27開窗側(cè)鉆水平井技術.doc

中原油田套管開窗側(cè)鉆水平井技術吳華強（中原石油勘探局鉆井工程技術研究院 河南 濮陽 457001）摘要：本文簡要介紹了濮城油田的地質(zhì)條件和套管開窗側(cè)鉆水平井的應用背景，詳細介紹了濮城油田的側(cè)鉆水平井現(xiàn)場施工技術和篩管完井工藝，為中原油田全面推廣套管開窗側(cè)鉆水平井技術積累了經(jīng)驗。主題詞：中原油田 套管開窗 側(cè)鉆 中半徑水平井 篩管完井 濮城油田近年來，我院技術人員圍繞套管開窗側(cè)鉆水平井的技術難點，開展了專項技術攻關和現(xiàn)場實踐，成功地在濮城油田實施了5口套管開窗側(cè)鉆水平井，形成了一套相對成熟的小井眼開窗側(cè)鉆水平井鉆井技術。1 應用背景1.1 地質(zhì)特點 經(jīng)過二十多年的勘探開發(fā)，中原油田濮城油田采出程度達到了28.85%，已整體進入高含水開發(fā)后期，井網(wǎng)控制區(qū)主力層已嚴重水淹，剩余油主要分布在物性相對較差的二三類儲層、近斷層滯留區(qū)、斷塊復雜帶、大厚層韻律變化段和平面注采不完善區(qū)。由于油田井網(wǎng)密度大，依靠打直井來增加控制、動用儲量、提高采收率的經(jīng)濟效益越來越差。而在濮城油田現(xiàn)有油水井中，有313口井況損壞，共損失水驅(qū)控制儲量1646104t、水驅(qū)動用儲量742104t、減少可采儲量143104t；有156口井低產(chǎn)低效。這些低產(chǎn)低效井和事故井為我們實施開窗鉆水平井挖潛、降低調(diào)整技改投入、提高單井產(chǎn)能和調(diào)整技改經(jīng)濟效益創(chuàng)造了條件。1.2 開窗側(cè)鉆水平井的技術優(yōu)勢實施開窗側(cè)鉆水平井挖潛具有以下四個方面的優(yōu)點：1）與普通側(cè)鉆定向井、新鉆直井相比，開窗側(cè)鉆水平井單井控制可采儲量大、產(chǎn)量高、投資效益高； 2）與直井及水平井比較，側(cè)鉆水平井布井靈活，有利于充分控制、動用油藏剩余油，提高采收率；3）與水平井比較，在同等增儲增產(chǎn)效果下，側(cè)鉆水平井具有鉆井投資較少、風險降低、回收短的優(yōu)勢；4）充分利用現(xiàn)有的油水井資源、井場和地面設施，提高資源利用效率。2.側(cè)鉆水平井鉆井工藝2.1井筒準備用118mm銑錐通徑、修套；鉆水泥塞至預計側(cè)鉆點深度以上30-50m，加壓150kN作水泥承壓試驗；套管試壓15MPa。2.2放置斜向器近年來，卡瓦座封式斜向器系列開窗工具已在139.7mm套管開窗中廣泛應用。中原油田濮城油田側(cè)鉆水平井的套管開窗方式主要是卡瓦座封式斜向器開窗。斜向器組合：118mm斜向器+送斜器+定向直接頭+73mm鉆桿，置斜向器斜尖位置于側(cè)鉆點處；采用陀螺測斜儀進行斜向器定向，開泵打壓座封。為了保證斜向器在施工過程中不發(fā)生轉(zhuǎn)動或下移，側(cè)鉆水平井都對斜向器進行水泥封固，保證安全。23 開窗、修窗2.3.1 鉆具組合：118mm開窗銑錐+105mm鉆鋌2根+89加重鉆桿12根+73mm鉆桿，2.3.2 作業(yè)參數(shù)：鉆壓：5-40kN，排量：8-10L/s，轉(zhuǎn)速：30-80r/min；2.3.3開窗過程中，應根據(jù)不同的階段、返出鐵屑的大小和形狀及轉(zhuǎn)盤負荷情況，及時調(diào)整有關參數(shù)，保證開窗一次成功。在銑錐出套管2-5m后，反復修窗到活動鉆具沒有阻、卡現(xiàn)象，認為開窗成功。