套管内钻孔深穿透径向井技术

党文辉 马宏伟 陈建林 李永刚 尹相荣

（1.新疆油田公司工程技术研究院，新疆克拉玛依 834000；2.新疆油田公司百口泉采油厂，新疆克拉玛依 834000； 3.新疆油田公司开发公司，新疆克拉玛依 834000）

百口泉油田已步入开发中后期，现面临如下问题：单井产量逐年下降；钻井、修井等过程中不同程度地造成了近井地带污染；非均质、低孔、低渗导致大量储量难以动用，剩余油挖潜难度越来越大等。目前该油田增产增效最主要的技术手段为压裂和挤液酸化解堵，但这些技术存在成本高、对储层带来不同程度污染且随地层非均质等影响应用效果在逐渐变差等问题，因此，寻求老油田增产稳产技术支撑对百口泉油田的可持续高效开发显得尤为重要。

套管内钻孔深穿透径向井技术是近年来发展起来的一种油气田增产及改造技术［1］，通过采用小尺寸钻头在目的油层套管钻孔，然后使用带喷射钻头的软管，借助高压射流的破岩作用在油层不同深度和方位钻出多个辐射状径向孔，其增产机理［2-3］在于深穿透污染带解堵，形成类似于水平井的多个径向通道以扩大泄油面积和降低生产压降。主要为低渗、稠油、老油田和边际油田提供一种经济高效的开采途径［4］。

1 技术原理

径向井技术采用两套钻具，如图1 所示，其技术原理如下。

（1）用常规油管传送导向器。

（2）用电缆传送磁性定位仪和自然伽马校深仪测定深度位置，用电缆传送陀螺仪测斜确定开孔方位。

（3）用Ø12.7 mm 连续油管传送磨铣钻头在目的位置套管内定向开出直径20 mm 的孔。

（4）用Ø12.7 mm 连续油管传送喷射软管及喷射钻头依靠水力喷射形成直径30～50 mm、长度50～100 m 的径向水平孔。

（5）同一深度不同方位可开孔，同一方位不同深度亦可开孔，这样就形成多分支径向油气渗流通道。

图1 径向井技术所采用的两套钻具

2 选井选层

2.1 1139 井

1139 井油层小层有效厚度大多1～2 m（物性参数见表1），措施前日产液3.4 t，日产油2.2 t，长期低含水、低液量生产，采出程度较低，仅为8.1 %。因注采井距偏大，区域长期注水不见效，压力保持程度较低，压力系数在0.6～0.7，水井存在局部憋压。优选有效厚度相对较大、渗透率相对较高的B12-1、B11-2、B11-1层实施径向井技术，以缩短注采井距，提高水驱受效程度，改善油层渗流能力，扩大渗流面积，并最终达到增产增效的目的。

表1 1 139 井小层物性参数表

2.2 百102 井

百102 井油层孔隙度和渗透率分别为12.29 %和2.014 mD，属中低孔隙度、特低渗的双重介质储层。通过实施水力喷射套管内径向钻孔技术射开夏子街组油层2 523～2 552 m，以改善渗流能力，提高单井产量，并考察该技术在类似的低孔、特低渗储层的应用效果。

3 方案设计

1139 井在3 个深度2 个方位设计6 个径向孔，而百102 井在3 个深度3 个方位设计9 个径向孔，各孔长度均为100 m，相关设计参数见表2。

表2 试验井径向孔设计相关参数

4 现场试验

4.1 试验准备

现场试验准备情况如图2 所示。

图2 现场试验准备

4.2 现场施工工艺流程

（1）起出原井采油管柱，冲砂，洗井，通井。

（2）下入电磁—伽马组合测井工具，测套管接箍，起出测井工具串。

（3）根据配管要求，用Ø73 mm 油管将导向组合下到设计深度，下入的导向组合结构为：导向器+Ø60.3 mm 油管导向器短节（含扶正器）+Ø60.3 mm×73 mm 变丝接头+定向短节+校深短节+Ø73 mm 油管。

