超短半徑水平井技術(shù)研究與應(yīng)用

崔樹建

（大慶鉆探工程公司鉆井工程技術(shù)研究院，黑龍江大慶 163413）

20世紀(jì)70年代末期美國的鉆井服務(wù)公司開發(fā)了可以大幅度降低鉆井成本、提高老井改造效率的超短半徑水平井鉆井工藝技術(shù)，為老井挖潛增效提供了更多的技術(shù)支持。

為了降低大慶油田持續(xù)開采的成本壓力，從2009年起，大慶油田開始了超短半徑水平井的應(yīng)用技術(shù)研究，截止目前，超短半徑水平井已經(jīng)成為挖潛增效的重要技術(shù)手段之一，已經(jīng)在大慶油田開始規(guī)?；茝V應(yīng)用。本文介紹了超短半徑水平井的技術(shù)特點(diǎn)，然后以源X井為例，介紹了超短半徑水平井在大慶油田的應(yīng)用情況。

1 超短半徑水平井特點(diǎn)

超短半徑水平井鉆井工藝首先使用復(fù)合開窗工具在原有的套管壁上進(jìn)行開窗作業(yè)，然后使用柔性鉆桿來完成高造斜率的鉆井施工作業(yè)。超短半徑水平井的曲率半徑遠(yuǎn)小于常規(guī)水平井，具有成本低、施工周期短和開采效率高等優(yōu)勢。此外，由于超短半徑水平井的井眼曲率小，靶前位移遠(yuǎn)小于常規(guī)的水平井，可在同一套管內(nèi)鉆出多個(gè)分支井，挖潛效率更高[1-3]。

2 開窗側(cè)鉆開窗階段施工工藝研究

2.1 鉆具組合

（1）進(jìn)行通徑施工階段：鉆桿+鉆鋌+通徑規(guī)；

（2）進(jìn)行刮壁作業(yè)階段：鉆桿+鉆鋌+套管刮削器；

（3）下入斜向器階段：鉆桿+陀螺定位接頭+斜向器；

（4）磨銑開窗階段：鉆桿+鉆鋌+銑錐。

2.2 施工過程

（1）通徑施工階段：①首先將通徑施工階段的鉆具組合下鉆到開窗點(diǎn)以下的指定位置，并進(jìn)行井深的校對；②下鉆過程中，每下入指定鉆桿數(shù)，需上提下放鉆柱1次，來活動(dòng)鉆具，并觀察懸重的變化情況；③當(dāng)通徑規(guī)在套管內(nèi)有變化時(shí)要注意分析和觀察發(fā)生變化的原因；④下入指定位置后，進(jìn)行鉆井液置換，將井筒內(nèi)置換出來的含油污水回收到污水罐車內(nèi)，避免井筒內(nèi)污水污染鉆井液；⑤井眼清洗干凈后起鉆清潔鉆具，然后更換鉆具組合，準(zhǔn)備下一步施工[4-5]。

（2）刮壁作業(yè)階段：①將鉆具管串下放到待開窗位置；②將套管刮削器在開窗位置上下5m處反復(fù)上提下放鉆具；③清洗循環(huán)井筒干凈后起鉆準(zhǔn)備下一步施工。

（3）斜向器下入階段：①連接好鉆具組合；②將斜向器下入指定的套管位置，下鉆過程中注意觀察鉆柱懸重變化并及時(shí)記錄；③下鉆時(shí)遇到套管尺寸變化處時(shí)要加強(qiáng)觀察，避免卡阻現(xiàn)象的發(fā)生；④下鉆到預(yù)定開窗位置后，陀螺儀測斜向器方向，調(diào)整斜向器至指定方位；⑤進(jìn)行開泵憋壓作業(yè)，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定壓力并使壓降小于設(shè)定值；⑥丟手送入工具，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)至制定圈數(shù)，觀察泵壓下降至指定壓力，此時(shí)，可下放鉆具加壓一定噸數(shù)來確認(rèn)斜向器是否座住，確認(rèn)后起出送入工具；⑦起鉆準(zhǔn)備下一步施工[6-7]。

