定向开窗侧钻技术在大位移井中的应用<br/>——以PY气田A03H井为例

定向开窗侧钻技术在大位移井中的应用
——以PY气田A03H井为例

2011-11-18王新刚

长江大学学报(自科版) 2011年31期

关键词：开窗井眼钻具

王新刚

(中海油服油田技术事业部深圳基地，广东深圳 518067)

钱爱东

(中海油能源发展股份有限公司监督监理深圳分公司，广东深圳 518067)

李炎伟

(中海油服油田技术事业部深圳基地，广东深圳 518067)

定向开窗侧钻技术在大位移井中的应用
——以PY气田A03H井为例

王新刚

(中海油服油田技术事业部深圳基地，广东深圳 518067)

钱爱东

(中海油能源发展股份有限公司监督监理深圳分公司，广东深圳 518067)

李炎伟

(中海油服油田技术事业部深圳基地，广东深圳 518067)

PY气田A03H井是一口大位移套管开窗侧钻井，该井开窗侧钻点深、摩阻大、斜向器座挂难度大，斜向器本身狗腿大影响旋转导向工具稳定性。从开窗侧钻点选择、开窗侧钻施工等方面介绍了套管开窗侧钻技术在PY气田大位移井中的应用情况。该井定向开窗侧钻的成功对该区块深井侧钻施工、降低作业成本有重要的参考价值。

大位移井；侧钻；斜向器；套管开窗；PY气田

套管开窗侧钻工艺技术是在定向井轨迹控制需要的前提下，在套损段或复杂落物以上某一合适深度位置固定一专用斜向器，利用斜向器的导斜和造斜作用，使专用工具(如铣锥)在套管侧面开窗，然后使用导向钻具侧钻至目标层位的一门集开窗和定向于一体的综合技术[1]。PY气田A03H井是一口大位移套管开窗侧钻井，该井开窗侧钻点深、摩阻大、斜向器座挂难度大，斜向器本身狗腿大影响旋转导向工具稳定性。下面，笔者从开窗侧钻点选择、开窗侧钻施工等方面介绍了套管开窗侧钻技术在PY气田大位移井中的应用情况。

1 9in套管开窗侧钻工艺

1.1油藏方案的调整

表1 目的层实际垂深同预测垂深对比

PY气田A03H-OH井钻进至3988m后，鉴于以下情况：①目的层MFS18.5的顶部构造较预期深了40m左右(见表1)；②由于井下存在复杂情况，9in套管仅下至3743.94m，套管鞋下有200m左右裸眼段，MFS18.5-1与MFS18.5-2封隔困难；③原目的层位变深，井头处为底水。将目的层由MFS18.5-2调整为MFS18.5-1，靶点相应的也进行了调整(见表2和表3)，靶点调整后定向井轨迹设计如表3。

表2 原始靶点数据与调整后靶点数据

1.2窗口位置选择

窗口位置选择必须满足以下条件：①在保证定向井轨迹控制的前提下，尽量利用老井眼且有利于后续作业；②远离事故井段或套损井段以上50m左右，以利于有一定水平位移而避开老井眼；③窗口以上

上部套管应完好，无变形、漏失、破裂现象，以利于侧钻以及完井等作业的顺利进行，确保侧钻的成功；④窗口位置应选择在固井质量较好的井段，尽量避开易塌、易漏、倾斜角较大等复杂地层；⑤开窗段应避开套管接箍及套管外扶正器。综合考虑以上因素后，PY气田A03H套管开窗侧钻窗口位置选择在套管鞋以上68.94m，固井质量较好且地层较稳定的3675m，PY气田A03H-OH井的井身结构如表4。

表3 靶点调整后定向井轨迹设计

表4 PY气田A03H-OH井井身结构

1.3开窗、修窗技术

1)开窗前的准备工作 ①刮管。为了给开窗作业创造一个良好的井筒环境，开窗作业前需要使用专业的刮管钻具对斜向器坐挂井段上下进行刮管作业。PY-A03H井刮管作业中，为了保证刮管效果，严格执行了以下技术要求：严格控制下钻速度在2min/柱；在斜向器坐挂井段(3660～3690m)采用较为成熟的清刮技术上下清刮3次。刮管钻具组合为8in牙轮钻头+9in套管刮管器+6in浮阀+6in钻铤+6in配合接头+8in管柱磨鞋+6in配合接头+6in钻铤*3+6in配合接头+5in加重钻杆(6柱)+5in钻杆(23柱)+7in配合接头+5in加重钻杆(10柱)+5in钻杆。 ②验套。即对套管试压，确保套管无变形、漏失、破裂现象。

2)套管开窗套管开窗的关键是开窗工具的选择和开窗时钻压、转速、排量等参数的合理配合，窗口的长度、宽度的规则与否以及光滑程度对后续的侧钻、起下钻以及下套管作业有很大影响[2]。

笔者选择的是一次性完成下斜向器以及开窗修窗等多项作业的钻具组合：8in液压封隔器式斜向器+8in导向磨鞋+8in二次磨鞋+5in挠性短节+8in旋转导向磨鞋+配合接头+6in钻铤+配合接头+随钻测斜系统+配合接头+6in钻铤*3+配合接头+5in加重钻杆*6+配合接头+5in钻杆，钻具中用到钻铤而不是加重钻杆，其主要目的是保证钻具刚性和斜向器自身的剖面结构匹配，从而有利于实现一个长度适中的窗口。窗口过短则会造成起下钻、下套管受阻，过长则浪费施工时间，过多磨损钻具。

