1、1中原油田套管开窗侧钻水平井技术吴华强（中原石油勘探局钻井工程技术研究院 河南 濮阳 457001）摘要：本文简要介绍了濮城油田的地质条件和套管开窗侧钻水平井的应用背景，详细介绍了濮城油田的侧钻水平井现场施工技术和筛管完井工艺，为中原油田全面推广套管开窗侧钻水平井技术积累了经验。主题词：中原油田 套管开窗 侧钻 中半径水平井 筛管完井 濮城油田近年来，我院技术人员围绕套管开窗侧钻水平井的技术难点，开展了专项技术攻关和现场实践，成功地在濮城油田实施了 5 口套管开窗侧钻水平井，形成了一套相对成熟的小井眼开窗侧钻水平井钻井技术。1 应用背景1.1 地质特点经过二十多年的勘探开发，中原油田濮城油田采
2、出程度达到了 28.85%，已整体进入高含水开发后期，井网控制区主力层已严重水淹，剩余油主要分布在物性相对较差的二三类储层、近断层滞留区、断块复杂带、大厚层韵律变化段和平面注采不完善区。由于油田井网密度大，依靠打直井来增加控制、动用储量、提高采收率的经济效益越来越差。而在濮城油田现有油水井中，有 313 口井况损坏，共损失水驱控制储量 1646104t、水驱动用储量 742104t、减少可采储量 143104t；有156 口井低产低效。这些低产低效井和事故井为我们实施开窗钻水平井挖潜、降低调整技改投入、提高单井产能和调整技改经济效益创造了条件。1.2 开窗侧钻水平井的技术优势实施开窗侧钻水平井
3、挖潜具有以下四个方面的优点：1）与普通侧钻定向井、新钻直井相比，开窗侧钻水平井单井控制可采储量大、产量高、投资效益高； 2）与直井及水平井比较，侧钻水平井布井灵活，有利于充分控制、动用油藏剩余油，提高采收率；3）与水平井比较，在同等增储增产效果下，侧钻水平井具有钻井投资较少、风险降低、回收短的优势；4）充分利用现有的油水井资源、井场和地面设施，提高资源利用效率。2.侧钻水平井钻井工艺2.1 井筒准备用 118mm 铣锥通径、修套；钻水泥塞至预计侧钻点深度以上 30-50m，加压 150kN 作水泥承压试验；套管试压 15MPa。2.2 放置斜向器近年来，卡瓦座封式斜向器系列开窗工具已在 139
4、.7mm 套管开窗中广泛应用。中原油田濮城油田侧钻水平井的套管开窗方式主要是卡瓦座封式斜向器开窗。斜向器组合：118mm 斜向器+送斜器+定向直接头+73mm 钻杆，置斜向器斜尖位置于侧钻点2处；采用陀螺测斜仪进行斜向器定向，开泵打压座封。为了保证斜向器在施工过程中不发生转动或下移，侧钻水平井都对斜向器进行水泥封固，保证安全。23 开窗、修窗2.3.1 钻具组合：118mm 开窗铣锥+105mm 钻铤2 根+89 加重钻杆12 根+73mm 钻杆，2.3.2 作业参数：钻压：5-40kN，排量：8-10L/s，转速：30-80r/min；2.3.3 开窗过程中，应根据不同的阶段、返出铁屑的大小
5、和形状及转盘负荷情况，及时调整有关参数，保证开窗一次成功。在铣锥出套管 2-5m 后，反复修窗到活动钻具没有阻、卡现象，认为开窗成功。2.4 造斜段施工2.4.1 脱离老井眼开窗后裸眼只有 2-5m，测斜仪器在套管内由于受到磁性影响无法显示正确的方位读数。现场采用“盲打”钻进 20 米以使井眼脱离老井眼。采用以下钻具组合：118mm 钻头+95mm 直螺杆+105mm 钻铤2 根+89mm 加重钻杆12+73mm 钻杆，转盘双驱钻进。2.4.2 增斜段由于老井筒在造斜点位置已经产生了位移，井筒在侧钻点处的实际方位往往与设计方位存在偏差，因此，增斜段的施工既要增斜又要适当调整方位。一般选 1.2
