開窗側(cè)鉆技術(shù)難點的認識和研究

謝小華，王　超，李曉飛，余瀚熠

(中石油西部鉆探國際鉆井公司，甘肅酒泉735000)

開窗側(cè)鉆技術(shù)難點的認識和研究

謝小華*，王超，李曉飛，余瀚熠

(中石油西部鉆探國際鉆井公司，甘肅酒泉735000)

近年來，隨著油田開發(fā)進入中后期，老油田均面臨后備儲量不足、采收率低下、鉆井成本增加等一系列問題。為實現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)增效，開窗側(cè)鉆井作為一種快捷有效的工藝，越來越受到重視。許多實踐證實該技術(shù)可使眾多報廢井、套損井、停產(chǎn)井重新復(fù)活并增加產(chǎn)能，能有效地利用原井的井位資源及地面管網(wǎng)設(shè)備，保持原有井網(wǎng)結(jié)構(gòu)，節(jié)省成本，減緩水、氣錐進，改善驅(qū)油效果。通過對玉門青西油田青2-6X開窗側(cè)鉆工藝進行討論，就其開窗側(cè)鉆的難點重點進行分析，最后得出在開窗側(cè)鉆中應(yīng)注意的問題，希望能為同類型的開窗側(cè)鉆提供一定的借鑒意義。

玉門油田；開窗側(cè)鉆；技術(shù)難點

1　概述

1.1研究目的及意義

側(cè)鉆技術(shù)，就是按油藏、地質(zhì)、及開發(fā)的需要，利用油田內(nèi)的低產(chǎn)、停產(chǎn)井和套變井的部分井筒以及完好的地面設(shè)備，在原有的井筒上設(shè)計的側(cè)鉆點處通過采用一定的工具和工藝進行開窗并鉆進，使側(cè)鉆點下部的井眼與原井眼的鉛垂方向偏離一定的距離，鉆成直達目的層的側(cè)鉆井。這是一種低投入，見效快，可使低中產(chǎn)井增產(chǎn)、停產(chǎn)井復(fù)產(chǎn)、報廢井再生的新技術(shù)，充分利用在原井位側(cè)鉆的方法是提高儲量動用程度、充分挖掘油藏潛力提高采收率的新途徑。對開窗側(cè)鉆井技術(shù)進行研究具有很重要的現(xiàn)實意義：

（1）可以使死井復(fù)活，老井煥發(fā)青春，保持和完善原有的井網(wǎng)結(jié)構(gòu)。

（2）可以充分利用井場原有井位和地面管線，節(jié)省土地征用、井場基建等費用。

（3）利用該技術(shù)可以有效地達到原井開采時未波及區(qū)域，并可以通過一次側(cè)鉆到達多個分散油藏，充分發(fā)掘剩余油。

（4）側(cè)鉆過程中能夠得到最新的地層信息，為地質(zhì)，采油工作提供參考。

1.2主要研究內(nèi)容和方向

（1）根據(jù)青2－6X井鉆井實際數(shù)據(jù)，對青2－6X井開窗側(cè)鉆定向進行分析，對開窗階段，側(cè)鉆階段進行分析總結(jié)，就其中的技術(shù)難點和要點進行剖析，并就其中的問題找出解決辦法，制定了行之有效的技術(shù)措施。為解決了現(xiàn)場實際問題提供依據(jù)、實現(xiàn)縮短施工周期的目的。同時也為今后側(cè)鉆施工積累一定的經(jīng)驗。

（2）利用公司現(xiàn)有工藝設(shè)備，結(jié)合相關(guān)理論知識確定井身結(jié)構(gòu)，優(yōu)化側(cè)鉆方法、鉆具組合。

