Ø118 mm侧钻水平井钻完井技术在红侧平+24-022井的应用

杨 振 科（中国石油吉林油田公司钻井工艺研究院 ，吉林松原 138000）

引用格式：杨振科. Ø118 mm侧钻水平井钻完井技术在红侧平+24-022井的应用［J］.石油钻采工艺，2015，37（5）：34-36.

Ø118 mm侧钻水平井钻完井技术在红侧平+24-022井的应用

杨 振 科
（中国石油吉林油田公司钻井工艺研究院 ，吉林松原 138000）

引用格式：杨振科. Ø118 mm侧钻水平井钻完井技术在红侧平+24-022井的应用［J］.石油钻采工艺，2015，37（5）：34-36.

摘要：为了进一步挖掘吉林油田老区剩余油资源、充分利用老井网，开展了老井侧钻水平井开发试验工作。红侧平+24-022井是红岗油田的第一口Ø118 mm小井眼侧钻水平井，水平段长、钻进难度大。通过优选套管开窗工艺、优化剖面设计和优选强抑制性钻井液体系，确保了红侧平+24-022水平井侧钻裸眼段长度、水平段长度、平均机械钻速等技术指标都处于较先进水平。 通过钻完井难点分析和现场应用，全面总结了长水平段Ø118 mm侧钻水平井的钻完井技术经验，对于同类侧钻水平井的施工具有借鉴意义。

关键词：小井眼；开窗侧钻；水平井；钻完井；长水平段；吉林油田

吉林油田老井井况逐年变差，套变井逐年增多，一些生产井无法实施增产措施，单井产量下降幅度较大，甚至停产报废，严重影响了油田的开发效益。此外，老区一些生产层由于受当时开发条件的限制，没有得到充分利用，在新形势下采用水平井技术和体积压裂技术可以获得更好的生产效益，使得侧钻水平井开发剩余油资源具有实际意义。

吉林油田开发井一般采用Ø139.7 mm的生产套管，套管开窗侧钻面临地质条件复杂、小井眼钻井完井等技术难题。红侧平+24-022井的成功应用，为吉林老油田再次开发提供了新的技术途径。该井完钻裸眼段长度1 309 m，水平段长度845 m，全井平均机械钻速6.36 m/h，达到了吉林油田侧钻井钻完井技术的较高水平［1-5］。

1　红侧平+24-022井基本情况

红岗油田位于松辽盆地南部中央坳陷区红岗阶地南端，早期主要开发萨尔图油层，埋藏深度1 150~ 1 230 m，为一套砂泥岩互层沉积，砂岩连续性较好，单层砂岩厚度为1~2 m，储层平均孔隙度一般在24%左右，空气渗透率为132 mD。红岗油田目前套变的油井有70口，套变水井53口，整体呈现逐年增多趋势。红侧平+24-022井侧钻前处于停产状态，侧钻井目的层位于萨尔图油藏西部SI 层，大厚层改造不充分。分析认为，区域SI上部剩余油较为富集，目前技术手段很难采出，因此采用侧钻水平井和体积压裂改造技术进行充分挖掘［6］。

2　难点问题

2.1 地层复杂情况

在长期注水开发的老区开展套管开窗侧钻技术面临地应力变化大、地层压力紊乱等问题，钻井过程中容易发生地层坍塌掉块，井涌、井漏等复杂情况，控制措施不到位，将影响钻井施工进度，甚至造成填井重钻、井眼报废以及井控事故等严重后果。尤其在红岗地区嫩江、姚家组，地层岩性主要为泥岩，水敏性强，对钻井液性能要求较高。

2.2 套管情况

开窗的难易程度首先取决于原井套管性能，包括钢级、壁厚和强度。为满足不同的地质情况和开发要求，各采油厂采用的套管型号和组合不同，需要根据实际情况确定开窗参数。

（1）由于井身结构决定着钻井周期和钻井材料费用，是小井眼降低开发成本的主要因素。在充分考虑动液面高度的情况下，优化井身结构，尽可能下移窗口的高度。由于开窗点的下移，井眼曲率变大，造斜率增加，会对水平井钻完井造成一定影响。

（2）钻井机械钻速受多因素综合影响，而最直接的影响因素在于钻头的选择。在Ø139.7 mm套管内小井眼侧钻最常采用的钻头是Ø118 mm单牙轮钻头和PDC钻头；与三牙轮钻头相比，单牙轮钻头结构简单，轴承空间大，地层适应性强，应用范围广；PDC钻头一般用于地质情况复杂、可钻性差的地层中，可有效减少起下钻次数。此外，复合钻进与滑动钻进相结合，可充分提高钻井效率。

（3）利用侧钻水平井技术开发低渗透剩余油还需要解决水平段有效延伸的问题。影响水平段不断延伸的主要因素是钻井过程中摩阻的大小。首先要选择性能优良的钻井液体系，具有良好的抑制性、润滑性和携岩性能；其次采用低摩阻剖面，剖面类型尽可能简单，使设计的斜井段最短，轨迹波动最小。

