機(jī)械一體式開窗側(cè)鉆技術(shù)在華北油田××井中的應(yīng)用①

陳新勇，徐明磊，孫志和，游子衛(wèi)，江堯，李華

(1.中國(guó)石油渤海鉆探工程技術(shù)研究院，河北 任丘 062550；2.中國(guó)石油華北油田分公司工程技術(shù)研究院，河北 任丘 062550；3.中國(guó)石油渤海石油裝備制造有限公司石油機(jī)械廠，河北 任丘 062550)

隨著油田老區(qū)塊的持續(xù)開采，低效井、報(bào)廢井越來(lái)越多。近年來(lái)，通過(guò)精細(xì)油藏描述，大量報(bào)廢井近井地帶仍有大量剩余油藏[1，2]。對(duì)這種剩余油藏，國(guó)內(nèi)各個(gè)油田通過(guò)老井開窗側(cè)鉆來(lái)降低開采成本[3，4]。

傳統(tǒng)的開窗側(cè)鉆工具是導(dǎo)斜器和銑錐兩套獨(dú)立的工具。在開窗作業(yè)時(shí)，先用鉆具將導(dǎo)斜器送至井內(nèi)預(yù)設(shè)位置，根據(jù)側(cè)鉆的需要擺放好導(dǎo)斜器方位，利用液壓或機(jī)械的方式固定導(dǎo)斜器座封，然后起鉆更換為帶有銑錐的鉆具，進(jìn)行開窗作業(yè)，這樣就至少需要兩趟鉆來(lái)完成套管的開窗[5-7]。隨著油田向深部勘探開發(fā)，側(cè)鉆開窗點(diǎn)也越來(lái)越深[8]，每起下一趟鉆的作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)，成本高。為了降本增效，本文提供了一趟鉆開窗側(cè)鉆工藝技術(shù)。

1 機(jī)械一體式開窗側(cè)鉆技術(shù)

1.1 工具原理

機(jī)械一體式開窗側(cè)鉆工具(如圖1)主要由銑錐、剪切螺栓、斜向器、連接銷軸、地錨等組成。主要工作過(guò)程如下：首先，將工具下放到具體套管開窗位置后，上提工具1 m以上實(shí)現(xiàn)軌道換向，使摩擦塊換至低軌道，下放鉆具，摩擦塊帶動(dòng)錐體推動(dòng)地錨上的卡瓦外伸，吃入并錨定在套管上，實(shí)現(xiàn)坐封；其次，下放鉆具至一定鉆壓，剪斷復(fù)式銑錐與導(dǎo)斜體的連接銷釘，實(shí)現(xiàn)銑錐與斜向器的分離，從而不用起下鉆更換銑錐，可直接加壓進(jìn)行套管開修窗作業(yè)。

圖1 機(jī)械一趟鉆側(cè)鉆開窗工具

1.2 主要優(yōu)點(diǎn)

該工具的優(yōu)點(diǎn)有：(1)采用機(jī)械式坐封，與液壓式相比可以多次錨定與解封，能夠根據(jù)井下狀況進(jìn)行調(diào)整；(2)與常規(guī)斜向器相比，可至少減少一趟起鉆、下鉆，完成工具坐封后直接進(jìn)行開窗與修窗；(3)在深井中進(jìn)行開窗側(cè)鉆，可以提高側(cè)鉆效率，降低作業(yè)周期。

1.3 主要技術(shù)參數(shù)

機(jī)械一體式開窗側(cè)鉆工具主要技術(shù)參數(shù)見表1，其建議施工技術(shù)參數(shù)見表2。

表1 工具參數(shù)

表2 施工參數(shù)

1.4 施工工藝

機(jī)械一體式開窗側(cè)鉆的施工過(guò)程主要有：

(1)通過(guò)上提下方鉆具帶動(dòng)卡瓦外伸，斜向器坐封；

(2)工具固定在指定位置后，銑錐開始旋轉(zhuǎn)，與斜面分離，開始開窗工作；

(3)開窗完成后，利用一體式工具對(duì)窗口進(jìn)行打磨修整；

(4)完成修窗后，取出銑錐，改換鉆頭繼續(xù)鉆進(jìn)。

1.5 施工注意問(wèn)題

機(jī)械一體式開窗側(cè)鉆的施工過(guò)程中需要注意的主要問(wèn)題有：

(1)施工前檢查套管內(nèi)徑，防止套管變形、結(jié)垢等造成卡鉆；

(2)一體式工具下井前，應(yīng)通鉆桿內(nèi)眼，保證鉆桿內(nèi)無(wú)雜物，以免影響施工；

(3)均勻控制下鉆，不得猛起猛放：下鉆時(shí)上提鉆具不得超過(guò)0.5 m，如工具遇阻可以立即上提鉆具1.5 m，使軌道換向，卡瓦回收即可正常下鉆；

(4)銑錐開窗過(guò)程中，送鉆應(yīng)平穩(wěn)，參照建議參數(shù)施工；

(5)開窗時(shí)，如若同一點(diǎn)在長(zhǎng)時(shí)間磨銑無(wú)進(jìn)尺，則考慮改變磨銑參數(shù)。

2 老井側(cè)鉆方案與施工

以華北油田泉××井為例，該井構(gòu)造位置在冀中坳陷廊固凹陷固安-舊州構(gòu)造帶泉241斷塊，位于河北省廊坊市廣陽(yáng)區(qū)舊州鄉(xiāng)南寺垡村東南160 m。該老井于2006年3月完井，于2018年11月檢測(cè)到1780.0～1790.0 m井段套變，最小通徑為104 mm，隨后磨銑修復(fù)套管，在修復(fù)過(guò)程中套管發(fā)生嚴(yán)重變形，決定側(cè)鉆。

