華北油田潛山井安探2x1井套管開窗側(cè)鉆技術(shù)

康志馨 左銘 甘惠娟

摘要：應(yīng)用套管開窗側(cè)鉆技術(shù)對老井進(jìn)行改造，可以有效節(jié)省鉆井投資成本，可對老井未開發(fā)區(qū)域進(jìn)行進(jìn)一步的開發(fā)和利用。本文詳細(xì)介紹了安探2x1在177.8mm套管內(nèi)開窗側(cè)鉆鉆完井技術(shù)，包括套管鉆塞通刮一體工具的應(yīng)用、一體式導(dǎo)斜器套管開窗技術(shù)、側(cè)鉆鉆井技術(shù)、KCL復(fù)合有機(jī)鹽鉆井液技術(shù)、127mm尾管完井技術(shù)。該井作為楊稅務(wù)潛山第一口177.8mm套管開窗側(cè)鉆井，防塌、防漏、小井眼防卡等綜合技術(shù)的集成應(yīng)用，實現(xiàn)了石炭二疊系與奧陶系地層同一裸眼施工的重大突破，順利的交井，為楊稅務(wù)同類型的井施工積累了寶貴經(jīng)驗，為該地區(qū)今后施工方案的優(yōu)化進(jìn)行了成功的探索。

關(guān)鍵詞：套管開窗側(cè)鉆;安探2x1;潛山;鉆井技術(shù);鉆井液;井身結(jié)構(gòu)

楊稅務(wù)潛山為“常壓超高溫非均質(zhì)塊狀凝析氣藏”是渤海灣地區(qū)埋藏最深、單個潛山油氣資源規(guī)模最大和工程實施難度最大的潛山，潛山整體含油氣，幅度大，控制含油面積58km2。華北油田在楊稅務(wù)潛山西高點成功完成了安探1井鉆探任務(wù)，安探1井在奧陶系獲日產(chǎn)氣40.89×104m3、日產(chǎn)油71.16m3的高產(chǎn)油氣流，實現(xiàn)廊固超高溫深潛山預(yù)探的重要突破。華北油田為進(jìn)一步開發(fā)冀中坳陷廊固凹陷楊稅務(wù)潛山內(nèi)油氣藏又相繼完成了安探2x井、安探3井、安探4x井、安探5x井、安探6井，安探101X井和安探501X井等6口井的鉆井勘探。安探3井發(fā)現(xiàn)新含油氣層系，試油獲高產(chǎn)。但安探2x井沒有獲得較好的開發(fā)效果，安探2x井完井后，在奧陶系分別進(jìn)行過兩次酸化壓裂，第一層是上馬家溝組和下馬家溝組聯(lián)合壓裂，井段為5287.4～5445.4m，第二層是峰峰組，壓裂井段4890～5004m，兩次酸化壓裂求產(chǎn)后沒有獲得較好的油氣產(chǎn)量，油氣產(chǎn)量無法實現(xiàn)工業(yè)配產(chǎn)。華北油田公司組織專題會議，重新對安探2x井儲層進(jìn)行論證，對在177.8mm套管內(nèi)進(jìn)行開窗的可行性進(jìn)行論證，經(jīng)論證對安探2x井177.8mm套管進(jìn)行開窗側(cè)鉆是可行的。如實施成功，可達(dá)到節(jié)省鉆井投資成本、利用現(xiàn)有老井進(jìn)行后續(xù)開發(fā)的目的，為楊稅務(wù)潛山井探索新的開發(fā)途徑[1-3]。

1 地質(zhì)環(huán)境與工程施工難點分析

1.1地質(zhì)簡介

安探2x1井所鉆地層主要為石炭二疊系和奧陶系，其中地層分層和巖性見表1。

1.1井身結(jié)構(gòu)

安探2x井采用4開井身結(jié)構(gòu)，339.7mm下深400m封固平原松散地層。244.5mm技術(shù)套管下深3000m為鉆開石炭二疊系地層提供條件。177.8mm套管下深4873m座進(jìn)奧陶系潛山3m，為四開實現(xiàn)奧陶系專打提供條件。四開使用152.4mm鉆頭鉆進(jìn)至5899m完鉆，127mm尾管下深5896m，127mm尾管懸掛器位置4615m，尾管固井。177.8mm壁厚11.51mm套管從2844m回接至井口。