（4）下入电磁—伽马组合测井工具测校深短节下入深度，计算导向器的导向孔深度。

（5）根据测量计算的导向孔深度，上提（或下放）油管进行深度调节，直到导向孔深度与设计深度吻合，起出测井工具串。

（6）下入陀螺测斜仪，测定导向器导向孔的方位角，转油管调整方位，直至达到设计方位角要求，起出陀螺测斜仪。

（7）连接套管磨铣工具串（磨铣钻头+万向节+井下马达+连续油管），从Ø73 mm 油管中下入到导向器位置。

（8）开泵，井下马达带动磨铣钻头钻开套管，起出磨铣工具串。

（9）连续油管下端连接带有喷嘴的高压软管，下到导向器位置。

（10）开泵，水力喷射钻进，并以适当速度下放连续油管，直到径向钻进至设计深度，停止下入连续油管。

（11）以一定喷射压力和速度，上提喷射工具，此过程可起到扩孔和提高成孔质量的作用。

（12）将喷嘴提出导向器上方约30 m 时，关闭高压泵，继续回收连续油管和高压软管至滚筒。

（13）至此，第一个径向孔作业结束，重复步骤（2）～（12），直至完成设计的所有径向孔。

（14）冲砂洗井至井底。

（15）下采油管柱，完井生产。

4.3 实施效果

4.3.1 工艺评价 将试验结果与设计参数对比分析，结果表明：各径向孔深度误差均控制在±0.10 m，方位误差均控制在±3°范围内，从工艺角度讲，两口井均达到了方案设计要求，措施符合率为100%。

4.3.2 试验效果分析 1139 井于6 月4 日完成径向钻孔后开井生产，目前产液量与施工前基本持平，但含水上升了约20 个百分点。

百102 井在施工第1 孔后发现带气液流，在实施第4 孔时出现溢流等较好的油气显示，施工后早期日产液18.3 t，日产油8.2 t，后产量持续下降，到7 月4 日，日产液5.7 t，日产油5.1 t，目前虽有一定增产，但与径向水力钻孔过程中的油气显示还存在落差，产能未能充分发挥。

试验结果表明，两口井均获得了一定增产，但尚未达到预期产能，分析认为，认为是以下原因所致。

（1）径向喷射施工过程可能形成了一定砂堵。由于套管开孔直径只有20 mm 左右，而喷射地层时反向喷嘴的扩眼作用形成了超过50 mm 的井眼，因此岩屑的返排较困难，相当部分的岩屑会沉降在径向孔底部，形成砂堵影响渗流能力导致产量下降。

（2）含水上升说明在1139 井方向缩短井距有一定效果，但目前来看单层厚度较大，只在每层的顶部射开一对孔对于注水井的沟通、扩大泄油面积作用有限。

（3）百102 井孔道堵塞后没有水驱，靠自身能量难以发挥作用。

5 结论与建议

（1）套管内钻孔深穿透径向井技术为老油田剩余油挖潜提供了一种经济高效的途径，具有广阔的应用前景。

（2）套管内钻孔深穿透径向井技术实施成功的关键是套管钻孔深度和方位的控制，应用效果好坏的关键在于选井选层，设计时应根据技术适应性从油藏地质条件和工程条件方面进行详细论证。

（3）施工过程中，应加强喷射系统在井眼内多次进出，促进岩屑返排，并可起到扩大井眼、稳定井眼轨迹的作用。

（4）建议开展大直径套管钻孔钻头及配套设备研发，以增大套管开孔直径，从根本上解决喷射钻进过程中岩屑返排困难的问题。

［1］ 崔连龙，汪海阁，葛云华，等. 新型径向钻井技术［J］. 石油钻采工艺，2008，30（6）： 29-33.

［2］ 张振军. 短半径径向水力喷射在非均质油藏的应用［J］. 科学技术与工程，2012，12（5）：1127-1130.

［3］ 张毅，李根生，熊伟，等. 高压水射流深穿透射孔增产机理研究［J］. 石油大学学报：自然科学版，2004，28（2）：38-41.

［4］ 周卫东，师伟，李罗鹏. 径向水平钻孔技术研究进展［J］. 石油矿场机械，2012，41（4）：1-5.

［5］ 王步娥，舒晓晖，尚绪兰，等. 水力喷射射孔技术研究与应用［J］. 石油钻探技术，2005，33（3）：51-54.