中原油田小井眼开窗侧钻裸眼井段扩划眼技术及应用

2020-05-15徐胜波谢大成徐胜超

化工设计通讯 2020年3期

徐胜波，谢大成，徐胜超

（中原油田井下特种作业公司，河南濮阳 457001）

1 开窗侧钻井钻井技术

1.1 钻头的选择

优选钻头是实现优质快速钻井的关键之一，对提高机械钻速，加快钻井进尺，缩短建井周期十分重要。由于受原井套管尺寸的影响Φ118mm 钻头类型很少。目前有普通PDC 钻头、双心PDC 钻头、刮刀钻头和单牙轮钻头等。在刚开始搞开窗侧钻眼井时普遍使用普通PDC、刮刀钻头和单牙轮钻头，但机械钻速低，效果不理想。之后经过使用单牙轮钻头机械钻速有了较大提高，平均机械钻速由原来的0.1～0.5m/h 提高到1～1.5m/h，在个别井段钻时高达2～4m/h。可见钻头的选择不同使用的效果相差很大。在施工过程中还发现,PDC 钻头和YC517单轮钻头与井下动力钻具螺杆泵的配合使用,复合钻进比单纯使用转盘钻进可提高钻速20%～30%。目前，中原油田施工时一般根据所钻地层选择不同类型的钻头，提高了机械钻速，取得了良好的效果。

1.2 钻井参数的选择

在最初搞开窗侧钻钻井施工时,在参数的选择上由于没有经验,现场使用的设备也不齐全，平常一般强调在高泵压，大排量，大钻压的情况下就能提高机械钻速，缩短建井周期。但是，效果并不是很理想。通过几年的反复摸索和实践,充分认识到钻井参数的合理选择在提高机械钻速方面至关重要。经过优化钻井参数之后再配合井下动力钻具螺杆泵的使用在复合钻进时转盘转速由原来的80～100r/min 降至60r/min 以内，钻压由原来的50～70kN 降至30kN 左右排量保持在8L/冲左右即可。钻井参数优化选择之后，机械钻速大幅度提高。

1.3 钻具的选择

在开窗侧钻井之初所使用的小钻杆钢性差，柔性大，大大增加了控制井眼轨迹的难度。之前一般多采用Φ118mm钻头+Φ95mm 直螺杆泵+定向弯头+Φ105mm 无磁钻铤+Φ105mm 钻铤+Φ73mm 平台阶钻杆和Φ118mm+95mm+单弯螺杆泵+Φ105mm 无磁钻铤+Φ73mm 平台阶钻杆这常用的钻具组合。通过现场使用发现前一个钻具组合在随钻进时对工具面控制效果不理想。后者，在井眼轨迹控制工具面具有良好效果。但是，这两个钻具组合在裸眼井段起下钻具时磨阻力较大易发生抽吸现象和压漏地层等事故的发生。经过几年的探索和现场操作对使用的单弯螺杆泵的增斜垫块减厚和角度的处理一般采用；Φ118mm 钻头+Φ95mm 单弯螺杆泵+Φ105mm 无磁钻铤+Φ105mm 钻铤+Φ73mm（18°）斜坡钻杆+Φ73mm 平台阶钻杆模式的钻具组合。这个钻具组合在使用过程中对井眼轨迹的控制，地层油气层的保护侧钻施工的安全性有了更好的保证。

2 裸眼井段的扩划眼技术

2.1 裸眼井段扩划眼的重要性

由于小井眼开窗侧钻所使用的钻头，钻具尺寸较小，相应的是它在钻进时的井径扩大率也小。在随钻钻进和复合钻进控制井眼轨迹时井径值变化也大。在地层压力的作用下使井径值大小不一，从而影响钻具和套管的起下和固井质量的好坏。所以，要进行裸眼井段扩划增大裸眼井段井径，保证钻具和套管的正常起下和优质的固井质量。

2.2 扩划眼钻具组合

在前期侧钻井施工扩划眼时一般采用Φ118mm 钻头+Φ108mm 扶正器+Φ105mm 钻铤+Φ73mm 平式阶钻杆和Φ118mm 钻头+扩眼器+Φ105mm 钻铤+Φ73mm 平式台阶钻杆这两种钻具组合。在使用第一个钻具组合过程中扶正器的刚性强，直径较大划眼时钻时较慢效果不理想。第二种钻具组合中的扩眼器的工作原理是；划片在泵压的作用下向外胀开，钻具旋转刮削井壁达到扩大井径的目的，泵压下降时划片收缩到原位。但是，在实际使用中由于地层砂的沉淀及使用周期较长扩眼器的划片常常出现被卡死或者划片在停泵时不恢复原位极易造成钻具卡钻事故，严重影响施工时效和建井周期。根据这种情况改进了扩划眼的钻具组合，即Φ118mmPDC 钻头+Φ105mm 钻铤+Φ73mm 平式台阶钻杆。在使用这个组合相对于前两种组合在地层油气层的保护和固井质量效果显著提高。在中原油田实行多种措施开发和注水并的增多，使得所施工的侧钻井地层压力失衡，井眼轨迹和井径大小难控制。在近几年进行裸眼井段扩划眼施工时，在注水井和地层压力不平衡造成地层出水，井漏，井径缩径及井壁垮塌等复杂情况下时有卡钻事故的发生，大大增加了施工难度，严重影响施工时效和延长建井周期。根据这种情况，在2016 年通过不断调整钻具组合和一系列技术参数，总结确定一套安全，实用的钻具组合，即Φ114 mmPDC 钻头+Φ105m 钻铤2 根+Φ73mm18 度斜坡钻杆+Φ73mm 平式台阶钻杆。Φ114 mmPDC 钻头Φ73mm（18°）斜坡钻杆。

通过使用这种钻具组合裸眼井段扩划眼两年来，在对井眼轨迹的控制，地层油气层的保护，施工的安全，时效的提高以及在固井质量效果等都有显著提高，并且缩短了建井周

期，大大降低了单井成本，增加了单位和职工的效益和收入。

2.3 裸眼井段扩划眼技术参数的选择

最初在侧钻井裸眼井段扩划眼时一般都采用类似于正常钻进的参数使用，但是效果很差，而且只扩划眼时往往还会划出一个新的井眼，增加了施工难度。经过经验积累再结合现场具体实际情况改变调整相应的钻井技术参数大幅提高了工作效率，具体做法就是；由原来常用的30kN 钻压降低至10kN 以下，转盘转速提高到100～120r/min 排量基本不变的“一降，一升，一稳定”的方法，严格遵循“一通，二冲，三划眼，四通过”的扩划眼操作规程，既保证了扩划眼施工的安全性和效果，又提高了工作效率。

2.4 特殊情况的技术处理

由于所施工的地层压力异常，经常出现出液或者井漏的特殊情况时，极易发生井壁缩径或者井壁坍塌给扩划眼施工增加难度。在经过几年的实践经验同样也摸索出一套在发生这种复杂情况时的扩划眼操作方法。具体方法是；采取“点拨扩划眼法”配合常规操作的“钻具循环划眼法”进行施工。同时也要遵循“一通，二冲，三划眼，四通过”的操作规程施工。在按“点拨扩划眼法”施工操作时钻压应控制在5kN 以内，应采用“低钻压，高转速”的操作方法，划眼1～2m 后上提钻具，再次进行划眼直至起放钻具畅通无摩阻，再向下进行划眼操作施工。