苏里格气田小井眼侧钻水平井钻完井技术研究与应用
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苏里格苏 10 区目的层岩性主要为灰色、灰白色含砾粗砂岩、不等粒砂岩与绿灰色、紫红色泥岩 不等厚互层，地层较复杂。直井井身结构设计采用两层套管结构，完井方式选择套管射孔完井（套 管强度如表 1）。从表中可以看出，该区域井较深（3300m 以上），套管壁厚（9.17 mm），套管内径小 (121mm)。实施侧钻水平井需要解决的技术难点有：
（2）主要改进点：①增加铣锥头硬质合金厚度；
②增加铣锥布齿密度。 1.2.2 高强度导斜器 （1）工具结构
工具由送入管、中心管、斜面、活塞、液缸、卡瓦等组成（结构如图 2 所示）。
图 2 高强度导斜器 （2） 主要改进点：①增加一套锁紧机构，采用一套防旋转卡瓦，二套防移动卡瓦机械；
②斜面采用 35CrMo 以上材料，表面渗碳，淬火，HRC≧55。 2、小井眼侧钻水平井轨迹控制技术
细节优化，对主要工具进行了国产化，主要有小尺寸裸眼封隔器、悬挂封隔器、低密度球系列、小
直径三段分级压裂滑套系列等。
二、现场应用
1、施工简况 苏 10-34-46CH 是长城钻探苏里格气田项目部部署的第一口 51/2＂小井眼裸眼压裂侧钻水平井。
开窗点 3042m，设计井深 4049m，水平段长 600m。该井于 2011 年 03 月 31 日搬家安装、前期准备。 4 月 12 日，下导斜器至 3042 m， 4 月 13 日开窗。钻具组合：高强度开窗铣锥+加重钻杆 15 柱+钻 杆。开窗参数：钻压 10～30KN，转速 50～90r.p.m ,排量：10l/s，泵压 15～17Mpa。开修窗共 8 小 时，顺利完成，取得了小井眼深井厚壁套管开窗技术突破。
针对苏 10 区侧钻开窗点深，3000m 以上，套管壁厚， 9.17 mm，套管内径小。我们在常规工具 的基础上进行改进，研制了高强度开窗铣锥和高强度导斜器，保证了开窗一次成功。 1.2.1 高强度开窗铣锥
（1）工具结构 工具由上接头、铣锥体、铣锥头组成（结构如图 1 所示）。
图 1 高强度开窗铣锥
井处于关井状态。该井的成功实施，对苏里格气田恢复长停井生产，延缓产量递减进程具有重要的参
考和借鉴意义。
三、结 论
1、针对苏里格气田复杂地质条件下小井眼侧钻水平井难点进行攻关，形成了深井厚壁套管开窗技 术、随钻扩眼技术、小井眼钻井液技术、小井眼祼眼分段压裂技术等钻完井技术，成功完成了 S10-34-46CH 小井眼侧钻水平井的先导试验，对苏里格气田恢复长停井生产，延缓产量递减进程具有 重要的指导意义。
图 3 随钻扩眼工具图
钻具组合：单牙轮钻头+斜坡钻杆 1 根+井壁修整工具+斜坡钻杆+加重钻杆+普通钻杆； 施工参数：钻压：10～20KN,转速：70～90 R.P.M，排量：8～9l/s。
6、小井眼侧钻水平井分段压裂技术（以 S10-34-46CH 为例）
6.1 前置液比例 分析苏里格地区的储层特征，区域物性相对较好，水平段滤失比较大，而且该井的水平段较长，
5、随钻扩眼技术
为保证压裂管柱的顺利下入，根据苏里格地层特点，考虑到水平段的油层以砂砾岩为主，胶结相 对较为疏松，研制了侧钻水平井随钻扩眼工具（如图 3），在常规偏心工具上进行了改进和完善：一 是采用硬质合金作为支撑，金刚石复合片作为切削齿，并在几何形状方面进行了合理的布置，以加强 金刚石切削齿的切削能力，延缓切削齿发生破裂和磨损的时间；二是切削齿表面高度抛光，减小了剪 切应力，改善了排屑能力；三是采用不同高度的刀翼，使切削过程很容易从领眼直径过渡到扩孔直径； 四是切削齿分布在刀具的整个轮廓上，以使载荷分布均匀；五是采取和领眼钻头分体安装的两件式设 计，对所使用的领眼钻具组合和钻头类型没有限制。该工具由于本身没有活动部件，避免了卡钻的危 险【2】。