安探2x1井設(shè)計在177.8mm套管4406m處進(jìn)行開窗側(cè)鉆，預(yù)計4902m進(jìn)入奧陶系潛山，井斜390，位移570m，比安探2x井在進(jìn)入潛山是的位移大132m，設(shè)計完鉆井深6040m，井斜390，井底位移1290m，比安探2X井井底位移大490m。完鉆后下入127mm套管，懸掛器位置4200m，尾管固井，尾管試壓合格后127mm套管回接到井口。安探2x1井設(shè)計井身結(jié)構(gòu)見圖1。

2 施工難點

（1）同一開次鉆進(jìn)石炭二疊系及奧陶系地層，鉆井液密度需要兼顧兩個壓力系數(shù)的地層，安全密度難以確定。可能會發(fā)生：①石炭二疊系煤層、炭質(zhì)泥巖和泥巖的垮塌;②奧陶系漏失。

（2）177.8mm回接套管壁厚11.51mm，使用151mm鉆頭側(cè)鉆，井眼小，裸眼段長，泵壓高，排量受限，井眼清潔難度大。

（3）深部地層定向及穩(wěn)斜段調(diào)整軌跡控制困難。

（4）石炭二疊系地層井壁穩(wěn)定性差，防塌、防塌卡難度大。

（5）井底溫度高，靜溫達(dá)200度，需要良好的鉆井液高溫穩(wěn)定性和定向儀器保障能力。

（6）安探2x井在4890-5004m進(jìn)行過大型酸壓，壓裂裂縫可能延伸到本井，造成嚴(yán)重漏失及井壁失穩(wěn)。

（7）石炭-二疊系存在泥巖垮塌、煤層掉塊、漏失等復(fù)雜情況，易發(fā)生環(huán)空憋堵和漏失，下127mm完套管，套管接箍143mm與151mm井眼環(huán)空間隙小建立循環(huán)困難，固井質(zhì)量難以保證。

3 鉆井技術(shù)

3.1 井筒前期準(zhǔn)備

（1）下光鉆桿至4600m，循環(huán)洗井，使用清水替出井筒內(nèi)的氯化鈣溶液。在4400-4600m井段打水泥塞，封固4400米以下井眼。

（2）拆甩井下采油井口，按照設(shè)計安裝側(cè)鉆井口，并對套管試壓20兆帕合格，對井口封井器器組按照設(shè)計試壓，達(dá)到側(cè)鉆條件。

3.2 177.8mm套管開窗技術(shù)

3.2.1 鉆塞、套管通刮洗

安探2x1井使用套管鉆塞通刮一體工具，進(jìn)行鉆塞、套管通刮洗。套管鉆塞通刮一體工具工作原理：工具在收縮狀態(tài)下入井可進(jìn)行鉆塞作業(yè);套管刮壁時，先投球?qū)⒅行墓茕N釘剪斷后下行，泥漿通道打開，液壓活塞將葉片推靠套管壁進(jìn)行刮壁清理除垢作業(yè)，清除套管內(nèi)壁上的水泥、沙土等其他附著物。一趟起下鉆即可完成先鉆塞后刮壁（先刮后刷）作業(yè)。

施工中采用Φ151mmPDC鉆頭+177.8mm套管鉆塞通刮一體工具，下鉆至4400m處探到水泥塞面，利用工具在收縮狀態(tài)下入井進(jìn)行鉆塞作業(yè)，鉆修塞至4410m，靜承壓150KN合格，充分循環(huán)洗井。投球蹩壓打開工具葉片，使工具葉片推靠至套管壁，在4300-4410m井段套管壁進(jìn)行反復(fù)刮壁，清理套管壁附著物，下鉆至4410m充分循環(huán)出從套管壁上刮下的附著物，保證套管開窗側(cè)鉆工具懸掛處套管壁清潔，保證能正常座掛。本井使用177.8mm套管鉆塞通刮一體工具，實現(xiàn)了鉆塞和套管刮壁一趟鉆高效完成，節(jié)省了施工時間。

3.2.2 套管開窗

安探2x1井使用一體式導(dǎo)斜器開窗工具進(jìn)行開窗側(cè)鉆。一體式導(dǎo)斜器開窗工具由導(dǎo)斜部分、座封部分、銑磨部分組成。其工作原理為：將工具下放到具體套管開窗位置后，上提工具1m以上實現(xiàn)軌道換向，使摩擦塊換至低軌道，下放鉆具，摩擦塊帶動錐體推動卡瓦外伸，吃入并錨定在套管上，下放至一定鉆壓，剪斷復(fù)式銑錐與導(dǎo)斜體的連接銷釘，開始開窗，從而實現(xiàn)座封、開窗、磨銑一體解決。