2.4造斜段施工2.4.1脫離老井眼開窗后裸眼只有2-5m，測斜儀器在套管內(nèi)由于受到磁性影響無法顯示正確的方位讀數(shù)?，F(xiàn)場采用“盲打”鉆進20米以使井眼脫離老井眼。采用以下鉆具組合：118mm鉆頭+95mm直螺桿+105mm鉆鋌2根+89mm加重鉆桿12+73mm鉆桿，轉(zhuǎn)盤雙驅(qū)鉆進。2.4.2 增斜段由于老井筒在造斜點位置已經(jīng)產(chǎn)生了位移，井筒在側(cè)鉆點處的實際方位往往與設計方位存在偏差，因此，增斜段的施工既要增斜又要適當調(diào)整方位。一般選1.25、1.5或1.75單彎螺桿用于定向鉆進。2.4.2.1 鉆具組合：118mm鉆頭+95mm單彎螺桿+89mm無磁承壓鉆桿+73mm斜坡鉆桿+89mm加重鉆桿+73mm鉆桿；2.4.2.2 隨鉆監(jiān)測儀器為： YST-25H有線隨鉆；2.4.2.3 鉆井參數(shù)：排量8-10l/s，泵壓18-20MPa，鉆壓3050kN，2.4.2.4軌跡控制：本段施工的目的是增斜和調(diào)整方位，利用有線隨鉆進行加密測斜，并根據(jù)工具的造斜率，及時調(diào)整螺桿鉆具的規(guī)格，確保中A靶。2.5水平段施工2.5.1鉆具組合：118mm鉆頭+95mm1（1.25）單彎螺桿+ +89mm無磁承壓鉆桿 +73mm斜坡鉆桿+89mm加重鉆桿+73mm鉆桿；2.5.2測斜方式： YST-25H有線隨鉆，泵沖坐鍵；2.5.3鉆井參數(shù)：排量8-10l/s，泵壓18-20MPa，鉆壓3050KN，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速30-40r/min（雙驅(qū)鉆進）2.5.4軌跡控制：本段以雙驅(qū)鉆進為主，實現(xiàn)穩(wěn)斜穩(wěn)方位的效果。在鉆進過程中跟蹤測斜，并根據(jù)井眼軌跡變化情況調(diào)整鉆進方式和螺桿規(guī)格，保證井眼軌跡在靶區(qū)運行。2.6.主要技術措施 水平井鉆進過程中的各個井斜段的巖屑運移情況是不同的，由于鉆井液環(huán)空速度的驅(qū)動作用，在小角度井段很難形成巖屑床。當井斜角由30增加到60時，受重力的影響，巖屑下沉到井壁下側(cè)而形成穩(wěn)定的巖屑床。隨著井斜角的進一步增大，由于巖屑懸浮的影響巖床將變薄。因此最惡劣的工況出現(xiàn)在井斜角3060。在濮城油田施工的側(cè)鉆水平井主要采取了以下措施：（1）優(yōu)選泥漿體系，提高泥漿性能：針對不同地層的地質(zhì)條件，優(yōu)選出不同的泥漿體系，提高其攜砂、潤滑、防塌性能。（2）短起下鉆劃眼：每30-50m進行一次短起下，將鉆屑從井眼中清除出來。（3）增大排量，提高環(huán)空返速：在各種井斜角下，無論使用層流還是紊流，提高泥漿的環(huán)空流速是提高洗井效果的最直接手段。隨著循環(huán)排量的提高，鉆屑床厚度迅速減少，因此，在大斜度井中應保持盡量高的環(huán)空流速。小井眼受泵壓等因素的影響，提高排量受到一定的影響，一般排量保持在8-10l/s。（4）鉆具倒裝：在大斜度井段主要應用斜坡鉆桿與斜坡加重鉆桿，改變鉆具與井壁的接觸狀態(tài)，降低鉆具與井壁之間的滑動摩阻，采用倒裝鉆具組合，即將斜坡鉆桿放在大斜度井段，將加重鉆桿或鉆鋌放在井斜小的井段或直井段，便于傳遞鉆壓。3.側(cè)鉆水平井完井工藝3.1工藝特點：水平井段主要目的層段使用篩管。對于水平段以上油氣層仍可采用套管射孔開采。水平井段不用水泥封固，篩管以上安裝管外封隔器通過封隔器座封來避免水泥漿下沉。篩管與上部管串用盲板或盲管隔開。