小井眼水平井钻井技术

小井眼水平井钻井技术
摘要：小井眼开窗侧钻井工艺技术的运用，分析小井眼侧钻井实际固井作业中存在的问题，针对难点，提出解决小井眼开窗侧钻井固井工艺技术存在问题的重要措施。

本文对小井眼水平井钻井技术进行分析，以供参考。

关键词：小井眼；水平井；钻井技术
引言
国内多数油田进入开发后期，在长时间的开发生产中由于套管变形、损坏、井下落物施工、井下水锥、气锥各方面影响导致油井已经不能正常生产，为降低钻井成本，开发油田潜力，国内开始广泛研究推行小井眼开窗侧钻井。

1小井眼水平井技术简介
小井眼水平井技术是指用直径小于等于6″的井眼穿过目的层，井斜不小于86°，并保持这一角度直至打完水平段的一种钻井技术。

具有小井眼井和水平井的双重优点，具有机械钻速高、钻井成本低、环境污染物排放量少等优势，在老油田加密井开采剩余油、老井和报废井改造再利用，以及特殊油气藏资源的开采中得到广泛应用。

小井眼钻井技术在国外研究起步较早，20世纪50年代美国就开始使用该项技术，节约了钻井成本，20世纪60年代前后是国外小井眼技术发展的高峰期，世界上各石油公司共钻超过3200口小井眼井，取得了较高的经济效益。

进入21世纪前后，国际油价居高不下，小井眼技术未得到足够重视，技术也未取得实质性突破。

直到近10年来，各老油田开发进入后期和国际油价的下跌，小井眼技术和小井眼水平井技术再次进入高速发展阶段，除了在1000m以内浅井中得到应用，在垂深超过3500m的深井中也得到较大范围应用，并取得了良好效果。

2小井眼水平井钻井优势
2.1技术发展迅速
目前，国内外针对小井眼钻井技术的研发进展飞速，从小井眼钻井钻机、配
套工具（井口、防喷、井下动力钻具）到小井眼钻井的整套技术（井控技术、固
井技术以及钻井液优化等），都获得了快速的发展，促进了小井眼钻井技术安全
高效地发展。

2.2环保压力减小
国内外对钻井过程中的环境问题非常重视，常规钻井过程中会产生大量的钻屑、废油、泥浆以及钻井液，还有噪声污染、空气污染等，都对环境造成了污染。

这些问题，采用小井眼钻井后，得到了有效解决。

小井眼钻机小，相对常规井眼
钻井来说，井径小了一半，占地面积随之减少，钻井液的使用量以及岩屑排放量
大约降低了百分之七十。

3配套技术及工艺
小井眼水平井技术的成功应用，井身结构设计必须合理，设计原则是首先要
保护好油气层，其次是要杜绝漏、喷等井下复杂发生，确保钻井顺利进行；然后
是确保钻井液液柱压力能够有效平衡井内压力，不能将套管鞋处裸露地层压裂，
还要能够平衡地层压力；最后优化设计套管层次和下入深度，确保裸眼井段的长
度即为两相邻套管下入深度之差。

对钻井周期和成本、井深和造斜点位置、裸眼
段长度、完井方式和地层三项压力，以及钻遇地层不同岩性特征等多因素进行综
合考虑，确定最佳井身结构。

套管层次：深部地层岩性较为稳定，根据以往该区
块设计经验和水平井钻井经验，通过优化套管与钻头尺寸配合，采用三层套管设
计方案形成10-3/4″→7″→4-1/2″井身结构系列，当出现复杂后每层之间可以
加放一层非标套管。

二开的井控和井壁稳定问题，可以通过提高钻井液密度平衡
地层压力来解决，从而缩短钻井周期、降低钻井成本。

4促进小井眼固井质量提高的策略
4.1使用套管扶正器
沿着Φ101.6mm套管周边进行六个扶正器的焊接，使他们均匀的分布在同一
圆周上，通过一根套管可以进行1到2组的安装具有较大斜度的井段可以提高扶
正器的密度。