是邻近直井 3 倍，取得了明显效果。
一、小井眼侧钻水平井钻完井技术研究
1、深井厚壁套管开窗技术 1.1 开窗位置的选择
开窗位置的选择，是确定从老井什么位置开窗、侧钻、造斜的工作。开窗位置与原井套管完好 情况、地层岩性、工具造斜能力、开窗方式有关。开窗位置选择的是否正确，直接关系侧钻水平井 的成败。以 S10-34-46CH 试验井为例，开窗侧钻位置的选择根据地质要求的靶点，综合考虑老井套 管接箍位置、扶正器位置、井段封固质量、地层可钻性、地层复杂情况及井眼曲率等方面的因素综 合考虑，确定了窗口位置 3042m。 1.2 开窗工具的研制
苏里格气田小井眼侧钻水平井钻完井技术研究与应用
王 龙 喻 晨 龚建凯 庄纯才
（辽宁盘锦长城工程技术研究院 124010）
摘要：苏里格气田是一个典型的“低压、低渗、低丰度”三低气藏，具有单井控制储量低，产量递减 快的特点。目前仅苏 10 区就有 90 多口气井处于间开或关井状态，迫切需要借助于侧钻水平井技术 来恢复长停井产能，延缓产量递减进程，提高油气采收率。长城钻探公司针对苏里格地区小井眼侧 钻水平井的难点开展技术攻关，成功实施了苏里格地区第一口小井眼侧钻水平井—S10-34-46CH 的 钻井和裸眼分段压裂先导试验，取得了明显效果，具有一定的参考和借鉴意义。
2、随钻扩眼技术的应用，解决了苏里格小井眼侧钻水平井钻进过程中出现的井眼缩径问题，为分 段压裂管柱的顺利下入创造了有利条件。
3、采用专用钻杆防磨接头、新型滚子扶正器、液压加压器等辅助钻井工具，大大降低了钻具的 磨阻和扭矩，提高了机械钻速。
参考资料 著作：[1] 张焱，刘坤芳，曹里民.多底井井眼轨迹设计与控制理论[M].北京：石油工业出版社，2000。 论文：[2] 刘乃震等.侧钻小井眼微台阶扩孔技术 特种油气藏 2005.8 60～64
4 月 17 日开始进行裸眼定向钻进，6 月 3 日定向钻进至 3978.29m 时钻遇泥岩发生多次阻卡现象， 决定提前完钻。6 月 18 日下随钻扩眼工具扩眼、通井。6 月 22 日下裸眼分段压裂管柱完井，完井结 构如图 4 所示。
２、效果评价
图 4 S10-34-46CH 完井结构图
该井钻井周期 60 天，共用 PDC 钻头 10 只，平均机械钻速为 2.8m/h。虽然在钻进过程中出现了 5
侧钻水平井井眼轨迹控制技术是钻井施工的核心，并贯穿钻井全过程。小井眼侧钻水平井井身轨 迹控制工艺技术主要包括：钻具组合选用、影响轨迹控制因素的分析、测量技术、井底预测技术和
实时综合分析技术等几个方面［1］。
3、小井眼防磨减阻技术
在小井眼侧钻水平井钻井过程中，由于环空间隙小，钻具磨阻扭矩大，加压困难。为此，我们 设计了专用钻杆防磨接头、新型滚子扶正器、液压加压器等辅助钻井工具，大大降低了钻具的磨阻 和扭矩，提高了机械钻速。
主题词：小井眼；侧钻水平井；“三低”气藏；随钻扩孔
苏里格气田是一个典型的“低压、低渗、低丰度”三低气藏，储层为冲积背景下的辫状河沉积 体系，有效储层为辫状河砂岩沉积中的粗岩相带，储集砂体非均质性强，连续性较差，具有单井控 制储量低，产量递减快的特点。如苏 10 区块 2006 年 9 月投产以来，经过三年多时间生产，部分井 已进入低压低产阶段，而且随着开采时间的延长，低压低产井逐渐增多。 截止 2010 年底，该区块 共有井 306 口，其中有 90 多口井处于间开或关井状态。因此，迫切需要借助于侧钻水平井技术来恢 复长停井产能，延缓产量递减进程，提高油气采收率，降低油气开采综合成本。