2.1 老井基本情況

泉××井老井完鉆井深1820 m，井深1800 m處井斜最大，最大井斜1.2°，方位為246°。

如圖2所示，老井表層套管為D273.1 mm×116.35 m，油層套管為D139.7 mm×1819.5 m(鋼級(jí)J55、壁厚7.72 mm、通徑121.08 mm)，水泥返深955 m，固井質(zhì)量合格。

圖2 泉××老井井身結(jié)構(gòu)

2.2 側(cè)鉆點(diǎn)選擇

泉××井側(cè)鉆點(diǎn)位置選擇在(1582±1)m處，施工中可根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)調(diào)整側(cè)鉆點(diǎn)。選擇理由：位于D139.7 mm(鋼級(jí)J55、壁厚7.72 mm、通徑121.08 mm)套管本體中部，避開套管接箍及扶正器，該井段固井質(zhì)量合格。

2.3 側(cè)鉆軌道設(shè)計(jì)

泉××井側(cè)鉆軌道設(shè)計(jì)剖面如表3所示。根據(jù)側(cè)鉆設(shè)計(jì)，下入開窗側(cè)鉆工具，從1582 m開始開窗側(cè)鉆，35 m段長(zhǎng)內(nèi)井斜由0.86°增至2.86°，方位從304.79°調(diào)整至104.45°。

表3 側(cè)鉆軌道設(shè)計(jì)

2.4 鉆具組合

開窗鉆具組合：D120.65 mm一體式工具+鉆具浮閥+ D73 mm加重鉆桿+ D73 mmDP

鉆進(jìn)鉆具組合：D120.65 mm鉆頭+D95 mm單彎螺桿(1.25°)+D88.9 mmNDC +D73 mm加重鉆桿+鉆具浮閥+D73 mm鉆桿

2.5 現(xiàn)場(chǎng)施工

華北油田泉××井中采用了一套機(jī)械式TDXQ-114一體開窗工具。

(1)下入工具：鉆具組合形式為120.65 mm一體式工具+轉(zhuǎn)換接頭+鉆鋌6根+轉(zhuǎn)換接頭+定向接頭+鉆桿，下鉆過(guò)程順利，無(wú)遇阻。

(2)斜向器坐封：完成定向后，上提鉆具1.5 m后下壓100 kN剪斷銷釘，坐封完成，上提鉆具至原懸重，開轉(zhuǎn)盤試轉(zhuǎn)3圈無(wú)反轉(zhuǎn)。

(3)磨銑開窗：初始鉆壓<5 kN、鉆速30～40 r/min，逐步增加鉆壓至30～50 kN、鉆速50～70 r/min。

(4)修窗：開窗完成后進(jìn)行3 h修窗作業(yè)，上提下放無(wú)遇阻，驗(yàn)收合格后起鉆。

3 側(cè)鉆效果與分析

3.1 側(cè)鉆效果

表4為機(jī)械一體式開窗側(cè)鉆技術(shù)和老式斜向器側(cè)鉆技術(shù)的開窗數(shù)據(jù)。

表4 開窗數(shù)據(jù)

注：表4中五口井開窗側(cè)鉆套管相同，套管參數(shù)為：外徑139.7 mm，壁厚7.72 mm，剛級(jí)J55。

由表4可知，機(jī)械一體式開窗側(cè)鉆技術(shù)先后在泉××井、容熱××井、趙××井進(jìn)行了施工，三口井均一次開窗成功，成功率100%。機(jī)械一體式開窗平均定位時(shí)間0.59 h，平均起下鉆時(shí)間8 h，平均磨銑開窗用時(shí)9.23 h，總開窗時(shí)間平均約為17.82 h。與老式斜向器側(cè)鉆相比(開窗側(cè)鉆點(diǎn)相近)，開窗節(jié)約時(shí)間11.1 h，節(jié)約時(shí)間比為38.4%。

3.2 效果分析

為了確認(rèn)是否形成了新的井眼，需要利用軌道設(shè)計(jì)軟件對(duì)實(shí)鉆軌跡與老井進(jìn)行防碰掃描計(jì)算，以泉××井為例，其結(jié)果見表5。

表5 泉××井防碰計(jì)算

由表5可知，側(cè)鉆鉆進(jìn)至1702 m兩井眼相距10.45 m，即表明形成了新的井眼，側(cè)鉆成功。

4 結(jié)論

(1)開窗側(cè)鉆點(diǎn)選擇在固井質(zhì)量好的井段，避開套管接箍及扶正器，為成功開窗側(cè)鉆創(chuàng)造基礎(chǔ)條件。

(2)設(shè)計(jì)側(cè)鉆方案時(shí)盡量將斜向器朝向下井壁方向，有利于降低側(cè)鉆施工難度，增加側(cè)鉆的成功率。

(3)在華北油田數(shù)口井中使用了機(jī)械一體式開窗工具，其比普通斜向器開窗平均節(jié)約11.1 h、約占38.4%。該一體式開窗工具的成功應(yīng)用，為老井開窗側(cè)鉆提供借鑒與指導(dǎo)意義。