2　青2-6X井基本概況

2.1概況

青2－6X側(cè)鉆井基本情況介紹：

（1）鉆井目的：評價窿101區(qū)塊剩余油分布狀況，提高區(qū)塊K1g1層段儲量動用程度。

（2）設(shè)計垂深：4700m。

（3）井別：開發(fā)井。

（4）井型：側(cè)鉆定向井。

（5）目的層位：下白堊統(tǒng)下溝組K1g3。

（6）完鉆層位及完鉆原則：

完鉆層位：下白堊統(tǒng)下溝組K1g3段。

完鉆原則：按設(shè)計完鉆，若遇特殊情況提前完鉆須報預(yù)探項目經(jīng)理部批準。

（7）完井方法：篩管完井。

2.2井身結(jié)構(gòu)（圖1）

3　青2-6X開窗技術(shù)難點分析及解決辦法

3.1青2-6X開窗難點分析

（1）窗口部位難點。開窗側(cè)鉆井從井眼中線至遠半徑區(qū)域要依次穿越套管—固井水泥—鉆井泥餅—鉆井液浸入層—地層5個不同介質(zhì)、不同膠結(jié)類型的層，存在套管與固井水泥之間不穩(wěn)定膠結(jié)、固井水泥與鉆井泥餅之間不穩(wěn)定膠結(jié)、泥餅與鉆井液浸入層之間的不穩(wěn)定粘連、鉆井液浸入層、鉆井液浸入層與地層之間的不穩(wěn)定漸變層，5個不穩(wěn)定接合面和層。除不穩(wěn)定層外還存在一個新井眼與老井眼形成的橫向厚度小、強度低的楔形區(qū)域。上述不穩(wěn)定層或不穩(wěn)定交接面形成了鉆具破壞—井壁垮塌—落物阻卡—大井眼—旋流沖刷引起井壁垮塌或大井眼，這樣一個惡性循環(huán)系統(tǒng)。再加上楔形區(qū)域受頻繁的下行鉆頭碰撞與上行鉆頭剮蹭，易形成大井眼易加入上述惡性循環(huán)。該部還是井眼軌跡急劇變化，鉆具應(yīng)力相對集中、井壁受鉆具鞭打、擠壓、摩擦最嚴格的井段，所以說此處是開窗側(cè)鉆井的瓶頸井段。

圖1　井身結(jié)構(gòu)示意圖

（2）原井于2001年9月完井，完鉆井深4700m，相隔時間很長，在地質(zhì)運動或其他原因造成套管變形或者套管壁附著物較多時，就會出現(xiàn)不能順利下入套管的情況。

（3）當(dāng)修整套管過程中出現(xiàn)一個點上磨銑過多時，就會造成套管破損，影響后期施工。

（4）當(dāng)一支銑錐在修整套管過程中磨損過多，那么在開窗側(cè)鉆時便難以達到預(yù)期的效果，影響施工進度。

（5）下入斜向器時，如沒有避開套管連接處，那么在下入銑錐磨銑時就會因套管壁過厚造成無法磨穿套管或者套管磨穿時間過長而影響施工進度。

（6）當(dāng)斜向器下入預(yù)定位置發(fā)生偏移和轉(zhuǎn)動時，就會對今后的定向工作產(chǎn)生不利影響。

（7）該井為?177.8mm小井眼開窗側(cè)鉆,銑錐在磨銑過程中，如果將斜向器磨銑出臺階面，不僅會破壞斜向器，同時對銑錐，套管都會造成不良影響。

3.2開窗施工描述

3.2.1井筒準備

2012年9月22日配套安裝就位，8:00井口放壓，壓力為0MPa，井筒內(nèi)是以水為主的油水混合物。9月25日換裝井口，安裝好防噴器，試壓合格，后接?216mm HJ517GK鉆頭下鉆至3450m洗井。9月26日配好鉆井液（密度1.20g/cm3）洗井，洗井用時24h，替換井內(nèi)油水混合物。9月27日起鉆具，28日測接箍，根據(jù)測得的數(shù)據(jù)決定在3387.5m開窗。9月30日固井車到井場，在3390～3450m打水泥塞，段長60m，候凝24h后于10月2日用216mm三牙輪鉆塞至3389m，10月5日下216mm×2m斜向器，斜面長1.76m。14:00下鉆至3389.5m，17:00陀螺擺斜向器方位至211.73°反復(fù)座鍵3次工具面一致后，投球開泵憋壓，推動活塞錐體，將卡瓦錨定在套管內(nèi)壁上并鎖定活塞，18:00座鍵成功，起鉆換218mm銑錐。