（1）开窗点深，套管壁厚，开窗难度大； （2）井眼小，泵压高，钻具的磨阻扭矩大，钻头加压困难，机械钻速低； （3）地层复杂，如延长组、纸坊组地层，含有灰色泥岩、浅红色泥岩；石盒子组地层含有灰黑 色泥岩，水化分散强，易掉块，造成井下垮塌, 井眼不规则，井径扩大率较大； （4）目的层深，水平段长（500m 以上），井眼轨迹精确控制难度大； （5）侧钻水平井需满足水平井分段压裂要求，对井身结构、井身质量要求高； (6) 分段压裂数多、要求施工规模大,施工风险也增大,给施工工具提出了更高要求。同时,一旦 砂堵后砂埋入井工具,小井眼解卡打捞处理异常复杂。
表 1 套管强度校核表
套管 程序
井段 (m)
规范 外径 螺纹 (mm) 类型
钢级
壁厚 (mm)
每米重 累重 (N/m) (KN)
安全系数 抗内压强度 抗拉 抗挤 (MPa)
表套 0-500 244.5 短圆 J55 8.94 525.4 262.7
生产 套管
0~3500 139.7
特殊 螺纹
N80
9.17 291.65 105wk.baidu.com 1.81 1.52 63.36
次下钻阻卡事故，3 次井漏事故，但都及时得到了处理，最终顺利完成了 S10-34-46CH 小井眼侧钻水
平井的先导试验。目前，该井日产气 3 万方，是邻近直井的 3 倍，取得了明显效果。
据统计，截至 2010 年底，苏里格气田累计完井 4015 口，投产 3634 口，开井 3081 口，有 653 口
为预防砂堵，根据该井区现场施工和该井直井压裂情况，前置液百分比为 40%。 6.2 注入排量
根据工艺要求，采用油管注入方式压裂，设计排量为 3.0m3/min，施工时以此为指导，视泵注压 力情况进行调整。 6.3 支撑剂
根据苏里格地区常用的支撑剂使用情况，选用 20-40 目陶粒支撑剂，具体技术参数及数量见下 表：
作者简介： 王龙，高级工程师，1997 年毕业于江汉石油学院石油工程专业。现在长城工程技术研究院从事 侧钻井和侧钻水平井的现场服务。联系地址：辽宁省盘锦市惠宾街长城工程技术研究院。
0427-7829182 terryisacwang@sina.com
4、小井眼侧钻水平井钻井液技术
苏里格地区钻探施工中，经常出现井壁坍塌掉块、缩径等井下复杂情况。因此，小井眼侧钻水 平井的特殊性对钻井液提出了更高的要求。小井眼钻井与常规尺寸井眼钻井的最大区别是环空间隙 小，这就要求钻井液必须具有良好的流变性、抑制性和润滑性能，较低的固相含量，适中的触变性， 合适的密度以及较低的失水和薄而致密、润滑性好的泥饼。我们选择了复合硅聚合物体系和钾盐聚 合物体系进行室内对比试验，最终确定了苏 10 区侧钻水平井钻井液体系为复合硅聚合物体系。
针对这些问题，2010 年长城钻探公司开展了苏里格气田小井眼侧钻水平井钻完井技术研究，经 过一年多的室内研究和现场实践，形成了深井厚壁套管开窗技术、小井眼轨迹控制技术、随钻扩眼
技术、小井眼钻井液技术、小井眼祼眼分段压裂技术等钻完井技术，成功解决了这些难题，2011 年
6 月，顺利完井 S10-34-46CH 小井眼侧钻水平井钻井和分段压裂先导试验。目前平均日产气 3 万方，
表 2 支撑剂技术参数
支撑剂 名称
粒径（mm）
体积密度 （g/cm3）