施工中采用Φ150mm一體式斜向器套管開窗工具+Φ120mm鉆鋌×3根+Φ101.6mm加重鉆桿×24根+Φ101.6mm 鉆桿鉆具組合。將Φ150mm一體式導(dǎo)斜器開窗工具輸送到4405m，采用陀螺測斜儀定向?qū)⒐ぞ吖ぞ呙鏀[至設(shè)計方位60，投球，開泵憋壓座掛工具，為后續(xù)的定向施工創(chuàng)造條件。座掛后，下放150KN鉆壓，剪斷復(fù)式銑錐與導(dǎo)斜體的連接銷釘，開始開窗。開窗磨銑作業(yè)，鉆壓5-30KN、轉(zhuǎn)速30-60r/min、排量10L/s。開窗完成后，鉆入地層3m，使用開窗銑錐在窗口位置上下旋轉(zhuǎn)，對窗口進(jìn)行反復(fù)修整，保證窗口的規(guī)整和圓滑。起鉆后檢查開窗銑錐，銑錐尺寸不小于151mm，完成開窗以及修窗施工。本井一趟鉆在4405m處實現(xiàn)斜向器座封、177.8mm套管開窗、磨銑修窗工作，整個作業(yè)僅用時1.5天完成，套管開窗窗口規(guī)整圓滑，斜向器工具面與設(shè)計側(cè)鉆方位吻合，為后續(xù)的安全施工提供了保障。

3.3 側(cè)鉆鉆進(jìn)技術(shù)

套管開窗完成以后開始側(cè)鉆井段的施工。安探2x1井側(cè)鉆設(shè)計軌跡為4420m至4650m井斜由160增至390，4650m以后井段390穩(wěn)斜至井底。從4405m到4902m地層為石炭二疊系地層，4902m至井底為奧陶系地層。側(cè)鉆施工中時要解決卡鉆、小井眼深部定向軌跡控制困難、井眼清潔、井漏、套管防磨、鉆具事故等問題。施工中主要采取了以下措施，保證了施工的順利。

鉆具組合：Φ151mmPDC鉆頭+Φ120mm單彎螺桿（1.250）+鉆具浮閥+MWD+Φ120mm無磁鉆鋌×2根+Φ101.6mm加重鉆桿×15根+Φ120mm隨鉆震擊器+Φ101.6mm加重鉆桿×9根+101.6mm鉆桿

鉆井參數(shù)：鉆壓30-60KN，排量14-16l/s，轉(zhuǎn)速40-60rpm+螺桿。

（1）從工具上進(jìn)行優(yōu)選，從設(shè)備上進(jìn)行保證，保障施工安全。優(yōu)選帶倒劃眼功能的PDC鉆頭和直棱扶正器螺桿，提高鉆具防卡能力。優(yōu)選101.6mm大水眼、雙臺階密封鉆桿，有效降低鉆具壓耗，提高鉆具的抗扭能力。選用抗溫超1800的螺桿和定向儀器，保證工具和測斜儀器的穩(wěn)定性。在鉆具中每100米加裝一個減磨接頭，減少鉆桿對套管的損傷。地面高壓管匯和鉆井泵進(jìn)行52MPa升級改造，保證設(shè)備能滿足高泵壓施工。配置70型頂驅(qū)，做好扭矩控制，提高預(yù)防和處理卡鉆的能力。

（2）軌跡控制上，全井段采用抗高溫隨鉆測斜儀器監(jiān)測和跟蹤井眼軌跡，按照設(shè)計預(yù)測和調(diào)整井眼軌跡，及時對測斜數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計和處理，保證軌跡與設(shè)計的吻合和準(zhǔn)確入靶。

（3）在炭質(zhì)泥巖、煤層以及泥巖等垮塌施工時降低排量至12L/S，避免長時間大排量在特殊巖性地層循環(huán)，避免嚴(yán)重沖蝕井壁，避免造成易塌段井壁坍塌。

（4）起下鉆至煤層等易塌泥巖或特殊巖性段阻卡，通過上下活動鉆具方式通過阻卡段，然后選擇穩(wěn)定井段進(jìn)行處理，避免在易塌井段反復(fù)劃眼造成井下情況更加復(fù)雜。

（5）所鉆奧陶系是主要目的層，目的層的油氣藏是以白云巖、灰?guī)r和裂縫為主。鉆進(jìn)過程中，如出現(xiàn)放空，蹩鉆等現(xiàn)象應(yīng)立即停止鉆進(jìn)，停頂驅(qū)將鉆具提離井底。