下钻到斜向器坐挂深度以上10m的位置，坐挂斜向器，因设计侧钻工具面为高边偏左45°，实际操作中，考虑到钻具本身在重力作用下的“反扭”作用，将斜向器定位在高边偏左32°。

完成刮管、试套和斜向器坐挂等准备工作后，进入套管开窗程序。开窗参数要求如下：①起始段轻压低转速，使磨鞋先磨出一个均匀接触面；②骑套段轻中压较高转速，防止提前出套造成死台阶影响后续作业；③出套段高压中高转速。根据该井的实际情况，执行了如下的钻井参数，开始0.5m以内，钻压控制在3～7t，转速控制在50～60r/min，排量控制在550～600gpm(1gpm=0.2271m3/h)；0.5～1.5m之间，钻压控制在5～10t，转速控制在100～120r/min，排量控制在550～600gpm；1.5m以后，钻压控制在7～12t，转速控制在90～100r/min，排量控制在450～500r/min。开窗作业从3674m至3680m，出窗后继续打8m至3688m，然后边打高粘边上下活动修理窗口，确认磨鞋通过窗口无遇阻现象后起钻。

开窗磨铣过程中，在循环出口应使用强磁打捞器吸附返出的铁屑，并及时清理，振动筛保持完好，防止铁屑再进入循环系统影响下步钻进作业。

3)修窗当开窗钻具出井后磨鞋磨损超过标准值时，就需要下修窗钻具再次修整窗口。修窗主要靠钻具中的上下西瓜磨鞋，并配合快慢交替的上提下放速度以及快慢的顶驱转速反复修整窗口，直至无阻挂以及憋扭矩现象。开窗钻具起出后检查磨鞋磨损情况：导向磨鞋磨损1/8in，二次磨鞋磨损1/4in，旋转导向磨鞋1/4in，已经超过了磨损1/8in以内的标注，所以决定下修理窗口钻具组合：8in开窗磨鞋+8in麻面外径西瓜磨鞋+8in平滑外径西瓜磨鞋+X/O+5in HWDP*20+X/O+5in DP，钻具下至窗口以上2m处测空转扭矩22.4klb·ft(400gal/min，789psi，47r/min)作为参考，然后在3674～3688m反复修整窗口，直至扭矩平缓的控制在23klb·ft左右。

2 侧钻技术

2.1侧钻钻具组合的选择

该井由于侧钻点深，侧钻存在以下技术难点：①侧钻点深，摩阻扭矩大，常规螺杆马达导向钻具滑动困难，时效慢；②防碰问题严重。在定向井软件上用最小距离扫描法进行防碰分析，发现从侧钻点开始直至3745m，新井眼同老井眼之间都存在防碰问题，即存在磁干扰，影响测斜数据的准确性，增加轨迹控制难度；③常规螺杆马达导向钻具局部造斜率过高，局部狗腿过大，安全风险大；④侧钻点深，着陆段设计较紧凑，着陆风险大，需要工具有较高且稳定的造斜率；⑤侧钻深度地层较软，易冲刷，且井斜大，需要使用较小的排量来降低水力冲刷作用。

经过讨论对比，最终选择了新型旋转导向系统Xceed来实施此次侧钻作业，新型Xceed指向式旋转导向系统，具有造斜能力强、近钻头测斜等功能，克服了推靠式旋转导向系统需要大排量保证造斜率的瓶颈，并且克服了螺杆马达滑动造斜不能旋转的缺点，不但可以解决软地层造斜率不高的难题，并且有助于提前探测磁干扰，实时监测轨迹同原井眼套管之间的距离，为判断侧钻成功与否提供依据。另外，该系统钻出的井眼更光滑，可以解决钻柱屈曲问题，有利于大位移井的顺利安全施工。侧钻钻具组合如下：8in PDCBit+6in Xceed+6in Flex+6in GVR+6in Telescope+6in ADN-6+6in NMDC+6in JAR+F/J+5in HWDP*7+5in DP*69+5in X/O+5in DP*309+5in H WDP*21+5in DP。

2.2侧钻井眼轨迹控制

下钻出窗口后观察近钻头井斜，发现开窗钻具降斜趋势很明(3684.05m:73.93°；3686.6m：79.37°)，降斜率达到6.59°/30m，井斜落后设计1°；考虑到同老井眼的防碰问题，决定控时钻进，选用如下参数：排量480gal/min；转速80～100r/min；钻进速度<5m/h，同时选用(336°，100%)指令来尽快脱离老井眼，但由于钻压过低，造斜率仅有2°/30m。一直控时钻进至3719m后，用定向井软件扫描后，侧钻井眼同老井眼之间“隔墙”已有1.47m，防碰风险有所降低，综合考虑轨迹控制需要，决定提高钻压至15～20klbs，提高转速至120～140r/min，跟踪近钻头井斜发现，造斜率可以达到5～6°/30m，用60%的导向力就可以满足轨迹控制需要，钻进至4115.84m后，该井顺利完成了8in井段着陆以及水平段作业2大任务。