真密度 （g/cm3）
破碎率(%)
中密度 陶粒
0.425～0.85
1.76
3.24
闭合应力 52MPa 下≤8%
6.4 压裂工具的研制
为了满足 S10-34-46CH 侧钻水平井裸眼袋分段压裂的要求，我们对小井眼分段压裂工具进行了
（2）主要改进点：①增加铣锥头硬质合金厚度；
②增加铣锥布齿密度。 1.2.2 高强度导斜器 （1）工具结构
工具由送入管、中心管、斜面、活塞、液缸、卡瓦等组成（结构如图 2 所示）。
图 2 高强度导斜器 （2） 主要改进点：①增加一套锁紧机构，采用一套防旋转卡瓦，二套防移动卡瓦机械；
②斜面采用 35CrMo 以上材料，表面渗碳，淬火，HRC≧55。 2、小井眼侧钻水平井轨迹控制技术
细节优化，对主要工具进行了国产化，主要有小尺寸裸眼封隔器、悬挂封隔器、低密度球系列、小
直径三段分级压裂滑套系列等。
二、现场应用
1、施工简况 苏 10-34-46CH 是长城钻探苏里格气田项目部部署的第一口 51/2＂小井眼裸眼压裂侧钻水平井。
开窗点 3042m，设计井深 4049m，水平段长 600m。该井于 2011 年 03 月 31 日搬家安装、前期准备。 4 月 12 日，下导斜器至 3042 m， 4 月 13 日开窗。钻具组合：高强度开窗铣锥+加重钻杆 15 柱+钻 杆。开窗参数：钻压 10～30KN，转速 50～90r.p.m ,排量：10l/s，泵压 15～17Mpa。开修窗共 8 小 时，顺利完成，取得了小井眼深井厚壁套管开窗技术突破。
针对苏 10 区侧钻开窗点深，3000m 以上，套管壁厚， 9.17 mm，套管内径小。我们在常规工具 的基础上进行改进，研制了高强度开窗铣锥和高强度导斜器，保证了开窗一次成功。 1.2.1 高强度开窗铣锥
（1）工具结构 工具由上接头、铣锥体、铣锥头组成（结构如图 1 所示）。
图 1 高强度开窗铣锥
井处于关井状态。该井的成功实施，对苏里格气田恢复长停井生产，延缓产量递减进程具有重要的参
考和借鉴意义。
三、结 论
1、针对苏里格气田复杂地质条件下小井眼侧钻水平井难点进行攻关，形成了深井厚壁套管开窗技 术、随钻扩眼技术、小井眼钻井液技术、小井眼祼眼分段压裂技术等钻完井技术，成功完成了 S10-34-46CH 小井眼侧钻水平井的先导试验，对苏里格气田恢复长停井生产，延缓产量递减进程具有 重要的指导意义。
图 3 随钻扩眼工具图
钻具组合：单牙轮钻头+斜坡钻杆 1 根+井壁修整工具+斜坡钻杆+加重钻杆+普通钻杆； 施工参数：钻压：10～20KN,转速：70～90 R.P.M，排量：8～9l/s。
6、小井眼侧钻水平井分段压裂技术（以 S10-34-46CH 为例）
6.1 前置液比例 分析苏里格地区的储层特征，区域物性相对较好，水平段滤失比较大，而且该井的水平段较长，
5、随钻扩眼技术
为保证压裂管柱的顺利下入，根据苏里格地层特点，考虑到水平段的油层以砂砾岩为主，胶结相 对较为疏松，研制了侧钻水平井随钻扩眼工具（如图 3），在常规偏心工具上进行了改进和完善：一 是采用硬质合金作为支撑，金刚石复合片作为切削齿，并在几何形状方面进行了合理的布置，以加强 金刚石切削齿的切削能力，延缓切削齿发生破裂和磨损的时间；二是切削齿表面高度抛光，减小了剪 切应力，改善了排屑能力；三是采用不同高度的刀翼，使切削过程很容易从领眼直径过渡到扩孔直径； 四是切削齿分布在刀具的整个轮廓上，以使载荷分布均匀；五是采取和领眼钻头分体安装的两件式设 计，对所使用的领眼钻具组合和钻头类型没有限制。该工具由于本身没有活动部件，避免了卡钻的危 险【2】。