3.4 鉆井液技術(shù)

安探2x1井在同一開次鉆進(jìn)石炭二疊系及奧陶系地層，需要兼顧兩個壓力系數(shù)的地層，安全密度難以確定，可能會發(fā)生石炭二疊系炭質(zhì)泥巖、煤層以及泥巖垮塌，奧陶系地層的漏失，本井鉆井液技術(shù)的有效運(yùn)用，保證了施工的安全，具體技術(shù)措施如下：

（1）本井段優(yōu)選KCL復(fù)合有機(jī)鹽鉆井液體系，控制鉆井液密度1.35-1.37g/cm3。

（2）施工中用好固控設(shè)備，控制固相含量、含砂量和膨潤土含量。

（3）定期檢測氯離子含量，及時補(bǔ)充8-10%KCl膠液，使KCl在鉆井液體系中含量不低于8%，氯根含量不低于40000mg/l，有機(jī)鹽含量不低于10%。

（4）加入0.2-0.3%聚胺抑制劑，進(jìn)一步提高復(fù)合有機(jī)鹽鉆井液的抑制性。

（5）使用KJAN、WFT-108、1.5%NPAN-2、0.5%WNP-1、磺酸鹽共聚物 DSP-2降低鉆井液濾失量，控制API失水小于3.0ml，高溫高壓失水小于9.0ml。

（6）使用提切劑、PAC-HV改善鉆井液懸浮攜帶能力。鉆井液粘度、切力偏低時，用PAC-HV或預(yù)水化膨潤土漿進(jìn)行調(diào)節(jié)，提高鉆井液動塑比，加強(qiáng)井眼凈化作用。鉆井液粘度、切力偏高時，用KJAN、WFT-108等處理劑的混合稀膠液控制，以保持鉆井液的穩(wěn)定性。石炭-二疊系控制鉆井液粘度70-80s，減輕液流對井壁的沖刷，并提高攜巖效果。鉆進(jìn)至奧陶系后，加足抗高溫鉆井液材料，及時檢測鉆井液性能變化，補(bǔ)充DSP-2、PAC-HV，控制粘度80-90s，保持鉆井液高溫穩(wěn)定性，提高鉆井液攜帶能力。

（7）鉆至煤層、炭質(zhì)泥巖等特殊巖性前，加入乳化瀝青、瀝青粉、化學(xué)固壁劑、膠束封堵劑等高效封堵防塌材料，提高體系封堵防塌能力。

（8）視鉆進(jìn)地層巖性情況，及時加入細(xì)目鈣、LK-4，增強(qiáng)鉆井液的隨鉆防漏能力。使用高效防粘卡潤滑劑、RH-8501，提高鉆井液的潤滑性，配合固體潤滑劑，降低摩阻系數(shù)。

4 應(yīng)用效果

（1）安探2x1井于4405m處在177.8mm套管開窗，4907m進(jìn)入潛山，5930m完鉆，完鉆垂深5600m，最大井斜42.150，水平位移1172.05m，井底靜止溫度1950。防塌、防漏、小井眼防卡等綜合技術(shù)的集成應(yīng)用，保證了施工的順利，全井安全無事故。

（2）KCL復(fù)合有機(jī)鹽鉆井液體系和合理的鉆井液密度使用，保證了石炭二疊系炭質(zhì)泥巖、煤層以及泥巖的穩(wěn)定，奧陶系地層沒有發(fā)生漏失。

（3）127mm尾管順利下至預(yù)定深度，開泵循環(huán)順利，未發(fā)生環(huán)空蹩堵，尾管固井順利，固井質(zhì)量合格。

5 結(jié)論和認(rèn)識

（1）177.8mm套管鉆塞通刮一體工具和一體式導(dǎo)斜器開窗工具的應(yīng)用，有效的提高了開窗前的井眼準(zhǔn)備和套管開窗速度，節(jié)省了施工周期。

（2）KCL復(fù)合有機(jī)鹽鉆井液體系和合理的鉆井液密度使用，解決了石炭二疊系炭質(zhì)泥巖、煤層以及泥巖垮塌和奧陶系地層漏失的問題，保證了井下施工的安全。

（3）安探2x1井7寸套管開窗井，同一開次鉆進(jìn)石炭二疊系及奧陶系地層，該井的順利實施，為楊稅務(wù)同類型的井施工積累了寶貴經(jīng)驗。

（4）安探2x1井施工的順利完成，為楊稅務(wù)地區(qū)今后施工方案的優(yōu)化進(jìn)行了成功的探索。

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