双套压力体系侧钻井尾管及悬挂器段铣技术

2018-09-07孙振旭

石油钻采工艺 2018年3期

孙振旭

中国石油集团长城钻探工程有限公司工程技术研究院

沈301S井是位于辽河油田古潜山区块的一口双套压力体系侧钻井。侧钻的目的是研究该区块潜山储层剩余油分布情况及其含油性。辽河潜山区块油藏具有埋藏深、压力层系多且变化大、地层硬、研磨性强等特点，特别是潜山油藏和上部地层分属于两套压力体系，原井完井时，为保护潜山储层，防止上部地层坍塌，技术套管均下至潜山顶部，油层套管悬挂在技术套管内完井。随着开采时间的推移，一些油井由于产能不足等原因需要通过侧钻挖掘剩余油，但对于这类井，若在悬挂器上方开窗，由于存在两套压力体系，作业难以实施；若在Ø127 mm尾管内部开窗，又面临井深、小井眼、泵压高、钻具细小、定向困难、复杂情况多等难题；实施新钻井经济方面又不允许，致使这类井长期处于待处理状态。采用高效段铣技术，将Ø177.8 mm技术套管内的Ø127 mm尾管段铣至技术套管鞋以下，不仅可有效解决上述问题，而且成本也较为合理，从而使得这类井侧钻挖掘剩余油成为可能。

1 沈301S原井基本情况

沈301S井井身结构如图1所示。

图1 沈301S井井身结构Fig. 1 Casing program of well Shen 301S

该井目前处于关井状态，井内无生产管柱，但注有灰塞，灰面位置420.26 m，全井仅有一段射孔，射孔井段 3254.00～3286.00 m，32.00 m/4层。

2 钻井液体系选择

沈301S井的设计段铣段较长，段铣过程中产生的铁屑多达4000 kg以上，既有鱼鳞状、条状铁屑，又有大块套管接箍及扶正器片，为了将段铣产生的铁屑携带出井眼，需要钻井液具有适当的黏度和切力，以便在正常循环时能很好地携带铁屑，在静止时又能很快形成较强的结构，防止铁屑下沉。

为满足施工要求，对5种钻井液配方进行了性能评价。1#配方：10%膨润土+纯碱；2#配方：15%膨润土+纯碱；3#配方：6%膨润土+0.3%抗高温增黏剂+0.5%黄原胶+0.3%淀粉+0.1%PAC+0.03%铵盐；4#配方：8%膨润土+纯碱+0.4%正电胶+0.8%黄原胶+0.5%NPAN +0.3%改性淀粉+0.1%PAC；5#配方：6%膨润土+纯碱+0.8%正电胶+0.5%黄原胶+0.3%改性淀粉+铵盐+0.2%PAC。表1是纯膨润土浆、聚合物钻井液和正电胶钻井液实验结果。

表1 高效段铣钻井液体系性能室内实验结果Table 1 Laboratory test results of high-ef ficient section milling drilling fluid

从表1可以看出，在悬浮能力相同的情况下，纯膨润土浆黏切较高，易憋泵；聚合物钻井液具有弱凝胶特性，但触变性和剪切稀释性不理想，当黏度较高时，泵压上升较快，且振动筛易跑浆；正电胶触变性和剪切稀释性相对好，符合现场要求，因此，选择正电胶钻井液体系作为本次施工的钻井液体系［1］。

3 施工要点及注意事项

（1）段铣所使用的钻井液体系必须具有优良的携岩、悬浮及耐高温性能，这是段铣工作安全进行的关键［2］。必须及时监测、维护钻井液性能，环空上返速度需达到1.1 m/s，黏度在100 s以上。

（2）段铣工具入井时采用小钻压段铣5 min，工具工作平稳后，再缓慢调整钻压、转速至合理的段铣速度。段铣过程中应间断加压，严格送钻速度，确保段铣形成的铁屑成片状或短条状。

