海上中短半径侧钻水平井在设计中的难点及对策

王攀 王文 杨保健 宋瑞

摘 要：中短半径侧钻水平井技术是老油田挖潜增效的有效手段，渤海油田目前应用较少。结合渤海油田首口海上中短半径侧钻井，分析了海上中短半径侧钻水平井钻井难点及对策，为后续井提供了技术指导，为低效井的再利用找到了新思路。

关键词：海上；中短半径侧钻；水平井；有限元分析

中图分类号：TE242 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）13-0095-02

Abstract： The technology of sidetracking horizontal well with medium and short radius is an effective means of tapping potential and increasing efficiency in old oil field， but it is seldom used in Bohai oilfield at present. Based on the first offshore short radius sideway drilling in Bohai Oilfield， the difficulties and countermeasures of offshore short radius sidetracking horizontal well drilling are analyzed， which provide technical guidance for subsequent wells and find a new way of thinking for the reuse of low efficiency wells.

Keywords： offshore； short radius sidetracking； horizontal well； finite element analysis

渤海油田年递减率约14.7%，受井槽限制，钻调整井是老井恢复产能最有效的手段。中短半径侧钻水平井是将套管开窗与中短半径水平井结合起来的特殊技术。它能利用现有的套管以低成本的方式挖掘油藏“剩余价值”，从而提高油田效益。本文以绥中36油田中短半径侧钻井为例，进行了中短半径侧钻研究，针对其中存在一些关键问题提出了对策。

1 钻井难点分析

该技术在渤海油田调整井应用少，主要存在以下难点：

（1）中短半径侧钻设计造斜率10°/30m以上，造斜率高；轨迹精度高，现场施工难度大。

（2）渤海油田8-1/2″水平井眼中首次下入7″套管，且最大全角变化率为10°，套管下入难。

（3）1.5°弯角的高造斜率马达，钻具斜向器通过率较低。

2 技术对策

2.1 马达的优选

为满足设计造斜率，优选低弯点高造斜率马达。该马达具有低弯点、大弯角、高扭矩的特点。弯点距0.865m （常规1.567m）；选用等壁厚7/8头马达，输出扭矩大，1.5°弯角。为验证选用1.5°低弯点马达造斜能力，进行了现场试验，试验结果最高造斜率13°/30m，满足造斜率要求。

2.2 轨迹精确控制

轨迹控制是本项技术的关键。中短半径侧钻点深，造斜段短，轨迹控制出现偏差，将无法准确着陆，无法满足油藏要求。通过轨迹优化、工具优选、现场措施保障等方面，确保轨迹满足要求。

2.2.1 轨迹优化

为了减少进尺，同时降低开窗风险，优选在馆陶组底砾岩以下开窗侧钻。侧钻点优选在固井质量好的井段。在此基础上对不同造斜率的轨迹进行了分析对比，优选轨迹设计，确保设计轨迹贴近现场施工，便于操作和控制。轨迹方案优选方案一。

2.2.2 现场技术措施

首先是钻具组合：优选1.5°马达，加强局部造斜率控制≤12°/30m，保证造斜率和抗扭强度；优选PDC钻头，短保径，侧向切削力强，兼顾滑动稳定性。使用近钻头测斜工具。在关键井段加密测点，及时获得相应井斜。其次保证滑动连续性。滑动托压及时采取措施：调整钻井液性能；钻井液中加入小球、石墨、等润滑材料；短起下，同时提高滑动段长度，密切关注近钻头井斜变化，不可盲目钻进，浪费井段，造成轨迹失控。

2.2.3 套管下入问题

本井是渤海油田首次在8-1/2″水平井眼中下入7″套管，且最大狗腿度为10°。套管下入困难，也可能出现套管在高狗腿情况下局部发生形变。考虑到相应风险，开展了以下几点针对性研究。

（1）套管下入过程中的载荷分析及相对位置分析

利用Landmark软件对不同摩擦系数情况下套管上提下放的载荷进行了模拟（图1），同时对下入过程中与井壁的相对位置也进行了模拟分析（图2），均可以顺利下入，套管不会出现卡死现象。

（2）利用有限元分析， 7″套管下入过程中，井口轴力远大于总摩阻力，证明套管上提下放安全；等效应力为186.49MPa，安全系数2.95。说明套管弯曲后应力仍满足强度要求。

（3）选用可旋转尾管挂、高抗扭套管等方式进一步降低下入风险。

2.2.4 窗口及钻具通过性

1.5°弯角马达偏移量较大，钻完井管柱在窗口的通过性是关键问题。常规单斜面开窗工具窗口有效长度短，且无辅助通过死点功能。为增加有效窗口长度，使钻具组合顺利通过窗口，优选3°多斜面开窗工具，具有窗口长、通过性好、效率高等特点。同时优化钻井工艺，选定9-5/8″套管开窗，相对缩小钻头尺寸，提高钻具在窗口的通过性。

3 现场实施情况

渤海油田第一口中短半径水平井侧钻目前已成功实施，着陆位置理想，水平段239m，油层钻遇率100%。实施过程中钻具及套管均顺利通过窗口。最大狗腿度18.9°/30m。钻井过程中未出现事故，生产时效87.51%。中短半径与常规水平井对比，钻井工期节省4.54天，节约进尺1120m。

4 结束语

中短半径侧钻水平井采用1.5°弯角马达满足设计要求，局部最大造斜率达到18.97°/30m；通过模拟和现场实施证明，在10°/30m的造斜率下，8-1/2″井眼可顺利下入7″套管；基于非线性理论，利用ANSYS软件，表明8-1/2″窗口可顺利通过钻完井相应管柱。该项技术有效解决槽口局限性和在生产井控制储层面积有限的问题，盘活了井筒资源，大幅降低钻完井成本，应用前景广阔。

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