3.2.2套管開窗

第一次開窗：

10月6日22:00下鉆至2740m遇阻，從阻點開始通刮套管，由2740m到3387.5m（斜向器頂部），段長：647.5m，大排量循環(huán)，返出物主要是鐵銹和套管上的附著物。10月11日8:00通刮至斜向器頂部（3387.5m）開始開窗施工。在3387.5m循環(huán)處理好泥漿，密度1.32g/cm3，粘度95s，性能符合開窗要求，開始加鉆壓0.5t，從井深3387.5m處套管開窗，磨銑至井深3388.75m，進尺1.25m，返出物主要是鐵絲，但是進尺逐漸變慢，經(jīng)和定向井公司商量后決定起鉆。10月12日11：00起出銑錐后，發(fā)現(xiàn)復(fù)式銑錐頂部鎢鋼塊磨損嚴重。由于現(xiàn)場沒有備用?218mm復(fù)試銑錐，下?215mm梨形銑錐。10月13日6：30下至3387.5m，8：00開始磨銑開窗，至14日0：00磨銑至3389.27m,進尺1.77m，后進尺極慢，返出巖屑含有毛刺狀鐵屑，決定起鉆更換修復(fù)后的?218mm復(fù)試銑錐。10月15日3:50下?218mm復(fù)試銑錐至3389.27m開始磨銑，磨銑到10月16日8:00，無進尺，返出物不見磨銑套管的鐵屑，分析開窗失敗。

第二次開窗：

10月21日13:00下第二只?216mm×2m斜向器。10月22日2:00陀螺擺斜向器方位至211.73°反復(fù)座鍵3次工具面一致后，投球開泵憋壓，推動活塞錐體，將卡瓦錨定在套管內(nèi)壁上并鎖定活塞，3:00座鍵成功，斜向器下深3378.55m，斜面方位211.73°，斜面頂部在3376.55m，斜面長1.76m。10月22日4:30下?216mm復(fù)試銑錐至3376.55m開始磨銑鉆進。10月23日3:30磨銑鉆進至井深3378.71m，出口槽返出的細碎鐵屑減少，有少量的淺灰色泥巖返出，經(jīng)計算銑錐已全部進入地層，反復(fù)上提下放修磨窗口至不碰不掛后起鉆。決定起鉆換新的?216mm銑錐進行修窗，10月24日19:00修窗完成起鉆。

3.3造成開窗困難的原因分析以及解決辦法

3.3.1原因分析

（1）由于前期施工過程中井筒修整不徹底。考慮到相隔時間長，在地質(zhì)運動或其他原因造成套管變形或者套管壁附著物較多，因此選用?216mmHJ517GK通井后，又使用?214mm通徑規(guī)通井，后又用?214mm刮削器通刮套管，但仍然造成下鉆遇阻，在用銑錐刮通套管時查看返出巖屑時發(fā)現(xiàn)返出物為鐵銹和套管上的附著物，通徑規(guī)設(shè)計不合理，套管變形檢查不明確；洗井刮管不到位，井內(nèi)死油結(jié)蠟較為嚴重；遇阻處老井狗腿度大。

（2）斜向器入井質(zhì)量不合格。在鉆井液性能復(fù)合要求的前提下，先采用輕鉆壓低轉(zhuǎn)速磨銑至井深3388.75m，進尺1.25m，觀察返出物主要是鐵絲，起鉆后發(fā)現(xiàn)銑錐頂部鎢鋼塊磨損嚴重，初步認定，該鉆頭可能將斜向器磨銑出臺肩面，并沒有磨銑到套管，在次下入復(fù)式銑錐沒有進尺，也沒有鐵屑返出，最終確定第一次開窗失敗。

（3）開窗初始階段磨銑時鐵屑返出量多，而開窗鉆時較快的話，來不及返出的鐵屑經(jīng)銑錐反復(fù)擠壓，會在井底形成鐵屑床，導(dǎo)致銑錐局部磨損大或包住銑錐頭，使銑錐接觸不到套管壁，從而造成銑錐無法繼續(xù)磨銑、無進尺的問題。

