小井眼侧钻技术在大港油田的应用与发展

小井眼侧钻技术在大港油田的应用与发展

【摘要】小井眼侧钻技术是油田利用老井提高采收率的重要措施。国内各油田竞相开展了此项技术的研究与应用，已形成了一套完整的工艺技术，但在双层套管开窗、小井眼优快钻井、小井眼小间隙固井等关键技术上还存在问题。大港油田随着近几年市场工作量的增大，不断探索新型实用技术提高小井眼侧钻技术水平，通过对开窗工具的改造完善，顺利实现了双层套管开窗；通过改进钻头结构，完善钻头型号，适时应用大角度马达，完善定向钻进工艺措施等方法，提高了优快钻井水平；通过开发新型水泥浆体系、密度可调的隔离液，优选完井套管规格，进一步提高了小井眼小间隙固井质量，最后提出了小井眼侧钻技术发展方向，并给出了建议。

【关键词】小井眼；侧钻技术；开窗；小间隙固井

0 引言

国外从20世纪60年代开始进行侧钻技术研究，在侧钻方法、工艺措施、井下工具及完井方法等方面技术已经成熟，能够完成各种曲率半径的水平井，还能在一个井筒中侧钻出多个分支井。国内胜利、辽河、中原油田开窗侧钻工艺发展较快，其中，1997年开始，辽河油田侧钻技术与采油技术进行配套研究，侧钻技术成为改善井网、挖掘储层潜力、解决底水锥进、油井水淹的重要手段。2000年运用老井侧钻技术完成三分支井。至2005年辽河油田完成各式侧钻井2383口，侧钻总进尺64.4×104m，成为国内完成侧钻井最多、运用侧钻技术增储上产效果最显著的油田。大港油田在1992年开始实施套管内开窗侧钻，截至2008年完成小井眼开窗侧钻井301井次，其中自由侧钻井53井次，定向侧钻井196井次，侧钻水平井52井次，完成双层套管开窗5井次，2008年￠139.7mm套管内开窗侧钻平均机械钻速2.5m/h，较2007年提高了12.8%。目前大港油田小井眼侧钻井技术不断完善，规模也在不断扩大。

1 大港油田小井眼侧钻技术现状

1.1 开窗工具

大港油田￠177.8mm和￠139.7mm套管内开窗方式均主要以钻铰式复合铣锥，一次性完成开窗、修窗作业。2001年Weatherford公司在大港油田采用开窗铣鞋带西瓜铣，可以实现一次性开窗修窗，斜面为凹槽式设计，开窗铣鞋对导斜面不磨损因此开窗效率高、速度快，但施工费用较高。近几年随着双层套管开窗的增多，我们对钻铰式复合铣锥的顶部进行了钨钢颗粒加厚，使其直径由73mm 加大至95mm，整体长度由0.95m加长至1.2m。

导斜器从原始简易的地锚固定式导斜器，经过改进，目前普遍采用卡瓦液压锚定式导斜器；双层套管开窗为确保导斜器固定牢靠，发展出了卡瓦液压双缸锚定式导斜器，而导斜面的硬度设计选择与2层套管中强度较大的那层套管相当

[2]。导斜器前采用小直径陀螺测斜仪校正井眼轨迹，并确定导斜器斜面方位。

表1 双层套管开窗钻压、转速推荐值

1.2 开窗侧钻程序

选井-套管内通井，清洗井筒-注水泥封堵老井眼-套管刮削-套管试压-下导斜器，定向-固定导斜器-开窗修窗-试钻-裸眼钻进-测井-下套管、固井-测声幅、井筒试压完井-射孔投产[3]。

1.3 井眼轨迹控制与优快钻井

小井眼裸眼侧钻钻进时，定向钻具外径尺寸小、柔性大、抗扭转变形能力弱、抗地层力的能力弱，钻井参数、地层等因素对井眼轨迹控制效果非常敏感[3]，通常在某些井段，无法用常规经验判断控制效果，只能加强实时检测来确定。

常规钻具结构为：

A：造斜钻具组合：￠120.6mm单牙轮钻头+￠95mm单弯马达+止回阀+定向接头+￠89mm无磁钻铤（内装MWD仪器）+￠78.6mm加重钻杆+￠73mm钻杆

技术参数：WOB：10-20kN Q：8-10l/s R：马达转速

B：稳斜钻具组合：￠120.6mm钻头+￠118mm稳定器+止回阀+￠105mm短钻铤+￠118mm稳定器+￠89mm无磁+￠78.6mm加重钻杆+￠73mm钻杆技术参数：WOB：20-50KN R：70-80rpm Q：9-12l/s。

目前在小井眼侧钻中，采用多个或单个螺旋稳定器组成的常规钻具结构来控制井眼轨迹是行不通的，在钻遇砾岩层、玄武岩等可钻性差的地层时，采用带稳定器的常规钻具组合，利用大钻压、大排量的钻进参数优势，实现井眼轨迹调整性的快速钻进是可行的，但要视剖面要求及造斜段长度适时采用。

单弯螺杆是各油田小井眼侧钻控制井眼轨迹普遍采用的井下工具，现场使用以￠95mm的5、7、9头螺杆居多，大多是3级马达；过去大港油田侧钻受井身质量（主要是狗腿角控制）影响，单弯螺杆角度基本选择1.25°，这就造成了滑动钻进井段较长，工具面需要多次调整，遇到硬质地层造斜率低，机械钻速低等问题。近几年，我们通过优化轨迹剖面，适当增大了全角变化率，单弯螺杆角度基本选择了1.5°和1.75°，这样就有效的缩短了滑动钻进井段，相应增长了复合钻进井段，起到了提高机械钻速的作用。在工艺上为保证井身质量采用了短井段、勤调整、小调整和复合钻进等措施，有效控制了井眼曲率变化，提高了机械钻速。应用中1.75°单弯螺杆复合钻进有别断螺杆的风险，使用时要注意。

进入稳斜钻进要视具体井况选择钻具组合，一般常规单稳定器增斜钻具在小井眼侧钻中只能起到微增效果，而常规双稳定器稳斜钻具基本能保证稳斜钻进，如钻压小，会有微降现象。

1.4 钻头选择

小井眼钻头选型范围狭窄，主要是单牙轮钻头和PDC钻头，经过现场不断实践应用，PDC钻头与螺杆钻配合，受螺杆扭矩小的影响，对钻压较敏感，当钻压不合适时容易造成工具面漂移或进尺缓慢[3]，另外，PDC钻头对地层适应性差，造成机械钻速较单牙轮钻头低，近几年已基本不使用该类型钻头了。

单牙轮钻头经过不断发展已逐步系列化了，目前有YA437、YA517、GYD517、GYD537、GYD617、GYD737A，基本具备了从软-硬各种地层岩性的钻进，牙轮顶部的聚晶金刚石复合齿，加强了抗研磨性能，齿径、齿高、齿形及排列布齿都改进了很多，主副水眼的设计也更加趋于合理，钻头结构上开发了金属密封钻头，使入井纯钻时间由80小时提高至120小时。实践证明，单牙轮钻头适于小井眼定向滑动钻进和复合钻进，水平钻进也能适用，目前大港油田小井眼侧钻钻头首选单压轮钻头。