子长油田煤窑采空区(浅层)丛式井钻井技术

金永辉，李嘉欣

(1.中国石油大学(北京)石油工程学院，北京;2.延长油田股份有限公司 开发部，陕西 延安 716000)3.志丹县石油管理局，陕西 志丹 717500)

煤窑采空区位于余家坪长2整装油田西南边缘处，面积约2.2 km2。该区油藏埋深浅，油层物性及连续性好，含油级别以油斑为主，投产后日产油量为同期开发的长6油井的三倍以上，开发总成本约为长6油井的85%，具有较高的经济效益。由于该区地处煤炭开采范围之内，一直未被开发利用。在该区进行丛式井钻井时，钻井难度加大，成本增加。

由于表层套管封固质量不高，易发生井漏。固井前井筒内仍留有岩屑，固井水泥浆不能和井壁、套管壁充分接触，由于采空区的限制(固井时水泥浆仍然会漏失，进入采空区，所以水泥面低于采空区底部)，封固段较短(一般小于20 m)。图1为正常表层套管封固情况和采空区表层套管封固情况对比图。当转盘旋转带动钻具二开钻进时，钻具会在井筒内来回摆动，碰撞井壁，造成表层套管产生震动，震松底部水泥环，发生井漏。

同时钻进施工难度大，进度缓慢。由于施工现场对煤窑采空区无法实施封堵，只能采取强行钻进的办法(即边漏边钻)，直到钻穿采空区下岩层10－20 m(可封固段)，方可下表层套管固井。若遇到两层采空区，依然采取强行钻进的办法，直到打穿最下层采空区，进入岩层10－20 m，下表层套管封堵。表层套管外径φ244.5 mm，钻井现场常用φ311 mm钻头来钻穿表层，进入基岩20～30 m后起钻，下表层套管固井。采空区钻井初期，也采用相同的钻进方式进行施工。当钻穿采空区继续钻进时，由于钻头外径大，井眼大，井筒内钻井液上返速度相对较慢，加之钻井泵排量小，供液不充分，甚至不连续，携砂效果较差，从而影响钻进速度，这是造成钻进速度缓慢的根本原因。该区钻遇的煤窑采空区有两种类型 :一种为钻进中钻具有放空现象，说明该处煤炭采空后未被填埋，属于空置状态(占65%)。这种采空区，携砂钻井液进入后形成以井眼为中心的漏斗型“沙丘”，且内陡外缓(如下图所示)。当携砂钻井液上返到采空区“沙丘”高处时，若钻井液上返速度大于该处岩屑沉降速度时，岩屑便会被带到采空区深处沉积，否则便会沉积在采空区“沙丘”陡坡处，或被滑落、悬浮、沉降在井眼内。当停钻、上提钻具时，“沙丘”陡面岩屑出现滑塌现象，和井眼内的岩屑一起沉积到井底，造成钻具下放不到井底，加杆困难。另一种情况为煤炭采空后，用矿渣进行回填(占35%)，经地层挤压后形成“压而不实”的漏失层(如图2所示)。钻遇时钻速加快，出现憋钻、跳钻现象。钻井液和岩屑依然可以进入其中，但阻力较大。此类采空区井眼内钻井液面通常高于采空区顶部:高差越大，井眼内悬浮的岩屑越多，钻速越慢，风险越大。当停钻、上提钻具时，井眼内的岩屑沉积到井底，依然会造成钻具下放不到井底，加杆困难。

图1 正常表层套管封固情况和采空区表层套管封固情况对比图

图2 空置采空区和回填采空区对照图

1 采空区(浅层)丛式井钻井技术及效果

1.1 采空区表层钻井技术

采空区上部钻进，利用转盘旋转钻进，此时供液充分、连续，钻井泵排量适中，钻井液能及时将岩屑携带出井筒，钻速较快，钻进顺利。采用“满眼”钻具，起到防斜打直的作用。钻具组合如下:φ311钻头+φ165接头+φ159钻铤8根+φ127钻杆

当钻遇采空区后，起钻，换φ216钻头继续钻进。此时由于钻井液全部漏失到采空区，上返不到地面，用水量剧增，水不充足，所以只能采取间歇式开泵供水。开泵时将排量放到最大，确保短时间内将井底岩屑充分携带出去。

当强行钻完最下一层采空区，进入岩层10－20 m后，起钻，换成φ311钻头扩眼到井底(扩眼钻井方法如上)，然后下入底部略呈喇叭口的φ244.5表层套管。下表层套管时先将表层套管悬空，距井底约1 m，注入水泥浆，注完后猛放套管。为确保表层套管底部与井底充分接触，在井口用重物击打，候凝。

1.2 二开直井段钻井技术

该井段长15～20 m，从二开钻进开始，将转盘锁住(不打复合钻，起钻时也不能用转盘卸扣)，采用井下动力钻具带动钻头钻进，钻具组合为:

φ216钻头+直螺杆+直接头 +φ159无钻铤1根+φ159钻铤8根+φ127钻杆。

1.3 定向造斜段、增斜段钻井技术

延长组地层主要为砂岩或砂泥岩互层，钻进速度较快，増斜较慢，有自然降井斜趋势，在稳斜或降斜时方位有右漂趋势。所以造斜时要充分考虑地层的影响，以利于下一步井眼轨迹控制。

由于第二层煤窑采空区位于基岩下95－105 m处，故造斜点只可选择在基岩下130～145 m处，定向可控制段仅为300 m;靶点位移120－140 m，相对较大;靶心距小于15 m，中靶要求高。

为了达到增斜目的，现场常用1.25°～1.5°单弯螺杆定向造斜，并及时调整钻井参数，进行井斜调节。钻具组合为:φ216 钻头 +(1.25°～1.5°)单弯螺杆 +φ159无磁钻铤1根+φ159钻铤8根+φ127钻杆。

若需要调整方位时，利用2°弯接头+直螺杆(此组合有利于调整方位)进行方位调整。

1.4 稳(降)斜段钻井技术

采用以下钻具组合来稳斜或降斜:φ216钻头+直螺杆+直接头+φ159无磁钻铤1根+φ159钻铤8根+φ127钻杆。

2 使用效果

2011年，该区利用上述钻井技术解决了钻进困难，施工复杂，表层漏失等情况，共完钻油井44口，均顺利完井，完井周期4～6 d，从而保证了全年钻井任务的顺利完成，并为今后该区的钻井开发提供了宝贵经验。截止目前，该区投产40多口井，单井初期日产油3 t以上，目前已经累计产油15 kt，产生了巨大的经济效益。相关数据如表1。

表1 煤窑采空区油井物性及产量情况表

3 存在问题及建议

存在问题:1)钻井成本高。由于煤窑采空区的存在，二开至完钻，用动力钻具钻进，且生产用水增加;2)井身轨迹差，给油井后续生产造成一定的困难。造斜点的下移，导致可控制井段短，井斜大，狗腿度超标;3)二开后一直使用动力钻具钻进，稳斜效果较差。

建议以后可以进一步加强钻井工艺的改进，尝试用稳定器配合动力钻具进行钻井施工，确保井眼轨迹达到设计要求。