（4）磨銑開窗作業(yè)階段：①按鉆具組合設(shè)計(jì)連接銑錐；②下鉆到斜向器頂端之上，開泵循環(huán)，記錄不同排量的泵壓；③井筒循環(huán)干凈后，下放鉆具，探測魚頭的具體位置并進(jìn)行記錄；④起鉆校對指重表；⑤緩慢下放至斜向器頂部，開始開窗磨銑作業(yè)；⑥在磨銑完斜面進(jìn)尺進(jìn)入地層后，確保銑錐全部進(jìn)入地層，開窗結(jié)束，記錄井深；⑦活動(dòng)鉆具修整窗口；⑧完成全部開窗作業(yè)工序后，井眼循環(huán)至清潔；⑨當(dāng)開窗銑錐起到地面，評估開窗銑齒狀況，評估是否需要重新修整窗口。

3 超短半徑水平井現(xiàn)場應(yīng)用實(shí)例

3.1 源X井老井地質(zhì)情況

源X井隸屬于頭臺(tái)油田管轄，于2007年5月投產(chǎn)，初期日產(chǎn)油2.8t，目前日產(chǎn)油0.5t，分別于2008年和2015年進(jìn)行過壓裂改造。從數(shù)值模擬結(jié)果看，該井在NE150°～180°左右方向剩余油富集。

3.2 超短半徑水平井施工設(shè)計(jì)

（1）方位角選擇。根據(jù)源X井的井網(wǎng)分布情況及周邊油井含水情況，結(jié)合數(shù)值模擬結(jié)果，確定側(cè)鉆方位角為NE160°。

（2）軌跡設(shè)計(jì)。源X井預(yù)測采出半徑約為55m。該井補(bǔ)心海拔134.2m，水平鉆孔目的層有效厚度測深1497～1501m，目的層預(yù)計(jì)鉆進(jìn)方向地層上傾，傾角2.0°，水平段鉆進(jìn)平均井斜角為92°，考慮周邊已有的水驅(qū)通道，側(cè)鉆距離建議小于125m，即水平段沿油層鉆進(jìn)100m左右，現(xiàn)場工藝滿足的情況下，盡量達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

3.3 工程設(shè)計(jì)

3.3.1 井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)表見表1。

表1 源X井井身結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)表

3.3.2 軌道設(shè)計(jì)（見表2）

表2 源X井軌道設(shè)計(jì)表

3.4 施工情況

2020年7月18日，在完成前期的輔助工作后開始進(jìn)行開窗作業(yè)，開窗鉆具組合為：?120mm銑錐+?104.8mm鉆鋌（8根）+?73mm鉆桿。開窗作業(yè)結(jié)束后，循環(huán)井筒，待循環(huán)干凈后起鉆更換造斜段鉆具組合。完成造斜段施工后下入水平段鉆具組合。在整個(gè)施工過程中，克服了超短半徑水平井因井眼曲率小帶來的高摩阻和高扭矩問題，順利完成了造斜段和水平段施工，達(dá)到了鉆井施工目的。該井使用了防砂篩管進(jìn)行完井，為延長開采期限和后期的修井作業(yè)提供了良好的基礎(chǔ)。該井施工鉆井參數(shù)見表3。

4 結(jié)論和建議

（1）超短半徑水平井與常規(guī)水平井相比具有投資小、鉆井周期短等優(yōu)點(diǎn)，通過在老井基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，大幅度降低了鉆井施工投入的成本。

（2）由于超短半徑水平井的井眼曲率小，靶前位移遠(yuǎn)小于常規(guī)的水平井，可在同一套管內(nèi)鉆出多個(gè)分支井，挖潛效率更高。

（3）超短半徑水平井的施工工藝是保障鉆井施工順利實(shí)施的前提條件，結(jié)合以往的施工經(jīng)驗(yàn)，本文給出了開窗側(cè)鉆工藝中通徑作業(yè)、刮壁作業(yè)、下入斜向器和磨銑開窗的詳細(xì)步驟。

表3 源X井施工參數(shù)

（4）超短半徑水平井可以將產(chǎn)量顯著下降的直井經(jīng)技術(shù)改造后變?yōu)樗骄蠓忍岣吡死暇男褂兔娣e，尤其適用于“三低”儲(chǔ)層，從而使難采儲(chǔ)層的產(chǎn)量得到進(jìn)一步的提升，對大慶油田的持續(xù)開發(fā)具有重要的意義。