（3）每次工具入井，先缓慢探底，一旦遇阻，应停止探底，上提钻具1～2 m后开泵循环，正常后，低速小钻压反复划眼处理，直至原段铣井深为止。

（4）Ø88.9 mm钻杆和Ø101.6 mm钻杆复合管柱的使用，能较好地解决深井小井眼段铣泵压高和携屑困难的问题。

（5）必要时使用打捞杯定期打捞大块铁屑，以减少卡钻风险。

（6）每段铣3 m或5 h上下活动钻具一次；每段铣5 m大排量循环10 min，接单根或起钻前需要大排量循环20 min。

（7）定时对振动筛返出的铁屑进行收集、称重，初期振动筛铁屑返出量需达到所段铣尾管质量的70%以上，中后期要达到80%以上。当铁屑返出率达不到要求时，应定期打稠塞将井底铁屑携带上来。若铁屑返出异常，要及时调整段铣参数，确保段铣铁屑为容易携带的片状或短条状。

（8）当扭矩值比正常段铣时扭矩值增大20%时，应停止段铣，缓慢多次上提下放钻具，同时增大循环排量，直至扭矩值恢复正常。遇卡后严禁硬提，避免造成卡钻［3］。

（9）段铣施工过程中，当钻井泵出现故障时，应尽快将钻具提离一个单根以上，并不间断活动钻具，以防止快速下沉的铁屑造成卡钻，同时尽快启动另一个泵建立循环［4］。

（10）在钻井泵、地面管汇等设备允许的情况下，尽可能加大排量。

（11）当段铣进入裸眼段时，应避免钻具大幅度扰动，以避免裸眼环空水泥环损坏造成的卡钻。

（12）段铣悬挂器、接箍、扶正器时，要严格控制钻压和段铣速度，以避免段铣工具的损坏。

（13）利用振动筛、除砂器、除泥器和强磁铁充分清除钻井液中的铁屑，以减少由于铁屑磨损造成的修泵时间。

（14）当工具托压严重时，可适当加大钻压进行段铣，若仍不能有效解决问题，可考虑下磨鞋处理段铣后的井段。

（15）段铣到后期，工具因磨损会产生缩径，应及时更换工具，否则会留下大块套管、接箍皮，增加卡钻风险，给安全施工带来隐患。

4 现场实施

沈301S井在段铣之前，需钻开420.26 m位置的灰塞，并对Ø177.8 mm技术套管及Ø127 mm尾管进行通井，通井后打灰塞封死射孔段，试压合格后可进行段铣。

设计段铣起点位置为3016.31 m，段铣终点位置在技术套管鞋以下20 m—井深3188.32 m处，段铣段长172.01 m。

由于该井较深，且井眼较小，满足段铣有效携屑要求的泵压较高，设计使用复合钻具：Ø88.9 mm加重钻杆×300 m+Ø88.9 mm钻杆×500 m+Ø101.6 mm钻杆，以解决深井小井眼携屑、防卡、高泵压等问题。

段铣到预定位置后，通井后下封隔器试压15 MPa，稳压30 min，压降不超过0.5 MPa为合格。

4.1 段铣悬挂器

钻具组合：Ø156 mm悬挂器铣鞋+ Ø120 mm钻铤×3根+ Ø88.9 mm加重钻杆×1根+ Ø88.9 mm钻杆×51根+311×4A20变扣+ Ø101.6 mm钻杆。

段铣参数：钻压20～70 kN、转速90 r/min、排量15.5 L/s、Ø88.9 mm钻具环空返速1.12 m/s、泵压21 MPa、钻井液密度 1.02 g/cm3、黏度 102 mPa·s。针对该井悬挂器类型［5］，设计悬挂器铣鞋如图2所示。该井使用悬挂器铣鞋1只，进尺7.88 m，纯段铣时间0.55 d，悬挂器铣鞋使用情况见表2。