6、5、1.5或 1.75单弯螺杆用于定向钻进。2.4.2.1 钻具组合：118mm 钻头+95mm 单弯螺杆+ 89mm 无磁承压钻杆+ 73mm 斜坡钻杆+89mm加重钻杆+73mm 钻杆；2.4.2.2 随钻监测仪器为： YST-25H 有线随钻；2.4.2.3 钻井参数：排量 8-10l/s，泵压 18-20MPa，钻压 3050kN，2.4.2.4 轨迹控制：本段施工的目的是增斜和调整方位，利用有线随钻进行加密测斜，并根据工具的造斜率，及时调整螺杆钻具的规格，确保中 A 靶。2.5 水平段施工2.5.1 钻具组合：118mm 钻头+95mm1（1.25）单弯螺杆+ +89mm 无磁承压钻
7、杆 +73mm斜坡钻杆+89mm 加重钻杆+73mm 钻杆；2.5.2 测斜方式： YST-25H 有线随钻，泵冲坐键；2.5.3 钻井参数：排量 8-10l/s，泵压 18-20MPa，钻压 3050KN，转盘转速 30-40r/min（双驱钻进）2.5.4 轨迹控制：本段以双驱钻进为主，实现稳斜稳方位的效果。在钻进过程中跟踪测斜，并根据井眼轨迹变化情况调整钻进方式和螺杆规格，保证井眼轨迹在靶区运行。2.6.主要技术措施水平井钻进过程中的各个井斜段的岩屑运移情况是不同的，由于钻井液环空速度的驱动作用，在小角度井段很难形成岩屑床。当井斜角由 30增加到 60时，受重力的影响，岩屑下沉到井壁下侧
8、而形成稳定的岩屑床。随着井斜角的进一步增大，由于岩屑悬浮的影响岩床将变薄。因此最恶劣的工况出现在井斜角 3060。在濮城油田施工的侧钻水平井主要采取了以下措施：3（1）优选泥浆体系，提高泥浆性能：针对不同地层的地质条件，优选出不同的泥浆体系，提高其携砂、润滑、防塌性能。（2）短起下钻划眼：每 30-50m 进行一次短起下，将钻屑从井眼中清除出来。（3）增大排量，提高环空返速：在各种井斜角下，无论使用层流还是紊流，提高泥浆的环空流速是提高洗井效果的最直接手段。随着循环排量的提高，钻屑床厚度迅速减少，因此，在大斜度井中应保持尽量高的环空流速。小井眼受泵压等因素的影响，提高排量受到一定的影响，一般排
9、量保持在 8-10l/s。（4）钻具倒装：在大斜度井段主要应用斜坡钻杆与斜坡加重钻杆，改变钻具与井壁的接触状态，降低钻具与井壁之间的滑动摩阻，采用倒装钻具组合，即将斜坡钻杆放在大斜度井段，将加重钻杆或钻铤放在井斜小的井段或直井段，便于传递钻压。3.侧钻水平井完井工艺3.1 工艺特点：水平井段主要目的层段使用筛管。对于水平段以上油气层仍可采用套管射孔开采。水平井段不用水泥封固，筛管以上安装管外封隔器通过封隔器座封来避免水泥浆下沉。筛管与上部管串用盲板或盲管隔开。3.2 主要难点：管串结构复杂，使用工具多，对工具质量要求可靠性强。3.3 管串结构： 88.9 mm 套管（带引鞋） +88.9 mm
10、 筛管 +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+压差式分级注水泥器+88.9 mm 浮箍+88.9 mm 尾管串+139.788.9 mm 液压式尾管悬挂器+73 mm 送入钻杆3.4 技术要点：（1）管串结构中所使用的工具都是液压控制的，因此，在管串下入过程中必须平稳操作，严禁猛提猛放，避免因操作过猛产生水击现象造成工具销钉提前剪断，影响后续工序的实施。（2）下入管串前，上层套管和送入钻杆必须进行通径工作，以确保管串的顺利下入，尾管顺利悬挂和胶塞顺利通过送入钻杆。（3）入井工具要进行准确测量，包括长度、内径、外径等，并绘制出草图备
