小井眼側(cè)鉆工藝及常見事故與消減

吳剛 信崇強 魏加強

摘 要：降低鉆井工程成本，已成為油氣田勘探開發(fā)的重要課題。對于進入開發(fā)中期油田，進行老井側(cè)鉆加深不僅可以降低鉆井費用，還可以發(fā)現(xiàn)一些新的儲量，有助于老油田穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)，因此小井眼鉆井技術(shù)在80到90年取得了突破性進展，成為繼水平井之后油氣勘探開發(fā)中又一門熱門技術(shù)。本文闡述了小井眼側(cè)鉆鉆井技術(shù)的優(yōu)點及風(fēng)險，使大家有一個更清楚的認識。

關(guān)鍵詞：小井眼；工藝技術(shù)；風(fēng)險；鉆井參數(shù)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.20.062

1 小井眼的定義及優(yōu)點

對于小井眼的概念，目前還沒有一個確切的答案，不同國家和公司有不同的理解。目前，比較普遍認可的定義是：把90%的井身直徑小于等于177.8mm（7in）或10%的井身直徑小于等于152.4mm（6in）的定義為小井眼。小井眼有很多優(yōu)點，如：可節(jié)約大量材料、減輕鉆機負荷、可用小型鉆機鉆較深井，降低了鉆井成本等。目前，國內(nèi)外已將該項技術(shù)用于水平井、深井鉆進，側(cè)鉆小井眼多分支水平井等。國內(nèi)目前普遍使用小井眼鉆井技術(shù)進行老井套管開窗側(cè)鉆，用于老油井挖潛增產(chǎn)（在7〞、5 1/2〞套管內(nèi)開窗側(cè)鉆）。

2 小井眼鉆井工藝技術(shù)介紹

2.1 小井眼鉆井裝備與工具

為了配合小井眼鉆進，國內(nèi)外開發(fā)研究了一系列適合小井眼鉆井的配套設(shè)備，主要集中在鉆進馬達、固井、井控、取芯、小井眼水平井鉆進等方面。目前專用于小井眼的鉆機尚無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，有頂部驅(qū)動小井眼鉆機，有用連續(xù)管鉆小井眼的，也有用修井作業(yè)機鉆小井眼的（適用于較淺井），但大部分仍采用常規(guī)鉆機鉆小井眼。小井眼鉆井設(shè)備配套要考慮到小井眼鉆井的特殊性。由于小井眼使用的鉆具、鉆頭直徑小，流道面積小，而且環(huán)空間隙也小，泵壓高，因此，要求鉆井液泵能耐高壓。另外，井控裝備的配套要能滿足小井眼鉆井要求，固控設(shè)備的配套要比常規(guī)井高一級別等。

小井眼鉆進采用井下動力鉆具鉆進較為多見。目前，有適合各種尺寸小井眼鉆進的動力鉆具，而且取得了較好效果，其直徑在38.1mm～171.5mm之間，而且具有高、中、低轉(zhuǎn)速，其抗溫已超過200℃。

小井眼鉆進鉆頭的合理選用是十分重要的。過去常使用單牙輪鉆頭鉆進，單牙輪鉆頭的主要缺點是易發(fā)生牙輪事故，牙輪落井后易造成處理困難。經(jīng)過多年改進，小井眼牙輪鉆頭的使用時間、機械鉆速有了很大提高，但仍克服不了以上風(fēng)險。目前在小井眼鉆進中，只要地層巖性許可，普遍使用四刀翼的PDC鉆頭鉆進。

2.2 鉆具結(jié)構(gòu)及鉆井參數(shù)

2.2.1 增斜段及穩(wěn)斜段常用鉆具組合

120.6mm鉆頭+95mm動力鉆具+88.9mm無磁鉆鋌（MWD）+88.9mm無磁承壓鉆桿+81mm加重鉆桿+73mm鉆桿。滑動鉆進：鉆壓20-60KN，復(fù)合鉆進：鉆壓20-40KN，轉(zhuǎn)速40-50rpm，排量10-12 L/s。

2.2.2 通井鉆具組合

120.6mm鉆頭+118mm螺旋穩(wěn)定器+88.9mm螺旋鉆鋌+81mm加重鉆桿+73mm鉆桿。劃眼參數(shù)：鉆壓20-40KN，轉(zhuǎn)速40-50rpm，排量10-12L/s。