（4）開窗準備工作不充分。在第一個銑錐被破壞后，由于沒有新的銑錐而下入了梨形銑錐，但進尺極慢，并且返出的巖屑含有毛刺狀鐵屑，證明該只鉆頭并不適合此次開窗。

3.3.2解決辦法

（1）選用直徑更大的通徑規(guī)。由于下入的是?218mm銑錐，因此在通井時可以考慮采用更合適的通徑規(guī)通井。

（2）在修整套管過程中，做到上下拉通，反復(fù)修整變形及附著物較多的套管。

（3）起鉆換入新銑錐，輕壓慢轉(zhuǎn)，持續(xù)較長時間磨銑，待有進尺后再逐漸加大鉆壓，如長時間還是沒有進尺，則需使用外形特征比較明顯的銑錐，這種銑錐比較容易破壞井底的鐵屑床。需要注意的問題：銑錐開窗過程中，前3m必須嚴格控制鉆時，不能盲目的加鉆壓，前3m鉆時必須大于6h，要確保證開出的窗口平滑。

（4）在開窗之前就應(yīng)做好充分準備，準備好足夠的鉆具，可避免不必要的時效損失。

（5）在下斜向器時用陀螺儀準確測量定向接頭鍵槽方位來確定導(dǎo)向器斜面的實際方位值，并做到反復(fù)確認，確保斜向器座鍵準確無誤。

3.3.3應(yīng)注意的問題

（1）現(xiàn)場施工時,采用復(fù)式銑錐開窗,先開泵循環(huán)洗井,開始要輕壓慢轉(zhuǎn),然后中壓中速磨銑,待銑錐磨銑出1個均勻接觸面后,使銑錐沿套管外壁均勻磨銑,至銑出套管后,輕壓高速定點快速銑進,長度等于1個銑錐的長度。完成開窗后,如果發(fā)現(xiàn)窗口有掛卡現(xiàn)象,可高速輕壓修窗,直至無掛阻現(xiàn)象起鉆。整個過程中鉆井液上返速度均應(yīng)大于0.6m/s,否則磨銑套管過程中鐵屑不易攜帶出來。

（2）下鉆時，應(yīng)做到操作平穩(wěn)，禁止猛提猛放，遇阻不能超過1t,禁止正轉(zhuǎn)鉆具，禁止中途開泵，入井速度10柱/h。斜向器下到近預(yù)訂位置后,測陀螺,調(diào)整方位。方位確定后，接方鉆桿開泵打壓至22MPa,穩(wěn)壓5min后放壓，反復(fù)3次，下壓鉆具10t，確認斜向器座封穩(wěn)固。上提鉆具至原懸重，正傳40圈倒扣，再次開泵，確認脫手后起鉆。

4　結(jié)論

（1）小井眼間隙較小及工具配套有較大局限，即出現(xiàn)事故復(fù)雜處理的回旋余地小，因此，保證井下安全是相當(dāng)關(guān)鍵的，一旦出現(xiàn)井下事故，井眼報廢的可能性極大。

（2）謹慎選擇開窗點。開窗點的位置選擇直接影響鉆井周期、鉆井成本和井下安全，因此應(yīng)盡量滿足以下條件：避開套管接箍和扶正器；開窗點附近套管完好且水泥膠結(jié)質(zhì)量好；地層特性、井徑變化有利于施工；考慮周圍注水井對本井的影響以及由于鹽層蠕變對本井套管柱的影響，以避開套管損壞井段。

（3）開窗施工：

①開窗鉆具應(yīng)能滿足設(shè)計要求，當(dāng)井底水平位移要求較短時，銑錐之上應(yīng)加配剛性強的鉆鋌6～8m或加重鉆桿，以保證窗口長度。

②若需要更換銑錐，直徑應(yīng)保持一致，其最長直徑應(yīng)大于完井所下套管接箍8mm以上，以保證裸眼軌跡規(guī)整，使套管串順利入井。

③修整窗口時，銑錐容易懸空錐進，高速轉(zhuǎn)動時容易脫扣，因此必須上緊鉆具，并做好防掉防卡工作。

④開窗前，必須保證設(shè)備、設(shè)施、儀器儀表、鉆具及鉆井液的性能。

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TE2

A

1004-5716(2016)11-0087-04

2015-12-08

2016-01-18

謝小華（1979-），男（漢族），甘肅臨洮人，助理工程師，現(xiàn)從事鉆井工程及管理方面相關(guān)工作。