是邻近直井 3 倍，取得了明显效果。
一、小井眼侧钻水平井钻完井技术研究
1、深井厚壁套管开窗技术 1.1 开窗位置的选择
开窗位置的选择，是确定从老井什么位置开窗、侧钻、造斜的工作。开窗位置与原井套管完好 情况、地层岩性、工具造斜能力、开窗方式有关。开窗位置选择的是否正确，直接关系侧钻水平井 的成败。以 S10-34-46CH 试验井为例，开窗侧钻位置的选择根据地质要求的靶点，综合考虑老井套 管接箍位置、扶正器位置、井段封固质量、地层可钻性、地层复杂情况及井眼曲率等方面的因素综 合考虑，确定了窗口位置 3042m。 1.2 开窗工具的研制
苏里格气田小井眼侧钻水平井钻完井技术研究与应用
王 龙 喻 晨 龚建凯 庄纯才
（辽宁盘锦长城工程技术研究院 124010）
摘要：苏里格气田是一个典型的“低压、低渗、低丰度”三低气藏，具有单井控制储量低，产量递减 快的特点。目前仅苏 10 区就有 90 多口气井处于间开或关井状态，迫切需要借助于侧钻水平井技术 来恢复长停井产能，延缓产量递减进程，提高油气采收率。长城钻探公司针对苏里格地区小井眼侧 钻水平井的难点开展技术攻关，成功实施了苏里格地区第一口小井眼侧钻水平井—S10-34-46CH 的 钻井和裸眼分段压裂先导试验，取得了明显效果，具有一定的参考和借鉴意义。
2、随钻扩眼技术的应用，解决了苏里格小井眼侧钻水平井钻进过程中出现的井眼缩径问题，为分 段压裂管柱的顺利下入创造了有利条件。
3、采用专用钻杆防磨接头、新型滚子扶正器、液压加压器等辅助钻井工具，大大降低了钻具的 磨阻和扭矩，提高了机械钻速。
参考资料 著作：[1] 张焱，刘坤芳，曹里民.多底井井眼轨迹设计与控制理论[M].北京：石油工业出版社，2000。 论文：[2] 刘乃震等.侧钻小井眼微台阶扩孔技术 特种油气藏 2005.8 60～64
4 月 17 日开始进行裸眼定向钻进，6 月 3 日定向钻进至 3978.29m 时钻遇泥岩发生多次阻卡现象， 决定提前完钻。6 月 18 日下随钻扩眼工具扩眼、通井。6 月 22 日下裸眼分段压裂管柱完井，完井结 构如图 4 所示。
２、效果评价
图 4 S10-34-46CH 完井结构图
该井钻井周期 60 天，共用 PDC 钻头 10 只，平均机械钻速为 2.8m/h。虽然在钻进过程中出现了 5
侧钻水平井井眼轨迹控制技术是钻井施工的核心，并贯穿钻井全过程。小井眼侧钻水平井井身轨 迹控制工艺技术主要包括：钻具组合选用、影响轨迹控制因素的分析、测量技术、井底预测技术和
实时综合分析技术等几个方面［1］。
3、小井眼防磨减阻技术
在小井眼侧钻水平井钻井过程中，由于环空间隙小，钻具磨阻扭矩大，加压困难。为此，我们 设计了专用钻杆防磨接头、新型滚子扶正器、液压加压器等辅助钻井工具，大大降低了钻具的磨阻 和扭矩，提高了机械钻速。
主题词：小井眼；侧钻水平井；“三低”气藏；随钻扩孔
苏里格气田是一个典型的“低压、低渗、低丰度”三低气藏，储层为冲积背景下的辫状河沉积 体系，有效储层为辫状河砂岩沉积中的粗岩相带，储集砂体非均质性强，连续性较差，具有单井控 制储量低，产量递减快的特点。如苏 10 区块 2006 年 9 月投产以来，经过三年多时间生产，部分井 已进入低压低产阶段，而且随着开采时间的延长，低压低产井逐渐增多。 截止 2010 年底，该区块 共有井 306 口，其中有 90 多口井处于间开或关井状态。因此，迫切需要借助于侧钻水平井技术来恢 复长停井产能，延缓产量递减进程，提高油气采收率，降低油气开采综合成本。