2.4 完井技术分析

完井技术是保证侧钻后产量效益的关键。根据地层渗透率、稳定性、物性均匀程度、地层出水情况以及后期投产方式，优选完井方法。裸眼封隔器加多级压裂滑套完井是目前吉林油田套管开窗侧钻井主要的完井技术手段，但存在成本高、下入难度大以及裸眼封隔器密封性难以保证等问题。常规套管固井完井，需要在窄间隙固井质量方面有所突破。

3　设计原则

（1）窗口选择原则：开窗点固井质量优质；避开接箍和扶正器位置；有利于水平井轨迹控制。

（2）钻头选择原则：与地层配伍性好；井下事故风险小；机械钻速高。

本研究还发现，术前矫形棒预弯弧度会影响AIS矢状面平衡的恢复，适当增加矫形棒的胸段预弯弧度能够更好地维持矢状面矫形效果，与文献报道一致［17-18］。但是当预弯弧度增加时，也会导致螺钉拔出应力增加，同时矫形棒的抗疲劳性会显著下降，增加了断棒的风险［15］。目前手术医师在确定弯棒弧度时多由自身经验决定，本研究初步探讨了采用基于金属棒性质的有限元模型预测矫形棒预弯弧度，为个体化设计矫形棒预弯弧度及矫形棒材料选择提供了新思路。但本研究采用的是仿真模型，无法纳入患者体质量、柔韧性、骨骼发育等情况，其可行性仍需进一步验证。

（3）钻井液优选原则：具有较低滤失量、良好的造壁性和润滑性、较强的防塌能力；能够有效清洗井底，悬浮和携带岩屑；防止井漏和保护油气层。

（4）完井原则：优先采用裸眼封隔器+多级压裂滑套完井，确保完井管柱顺利下入到位；最大程度提高单井产量。

4　现场应用

4.1 侧钻前井眼准备工作

下入Ø118 mm刮刀钻头到井深1 100 m，充分洗井，井口防喷器组试压。起出刮刀钻头，通井规通井，注水泥塞，候凝，探灰面，井筒试压（压力21 MPa，稳压10 min，压降0.1 MPa）。刮管后下入导斜器至井深900 m处，采用陀螺对导斜器进行方位定向，确定开窗方位为226°，坐封导斜器，丢手并起出送入钻具。为保证导斜器坐封可靠，避免钻井过程中出现松动移位等复杂情况，采用单独送入的方式。

4.2 采用复合式铣锥进行开窗

从靶点位置、轨迹控制难度、套管磨铣难易程度和老井段利用程度综合考虑，选择开窗点位置在井深900 m处，资料显示该处地层稳定，固井质量优质，原井套管钢级低，有利于磨铣开窗。开窗时铣锥接触导向器至铣锥底部与套管接触，采用轻压慢转，钻压5~10 kN，转速60~65 r/m；磨铣出均匀接触面后，用10~80 kN中压磨铣，转盘转速控制在60~70 r/m；磨铣中出现金属物、水泥块、地层岩屑后，泵压微升0.5~1 MPa，提起铣锥反复修窗至无阻卡现象，充分循环后起钻。从后期侧钻情况看，钻头、钻具经过窗口时无挂卡情况，满足了现场施工的要求。

4.3 采用“增、稳、增、平”四段式剖面

由于前期多次进行填井重钻，重新侧钻时需要避开老井眼，实际应用中采用了“增、稳、增、平”四段式剖面，并加强了轨迹控制，实现了规避老井眼和稳定钻进的目的。在第一段增斜的同时，即进行方位控制，方位从226°扭至281°，最大狗腿度达到11（°）/30 m，实钻过程中，方位最大达到了289°。达到避开老井眼的目的后，按照7.5（°）/30 m的狗腿度进行轨迹控制，在测深1 336 m、井斜84.3°时完成第一增斜段钻进；稳斜钻进至1 375 m，井斜85.5°；从井深1 375 m至1 384 m进行第二段增斜，井斜增至88.9°，狗腿度5（°）/30 m；之后使用1°螺杆加PDC钻头进行稳斜、稳方位水平段钻进，至井深2209 m完钻。钻进过程需要每钻进3 m则上下活动钻具。

4.4 采用强抑制性的KCl钻井液体系

开窗位置900 m以下的嫩江、姚家组地层水敏性强，由于小井眼施工周期长，泥岩经长时间浸泡，极易发生缩径甚至剥落、坍塌。前期采用普通水基聚合物体系，钻井过程中多次出现井壁坍塌、卡钻等复杂情况，导致下钻困难、多次划眼，甚至填井重钻。

针对嫩江组泥页岩易水化膨胀掉块的情况，现场选用KCl泥浆体系。该体系KCl含量达到7%以上，密度范围控制在1.30~1.35 g/cm3之间，漏斗黏度控制在50~60 s之间，滤失量控制在2.5~3.5 mL之间，pH值在9~10之间，动塑比0.35~0.45之间。现场应用表明，采用KCl钻井液体系后，钻完井过程均没有出现掉块、卡钻等情况，从后期测井结果看，井径规则，扩大率在规定范围之内，基本满足了井壁稳定的要求。