间隙比的最小值应当超过API标准中提出的0.66，这一工艺能够有效的保证套管位置处于中间，并且使水泥能够分布均匀，并且工艺所需的成本较低。

通过研究可以发现，刚性扶正器在小井眼中的应用效果较好，其主要的优势表现在扶正的点位较多、阻流不大、不容易出现脱落并且成本较低，只要保证其分布的合理性，就能够起到很好的效果。

4.2回插式液压尾管悬挂器固井工艺
（1）要将水泥浆注入。

工具达到既定的井下深度以后，将水泥浆正注，在水泥浆的注入量达到一定体积以后将小胶塞投入其中，将顶替液替入实现对小胶塞的推动使水泥浆持续向下运动。

在小胶塞到达空心胶塞位置时，对水泥浆和空心胶塞进行推动使得他们共同向下移动到处于尾管底部的回压阀位置，水泥浆注入环节结束。

（2）在水泥浆注入结束以后，将尾管向上提拉，使水泥浆回落，然后在将尾管重新插到井的底部，使环空内的水泥浆能够再次分布均匀，并将管柱正向旋转若干圈。

（3）憋压坐挂。

当环控内的水泥浆分布较为均匀以后，将悬挂器向上提拉使其到达坐挂位置憋压产生一定的压力，将液缸剪销剪短，活塞向上移动，实现对卡瓦的推动，使其坐挂在Φ177.8mm的套管内壁上。

4.3预封堵水技术
在下井眼钻穿设计的预封段完成以后，依据实地检查获取到的孔隙度、地层性质等进行水泥的选择和配比，并配置成水泥浆封堵亮剂，将其泵入到预封段并进行挤压使其到达目标层段，在封堵时要对破裂压力等参数进行考量，使挤入压力尽量大，从而使尽量多的封堵剂进入地层内部。

一方面水泥到达既定的地层空隙以后，会起到堵塞的效用。

另一方面，因为水泥浆具有的失水属性，在渗透性较高的岩石当中会受到压力差的作用出现失水发生沉淀产生滤饼，通过滤饼颗粒的不断增多，水泥浆失水持续放慢，需要的压力不断增加，最后会在地层当中形成硬块，造成孔道和空隙的堵塞，达到堵漏封窜的效果。

5小井眼水平井钻井技术方案设计
5.1钻具组合设计原则
首先，要保证水平段旋转钻进过程中的稳斜能力。

相对于滑动钻进方式，旋
转钻进能够提高钻压传递效率，从而对水平段钻进速度与延伸能力起到很好地提
升作用。

而要想将旋转钻进优势发挥彻底，必须要优化导向钻具组合，优选各项
钻井参数，对旋转钻进方式下，导向钻具组合的稳斜效果进行提升，保证水平段
能够尽可能多地采用旋转钻进方式。

其次，要保证水平段滑动钻进过程中的造斜
能力。

水平井在长水平段具有非常明显的摩阻问题，在滑动钻进时，很难对轨迹
进行调整，因此，对滑动钻进过程中，导向钻具组合的造斜率提出了一定的要求。

滑动钻进时，过高的造斜率会在该井段造成较大的井眼曲率，进而大幅度加大摩
阻扭矩；而过低的造斜率会降低轨迹调整速度，一旦滑动钻进井段过长，就会对
整体的钻井速度造成影响，更有甚者会导致脱靶。

5.2钻头的合理选型
1）牙轮钻头。

目前，国外应用比较普遍的是碳化钨合金镶齿牙轮钻头，其
中贝克休斯的牙轮钻头最具有代表性，实现了比较小的轮轴直径以及较厚的锥形
外壳，可适应高速转速。

（2）金刚石钻头。

国外的成品钻头有PDC钻头、天然
金刚石钻头以及TSP金刚石钻头，其钻头耐磨结构紧凑，对硬岩石地层的适应性
很高。

结束语
综上，为合理运用小井眼开窗侧钻井固井技术，需做选用合理的固井工艺，
优选适用的水泥浆体系，根据现场以及实际井眼轨迹不断优化固井工艺，提高固
井质量，降低钻井固井作业成本。

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