（1）开窗点深，套管壁厚，开窗难度大； （2）井眼小，泵压高，钻具的磨阻扭矩大，钻头加压困难，机械钻速低； （3）地层复杂，如延长组、纸坊组地层，含有灰色泥岩、浅红色泥岩；石盒子组地层含有灰黑 色泥岩，水化分散强，易掉块，造成井下垮塌, 井眼不规则，井径扩大率较大； （4）目的层深，水平段长（500m 以上），井眼轨迹精确控制难度大； （5）侧钻水平井需满足水平井分段压裂要求，对井身结构、井身质量要求高； (6) 分段压裂数多、要求施工规模大,施工风险也增大,给施工工具提出了更高要求。同时,一旦 砂堵后砂埋入井工具,小井眼解卡打捞处理异常复杂。
表 1 套管强度校核表
套管 程序
井段 (m)
规范 外径 螺纹 (mm) 类型
钢级
壁厚 (mm)
每米重 累重 (N/m) (KN)
安全系数 抗内压强度 抗拉 抗挤 (MPa)
表套 0-500 244.5 短圆 J55 8.94 525.4 262.7
生产 套管
0~3500 139.7
特殊 螺纹
N80
9.17 291.65 105wk.baidu.com 1.81 1.52 63.36
次下钻阻卡事故，3 次井漏事故，但都及时得到了处理，最终顺利完成了 S10-34-46CH 小井眼侧钻水
平井的先导试验。目前，该井日产气 3 万方，是邻近直井的 3 倍，取得了明显效果。
据统计，截至 2010 年底，苏里格气田累计完井 4015 口，投产 3634 口，开井 3081 口，有 653 口
为预防砂堵，根据该井区现场施工和该井直井压裂情况，前置液百分比为 40%。 6.2 注入排量
根据工艺要求，采用油管注入方式压裂，设计排量为 3.0m3/min，施工时以此为指导，视泵注压 力情况进行调整。 6.3 支撑剂
根据苏里格地区常用的支撑剂使用情况，选用 20-40 目陶粒支撑剂，具体技术参数及数量见下 表：
作者简介： 王龙，高级工程师，1997 年毕业于江汉石油学院石油工程专业。现在长城工程技术研究院从事 侧钻井和侧钻水平井的现场服务。联系地址：辽宁省盘锦市惠宾街长城工程技术研究院。
0427-7829182 terryisacwang@sina.com
4、小井眼侧钻水平井钻井液技术
苏里格地区钻探施工中，经常出现井壁坍塌掉块、缩径等井下复杂情况。因此，小井眼侧钻水 平井的特殊性对钻井液提出了更高的要求。小井眼钻井与常规尺寸井眼钻井的最大区别是环空间隙 小，这就要求钻井液必须具有良好的流变性、抑制性和润滑性能，较低的固相含量，适中的触变性， 合适的密度以及较低的失水和薄而致密、润滑性好的泥饼。我们选择了复合硅聚合物体系和钾盐聚 合物体系进行室内对比试验，最终确定了苏 10 区侧钻水平井钻井液体系为复合硅聚合物体系。
针对这些问题，2010 年长城钻探公司开展了苏里格气田小井眼侧钻水平井钻完井技术研究，经 过一年多的室内研究和现场实践，形成了深井厚壁套管开窗技术、小井眼轨迹控制技术、随钻扩眼
技术、小井眼钻井液技术、小井眼祼眼分段压裂技术等钻完井技术，成功解决了这些难题，2011 年
6 月，顺利完井 S10-34-46CH 小井眼侧钻水平井钻井和分段压裂先导试验。目前平均日产气 3 万方，
表 2 支撑剂技术参数
支撑剂 名称
粒径（mm）
体积密度 （g/cm3）
真密度 （g/cm3）
破碎率(%)
中密度 陶粒
0.425～0.85
1.76
3.24
闭合应力 52MPa 下≤8%
6.4 压裂工具的研制
为了满足 S10-34-46CH 侧钻水平井裸眼袋分段压裂的要求，我们对小井眼分段压裂工具进行了