4.5 钻头使用情况

小井眼钻头优选是提高钻井效率的有效途径，直接影响着钻井速度，钻井质量和钻井成本。通过对吉林油田侧钻井Ø118 mm钻头使用情况分析，造斜段选择了破岩效率高，保径效果好的单牙轮钻头。水平段为了进一步提高钻速，减少起下钻次数，优选了PDC钻头。从使用情况看，造斜段采用单牙轮钻头，送钻平稳，轨迹控制稳定，机械钻速保持较高的水平。水平段使用五翼PDC钻头钻进，机械钻速高，钻头磨损少，有效减少了起钻次数，单钻头进尺达到815 m，机械钻速达到了7.77 m/h，应用效果非常突出。

4.6 完井情况

本井实际完钻井深2 209 m，裸眼段长1 309 m，水平段长834 m。为提高单井产能采用裸眼封隔器+多级压裂滑套+尾管悬挂的完井方式。套管钢级P110，滑套级数7级，尾管悬挂器Ø139.7 mm ×Ø88.9 mm ，悬挂位置854 m。

管柱下入时先用钻杆通井到底，然后单西瓜皮磨鞋磨通井和双西瓜皮磨鞋模拟通井，通井器外径115 mm。下入管柱时，需要严格对下入速度、灌浆速度进行控制，管柱到预定位置后，用KCl溶液正循环顶替井筒内钻井液，逐级打压坐封悬挂封隔器和裸眼封隔器，丢手后起出送入工具。完井采用分段体积压裂改造投产，目前产量一直稳定在5 t/d左右，取得了较好的经济效益。

5　结论

（1）红侧平+24-022井是红岗地区第一口Ø118 mm小井眼侧钻水平井，其侧钻裸眼段长度、水平段长度、平均机械钻速等技术指标都处于较先进水平。该井完钻成功标志着吉林油田在利用侧钻水平井开发老油田方面取得了较大进步。

（2）钻井液技术是老区侧钻井钻完井成功实施的关键技术，需要确保钻井液体系的抑制性、润滑性、携岩性能够与地层有效配伍，保证水平井钻井施工顺利进行。

（3）Ø118 mm的PDC钻头在提高钻井机械钻速方面效果显著，同时由于磨损少、事故率低的特点，减少了起下钻次数，大幅度缩短了钻井周期。

参考文献：

［1］ 林凤波，杨振科，陈铭金，等.深井硬地层双层套管开窗侧钻水平井钻井技术［C］//第十届石油钻井院所长会议论文集.北京：石油工业出版社，2012：70-75．

［2］ 董国昌，刘英，刘金利.星A6-6深井大位移套管开窗侧钻定向井钻井研究与实践［J］.吉林石油科技，2001，20（1），35-39．

［3］ 马小龙，乐振好，王兴武，等.文13-侧305井深部开窗侧钻井固井技术［J］.石油钻采工艺，2012，34（2）：45-47.

［4］ 贾正发，黄德辉，樊震刚，等. 侧钻井小井眼内事故处理技术［J］.石油钻采工艺，2011， 33（5）：99-101.

［5］ 郭锋，孙星云，罗晓敏.Z3034小井眼侧钻水平井完井技术［J］.石油钻采工艺，2013，35（3）：34-36．

［6］ 俞启泰.论侧钻水平井是开采“大尺度”未波及剩余油最重要的技术［J］．石油学报，2001，22（4），44-48 ．

（修改稿收到日期 2015-08-12）

〔编辑 李春燕〕

Application of drilling and completion technique for Ø118 mm sidetracked horizontal well of Hongceping+24-022

YANG Zhenke
（Drilling Technology Research Institute of Jilin Oilfield Company, CNPC, Songyuan 138000, China）

Abstract:In order to further tap the remaining resources in the old region of Jilin Oilfield and make full use of the old well patterns, the tests were conducted to the old wells development by sidetrack horizontal well. Well Hongceping+24-022 was the first Ø118 mm slim hole sidetrack horizontal well in Honggang Oilfield, which had long horizontal interval and was difficult to drill. Optimization of casing sidetracking, profile design and strong-inhibition drilling fluid system, ensured that the technical indicators such as the length of sidetrack openhole interval, the length of the horizontal interval, and average ROP, were all at an advanced level. Through analysis of difficulties in drilling and completion and presentation of field application, this paper fully summarizes the drilling and completion technique for Ø118 mm sidetrack horizontal well with long horizontal interval, which is of guiding significance to the research and application of sidetrack horizontal wells.

Key words:slim hole; casing sidetracking; horizontal well; drilling and completion; long horizontal interval; Jilin Oilfield

作者简介：杨振科，1979年生。2007年毕业于西南石油大学油气井工程专业，现主要从事钻井工程技术方面的研究工作。E-Mail：yangzk-jl@petrochina.com.cn。

doi:10.13639/j.odpt.2015.05.009

文章编号：1000 – 7393（2015）05 – 0034 – 03

文献标识码：B

中图分类号：TE243