3 小井眼的風(fēng)險及措施

3.1 小井眼鉆井風(fēng)險

小井眼側(cè)鉆井常見井下事故：卡鉆、鉆具事故和井控風(fēng)險。

3.2 小井眼鉆井風(fēng)險消減技術(shù)措施

小井眼鉆井的另一關(guān)鍵問題是要使用好鉆具，嚴(yán)防鉆具事故發(fā)生。由于受井眼條件限制，小井眼段使用的鉆具直徑小（3 1/2〞、2 7/8〞），其抗拉、抗扭強度低，稍有不慎就可能發(fā)生鉆具事故。一旦發(fā)生鉆具事故，在小井眼內(nèi)處理十分困難，尤其是超深井小井眼，處理難度更大。因此，合理的使用鉆具和優(yōu)選鉆進參數(shù)是保證小井眼鉆井安全的重要措施，尤其要嚴(yán)格控制轉(zhuǎn)盤扭矩和轉(zhuǎn)速。由于小井眼受井眼條件限制，鉆具組合較為復(fù)雜（大部分為復(fù)合鉆具），又處于深井、超深井井段，宜采用小鉆壓，中、低轉(zhuǎn)速鉆進（在鉆具組合中如使用2 7/8〞鉆桿+3 1/8〞鉆鋌，鉆壓一般不超過30kn，轉(zhuǎn)速一般不超過40rpm）。在鉆進中要根據(jù)井下情況及時調(diào)整鉆井參數(shù)，尤其是要根據(jù)轉(zhuǎn)盤扭矩、巖性變化及時調(diào)整鉆壓和轉(zhuǎn)速，以確保井下安全，并盡可能加大排量洗井，以滿足攜砂和沖洗井壁要求，減少井下復(fù)雜情況的發(fā)生。加強鉆具管理，尤其要加強鉆具探傷，嚴(yán)防鉆具事故發(fā)生。

下鉆時要分段循環(huán)鉆井液，尤其是進入7″或5″尾管的開窗口后要特別注意，防止因下入過多造成開泵困難，甚至開泵不通。進入裸眼后，遇阻下壓應(yīng)不超過20KN。要以開泵循環(huán)、劃眼的方法通過。起鉆中遇卡，要以開泵循環(huán)、倒劃眼的方法通過。上提不能超過原懸重100KN，嚴(yán)防因強提硬轉(zhuǎn)引發(fā)井下事故。起下鉆時必須嚴(yán)格控制速度，由于小井眼環(huán)空間隙小，要防止因抽汲或激動壓力過大造成井下復(fù)雜情況，并注意按規(guī)定要求灌好鉆井液。

小井眼定向井、水平井鉆井工程施工中防卡是井下安全工作的重點。除以上所述防止鉆具事故造成的卡鉆外，防止粘附、壓差卡鉆、沉砂卡鉆、鍵槽卡鉆、縮徑卡鉆、坍塌卡鉆、落物卡鉆也是十分重要的。由于受井眼條件限制，水平井段發(fā)生卡鉆后如用浸泡解卡劑和震擊仍不能解卡，其處理是相當(dāng)困難的。在鉆進中要加強鉆具活動、劃眼。接單根前要大幅度活動鉆具，井下情況正常后方可接單根，可以適當(dāng)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)盤。

注意巖屑返出情況。超深井大多為兩層尾管井身結(jié)構(gòu)。由于受泵壓限制，小井眼鉆進時排量低，造成巖屑上返困難，尤其是在大套管井段或是裸眼不規(guī)則井段，由于返速降低，易造成巖屑堆積或環(huán)空巖屑濃度增大。在鉆進中要加強短起下鉆，并在起下鉆中采取分段循環(huán)清砂、鉆進中注稠漿攜砂等措施。當(dāng)出現(xiàn)井下蹩鉆、阻、卡時，在鉆進中要加強循環(huán)、劃眼，防卡鉆事故發(fā)生。

除了采取必要的技術(shù)措施以外鉆井液性能的合理選用也是十分重要的。如井下條件許可，選用低固相，甚至無固相鉆井液，既可加快鉆井速度，也能較好的解決井眼清潔、沖蝕和泥頁巖坍塌問題。在塔里木油田山前地區(qū)小井眼普遍使用KCL-聚磺體系，對鉆井液性能要求是增強鉆井液抗高溫性能，嚴(yán)格控制高溫、高壓濾失量，改善濾餅質(zhì)量和流變性，增強防塌性、潤滑性，用好固控設(shè)備，降低固相含量等。

做好小井眼鉆井井控工作是保證小井眼鉆井安全的關(guān)鍵。由于小井眼容積小，一旦發(fā)生油氣侵，在相同的溢流量下，其上竄高度要比大井眼高得多。因此，控制溢流量是小井眼井控工作的關(guān)鍵。如發(fā)現(xiàn)溢流不及時，溢流量過大，極易造成井噴或井噴失控。由于小井眼使用的鉆具、鉆頭直徑小，流道面積小，環(huán)空間隙也小，因此，溢流壓井時泵壓高，壓井風(fēng)險大。另外，由于小井眼環(huán)空間隙小，起下鉆時抽汲壓力和激動壓力大，極易誘發(fā)溢流或井漏。因此，搞好小井眼鉆井井控工作是小井眼鉆井安全工作的重點。

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