3.2主要難點：管串結構復雜，使用工具多，對工具質(zhì)量要求可靠性強。3.3 管串結構：88.9 mm套管（帶引鞋）+88.9 mm篩管+88.9 mm套管1根+88.9 mm盲管（板）+88.9 mm套管1根+管外封隔器+壓差式分級注水泥器+88.9 mm浮箍+88.9 mm尾管串+139.788.9 mm液壓式尾管懸掛器+73 mm送入鉆桿3.4技術要點：（1）管串結構中所使用的工具都是液壓控制的，因此，在管串下入過程中必須平穩(wěn)操作，嚴禁猛提猛放，避免因操作過猛產(chǎn)生水擊現(xiàn)象造成工具銷釘提前剪斷，影響后續(xù)工序的實施。（2）下入管串前，上層套管和送入鉆桿必須進行通徑工作，以確保管串的順利下入，尾管順利懸掛和膠塞順利通過送入鉆桿。（3）入井工具要進行準確測量，包括長度、內(nèi)徑、外徑等，并繪制出草圖備用。（4）管串結構入井時應加好扶正器，除了套管本身的扶正作用以外，封隔器、分級箍、懸掛器等工具上下各加入兩只扶正器，并用定位卡固定，以保證下入過程中工具的完好和施工過程中的工具正常使用。（5）小井眼井應用“尾管+篩管”完井工藝時，為避免鉆膠塞困難，固井時可省去鉆桿膠塞和套管膠塞，但固井替漿時要準確計量并提前留有余量，防止替空。（6）篩管和盲板之間、封隔器和盲板之間必須用一根套管隔開。這是因為可以避免鉆盲板時鉆頭損壞篩管和管串結構入井時巖屑或鉆井液中的固體顆粒沉淀堵塞工具內(nèi)通道。（7）管串結構入井時各連接絲扣要使用液壓套管鉗和扭距儀控制好上扣扭距。并且按要求及時灌好鉆井液，避免管內(nèi)掏空過多。（8）復雜井應用“尾管+篩管”工藝前，要充分作好井眼準備，包括：井徑規(guī)則，井眼穩(wěn)定，漏失層預堵提高地層抗破能力，水平井段巖屑攜帶干凈等等，創(chuàng)造良好的施工條件。4.現(xiàn)場應用 近兩年，我院在濮城油田先后施工了濮6-側(cè)平65井、濮側(cè)平16井等5口側(cè)鉆水平井，側(cè)鉆水平井的基本數(shù)據(jù)見表1。表1 濮城油田套管側(cè)鉆水平井的基本數(shù)據(jù)井 號類型井深(m)垂深(m)最大井斜()開窗井深(m)位移(m)最大造斜率/m水平段長(m)濮6-側(cè)平655 1/2套管開窗側(cè)鉆2856.672751.16762503由于地質(zhì)原因水平井完畢后填井該為大斜度定向井。濮1-側(cè)平2395 1/2套管開窗側(cè)鉆26622430.6893.72156254.220.5561濮側(cè)平165 1/2套管開窗側(cè)鉆26622430.6893.72156254.220.6078濮1-側(cè)平2315 1/2套管開窗側(cè)鉆26002408.3096.62040265.890.59109濮1-側(cè)平1935 1/2套管開窗側(cè)鉆27882400.0089.72135485.410.601585、結論與認識1）根據(jù)中原油田濮城油田的地質(zhì)特點，結合實施側(cè)鉆小井眼施工經(jīng)驗，側(cè)鉆水平井的類型和剖面應選擇中短半徑水平井，開窗深度在20002200米，裸眼長度500700米，曲率2570/100m，靶前位移150200米，水平段80150米。2） 已經(jīng)形成了51/2套管開窗側(cè)鉆水平井井位優(yōu)選、井筒準備、開窗側(cè)鉆、軌跡控制、篩管完井等一套成熟的配套技術。3）進一步完善配套了井下工具和測量儀器，降低了循環(huán)泵壓。4）通過水平井“尾管+篩管”完井工藝的實踐，中原油田完全可以在復雜地層條件下使用篩管完井方法。應用“尾管+篩管”完井技術，工具多，工藝