11、用。（4）管串结构入井时应加好扶正器，除了套管本身的扶正作用以外，封隔器、分级箍、悬挂器等工具上下各加入两只扶正器，并用定位卡固定，以保证下入过程中工具的完好和施工过程中的工具正常使用。（5）小井眼井应用“尾管+筛管”完井工艺时，为避免钻胶塞困难，固井时可省去钻杆胶塞和套管胶塞，但固井替浆时要准确计量并提前留有余量，防止替空。（6）筛管和盲板之间、封隔器和盲板之间必须用一根套管隔开。这是因为可以避免钻盲板时钻头损坏筛管和管串结构入井时岩屑或钻井液中的固体颗粒沉淀堵塞工具内通道。（7）管串结构入井时各连接丝扣要使用液压套管钳和扭距仪控制好上扣扭距。并且按要求及时灌好钻井液，避免管内掏空过多。（8
12、）复杂井应用“尾管+筛管”工艺前，要充分作好井眼准备，包括：井径规则，井眼稳定，漏失层预堵提高地层抗破能力，水平井段岩屑携带干净等等，创造良好的施工条件。44.现场应用近两年，我院在濮城油田先后施工了濮 6-侧平 65 井、濮侧平 16 井等 5 口侧钻水平井，侧钻水平井的基本数据见表 1。表 1 濮城油田套管侧钻水平井的基本数据井 号 类型 井深(m) 垂深(m) 最大井斜() 开窗井深(m) 位移(m) 最大造斜率/m 水平段长(m)濮 6-侧平655 1/2套管开窗侧钻2856.67 2751.16 76 2503 由于地质原因水平井完毕后填井该为大斜度定向井。濮 1-侧平2395 1/
13、2套管开窗侧钻2662 2430.68 93.7 2156 254.22 0.55 61濮侧平 165 1/2套管开窗侧钻2662 2430.68 93.7 2156 254.22 0.60 78濮 1-侧平2315 1/2套管开窗侧钻2600 2408.30 96.6 2040 265.89 0.59 109濮 1-侧平1935 1/2套管开窗侧钻2788 2400.00 89.7 2135 485.41 0.60 1585、结论与认识1）根据中原油田濮城油田的地质特点，结合实施侧钻小井眼施工经验，侧钻水平井的类型和剖面应选择中短半径水平井，开窗深度在 20002200 米，裸眼长度 500
14、700 米，曲率 2570/100m，靶前位移 150200 米，水平段 80150 米。2） 已经形成了 51/2套管开窗侧钻水平井井位优选、井筒准备、开窗侧钻、轨迹控制、筛管完井等一套成熟的配套技术。3）进一步完善配套了井下工具和测量仪器，降低了循环泵压。4）通过水平井“尾管+筛管”完井工艺的实践，中原油田完全可以在复杂地层条件下使用筛管完井方法。应用“尾管+筛管”完井技术，工具多，工艺较复杂，必须保证所使用的各种工具的可靠性。参考文献：1论文：周跃云、许孝顺 胜利油田套管开窗侧钻技术石油钻探技术 ，2001（4）2论文：余 辉、张军明 水平井“尾管+筛管”完井技术在中原油田的应用钻井工程 ，2005（2）作者简介 吴华强 中原石油勘探局钻井工程技术研究院定向井服务中心副主任，工程师，邮编：457001，地址：河南省濮阳市中原路 59 号，电话：0393-4899475 手机：13939359275
