是提高鉆井效率的有效途徑，直接影響著鉆井速度，鉆井質量和鉆井成本。通過對吉林油田側鉆井?118 mm鉆頭使用情況分析，造斜段選擇了破巖效率高，保徑效果好的單牙輪鉆頭。水平段為了進一步提高鉆速，減少起下鉆次數(shù)，優(yōu)選了PDC鉆頭。從使用情況看，造斜段采用單牙輪鉆頭，送鉆平穩(wěn)，軌跡控制穩(wěn)定，機械鉆速保持較高的水平。水平段使用五翼PDC鉆頭鉆進，機械鉆速高，鉆頭磨損少，有效減少了起鉆次數(shù)，單鉆頭進尺達到815 m，機械鉆速達到了7.77 m/h，應用效果非常突出。

4.6 完井情況

本井實際完鉆井深2 209 m，裸眼段長1 309 m，水平段長834 m。為提高單井產(chǎn)能采用裸眼封隔器+多級壓裂滑套+尾管懸掛的完井方式。套管鋼級P110，滑套級數(shù)7級，尾管懸掛器?139.7 mm ×?88.9 mm ，懸掛位置854 m。

管柱下入時先用鉆桿通井到底，然后單西瓜皮磨鞋磨通井和雙西瓜皮磨鞋模擬通井，通井器外徑115 mm。下入管柱時，需要嚴格對下入速度、灌漿速度進行控制，管柱到預定位置后，用KCl溶液正循環(huán)頂替井筒內(nèi)鉆井液，逐級打壓坐封懸掛封隔器和裸眼封隔器，丟手后起出送入工具。完井采用分段體積壓裂改造投產(chǎn)，目前產(chǎn)量一直穩(wěn)定在5 t/d左右，取得了較好的經(jīng)濟效益。

5　結論

（1）紅側平+24-022井是紅崗地區(qū)第一口?118 mm小井眼側鉆水平井，其側鉆裸眼段長度、水平段長度、平均機械鉆速等技術指標都處于較先進水平。該井完鉆成功標志著吉林油田在利用側鉆水平井開發(fā)老油田方面取得了較大進步。

（2）鉆井液技術是老區(qū)側鉆井鉆完井成功實施的關鍵技術，需要確保鉆井液體系的抑制性、潤滑性、攜巖性能夠與地層有效配伍，保證水平井鉆井施工順利進行。

（3）?118 mm的PDC鉆頭在提高鉆井機械鉆速方面效果顯著，同時由于磨損少、事故率低的特點，減少了起下鉆次數(shù)，大幅度縮短了鉆井周期。

參考文獻：

［1］ 林鳳波，楊振科，陳銘金，等.深井硬地層雙層套管開窗側鉆水平井鉆井技術［C］//第十屆石油鉆井院所長會議論文集.北京：石油工業(yè)出版社，2012：70-75．

［2］ 董國昌，劉英，劉金利.星A6-6深井大位移套管開窗側鉆定向井鉆井研究與實踐［J］.吉林石油科技，2001，20（1），35-39．

［3］ 馬小龍，樂振好，王興武，等.文13-側305井深部開窗側鉆井固井技術［J］.石油鉆采工藝，2012，34（2）：45-47.

［4］ 賈正發(fā)，黃德輝，樊震剛，等. 側鉆井小井眼內(nèi)事故處理技術［J］.石油鉆采工藝，2011， 33（5）：99-101.

［5］ 郭鋒，孫星云，羅曉敏.Z3034小井眼側鉆水平井完井技術［J］.石油鉆采工藝，2013，35（3）：34-36．

［6］ 俞啟泰.論側鉆水平井是開采“大尺度”未波及剩余油最重要的技術［J］．石油學報，2001，22（4），44-48 ．

（修改稿收到日期 2015-08-12）

〔編輯 李春燕〕

Application of drilling and completion technique for ?118 mm sidetracked horizontal well of Hongceping+24-022

YANG Zhenke
（Drilling Technology Research Institute of Jilin Oilfield Company, CNPC, Songyuan 138000, China）

Abstract:In order to further tap the remaining resources in the old region of Jilin Oilfield and make full use of the old well patterns, the tests were conducted to the old wells development by sidetrack horizontal well. Well Hongceping+24-022 was the first ?118 mm slim hole sidetrack horizontal well in Honggang Oilfield, which had long horizontal interval and was difficult to drill. Optimization of casing sidetracking, profile design and strong-inhibition drilling fluid system, ensured that the technical indicators such as the length of sidetrack openhole interval, the length of the horizontal interval, and average ROP, were all at an advanced level. Through analysis of difficulties in drilling and completion and presentation of field application, this paper fully summarizes the drilling and completion technique for ?118 mm sidetrack horizontal well with long horizontal interval, which is of guiding significance to the research and application of sidetrack horizontal wells.

Key words:slim hole; casing sidetracking; horizontal well; drilling and completion; long horizontal interval; Jilin Oilfield

作者簡介：楊振科，1979年生。2007年畢業(yè)于西南石油大學油氣井工程專業(yè)，現(xiàn)主要從事鉆井工程技術方面的研究工作。E-Mail：yangzk-jl@petrochina.com.cn。

doi:10.13639/j.odpt.2015.05.009

文章編號：1000 – 7393（2015）05 – 0034 – 03

文獻標識碼：B

中圖分類號：TE243