浅谈侧钻井完井固井工艺技术
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３ ６
工 程 科学
科 幸 ５｜ ２０囊霸 Ｌ ０年 １ 第期 技
浅谈侧钻井完井固井工艺技术
朱 长 林
（ 利 石 油管 理 局 渤 海 钻 井 总 公 司埃 及 项 目部 ， 山东 东 营 ２ ７ ０ 胜 ５ ０ ０）
摘 要 本文从开窗侧 钻井完井固井工艺 、工 具 、水泥浆体 系出发 ，就钻井完井管 串结构如何适应 油藏开采及修井 的需要 ，不断地对完井 固 井 工艺及工具 附件 的改进进行 探索 ，从 而提高了管外 水泥环的质 量 ，减少 了固井施工和采 油及修井过 程中事故 的发生 ，降低 了油井 维护和 修理 费用 ，降低 了生产成本 ，提高 了侧钻井 的经济效益 。
改为挂 ８尾管 ， ｌ８ ９ ７套管 内开窗挂 １７ ２尾管改为挂 中１２ ０尾管 ，增
大 了环空 间隙 ，保证 了水 泥环的厚度，保证了施工的连续性和可靠性 。 研制开发 了长堵塞器尾管悬挂器 ， 避免 了高压泄漏和替空现象。采用 了 弹力式和浮球式回压阀并用 ，阀芯硫化橡胶 ，提高了密封性 ，防止 了水 泥浆倒返 ， 避免 了留 水泥塞事故。研制开发 了高弹性扶正器、刚性螺旋 扶正器 ， 照不同的地层岩性选用不同的类型 ， 按 保证 了扶正效果 。采用
３３ 塑 性 水 泥 浆 体 系 ．
侧钻井 的井身结构 十分紧凑 ，环空狭小，水泥环很薄 ，这就 会造成 射孔后水泥环破裂 ， 形成窜槽。开发使用的塑性水泥浆体系 ，以加强水 泥环 的抗冲击韧性 ， 障水泥环射孔后的完整性 ，可提高水泥石的抗冲 保
击强 度 ２％以上 。 ０ ３４ 增 强 增 塑水 泥 浆体 系 ．
参考 文献 ［ 张桂林 ＿ １ 】 胜利油田钻井技术现状及发展方向叨． 石油钻探技术， ０ ， （ ： － ２ ６ ４１７ － ｏ ３ ）４７ ￣
【］ ２蒲健康 ． 国华． １９ ｒ 孙 中 ３ ． ｍ套管开窗侧 钻尾管完井 工艺的探讨 ［ ． 钻采 工 ７ ａ Ｊ 石油 ］
艺 ，９ ７１ （） — ２ １ ９ ，９ １： ５ ． ５１
中８ × ． ｍ ９ ６ ｍ 油管作套管完井初期取得理想效果。然而工具 附件和油管 ５
完井仍然存在一些问题 。
２３ 第 三 阶段 ．
ห้องสมุดไป่ตู้
４ 结论 胜利油 田开窗侧钻井完井固井工艺、工具 、水泥浆体系经历 了一个 不断实践 、 认识 、 研究 、改进的过程 。通过侧钻井完井 固井工艺技术的 研究和技术进步 ， 胜利油 田一些老区的剩余油藏得到了充分的开发 ， 提 高了原油采收率 ， 取得 了显著 的经济效益。
２ ０ 年 至今 ，采 用 中９ × ． ｍ 套 管完井 阶段 。为 了更好 地发 ０３ ５ ６５ ｍ 挥侧钻井效 能 ，立足于 中１ ０ ４ 套管 内开窗侧钻 这一先决条件 和现时需 求 ，研制 出管材优 于Ｎ ０ ８ 性能指 标的非Ａ Ｉ 型小井 眼套管 ，管体外 Ｐ新 径９ ．５ｍｍ；壁厚６５ ｍ，其接箍外径与 中８ ５２ ．ｒ ａ ９×６５ 油管相 同，而 内 ．ｍｍ 径由７ ｒ 增加 到８ ｒ ６ｍ ａ ２ ｍ。不但 能满足提高固井质量 的需要 ，而且满足 ａ
针对低压易漏 的裸眼开窗侧钻井，研究了以漂珠 、水泥颗粒、微硅 颗粒和 自制颗粒级配增强增塑料为主构成 的四级颗粒填充结构体系，可 显著提高低密度水泥石的综合强度 、 水泥浆的稳定性和防窜能力 ，与其 它外加剂也有 良好 的配伍性。实践证明，增强增 塑低密度水泥浆体 系克 服了常规低密度水泥浆所存在 的固有缺 陷，具有较好的动态弹性模量 ， 水泥环的抗冲击能力强。增强增塑低密度水泥浆具有稳定性好 ，流变性 好， 游离液低 ，水泥石强度高等特点。其性能系数Ｓ Ｎ Ｐ 值小 ， 明此水 说 泥浆 的防气窜能力强。 ３５ 钻 井 液 转化 固 井液 （ Ｃ 系 ） ． ＭＴ 体 侧钻井尾管固井 中长裸眼、小间隙等复杂的固井质量问题 ，一直是 完井方面最复杂的技术难题之一 。该项固井技术是在钻井液中加入一些 可水化的材料 ，使钻井液可在一定条件下转变成具有一定强度的固井液 的技术。应用矿渣 、硅粉 、 激活剂 、缓凝剂 、表面活性剂以及降失水剂 等材料配制出了高性能的固井液 ，其优点是在尾管顶部有快速的抗压强 度发展。该技术有利于提 高固井质量，尤其是有助于改善第二界 面胶结 质量 。
关 麓调 开窗侧钻井 ；完 井工艺 ；周井工艺 ；侧钻水平井 ；水泥浆 体系
中豳分类号 Ｔ ２７ 文献标识码 Ａ 文章编号 １７—６ １（ １）３—０６ ０ Ｅ ５ ６ ３９７一２ ０ １０３— ｌ ０ ０ 胜利油 田经过多年的勘探开发 ，目前已进人 中后期生产阶段。 目前 油田大 部分油气藏 经过多年开发 ，采用直井开发不仅面临许多问题 ， 如水锥或气锥等问题 ，而且很难取得 良好的经济效益。油 田进入 中后期 后 ，存在后备储量不足 、 采收率低，钻井成本高等问题 ，都严重影响着 老油 田的发展。同时 ，在多年的生产 中，因井下落物、套管损坏 、砂卡 问题造成相当数量的油井低产或停产 。而开窗侧钻水平井钻井技术是解 决这些问题的有效途径之一 ，在低效 、停产井 中进行重钻作业 ，可充分 利用 已有的井段，其成本要比钻新井低得多。 ｑ６ ．油管和封 隔器等工具下井 的要求 ，６枪 和７ 枪装８弹等射孔枪 的 ｂ ０３ ８ ３ ９ 选择余地进一步扩大 ， 制约射孔和修井 的问题得到解决。
１ 开 窗侧 钻 宪井 固井 工 艺现状
２ 世纪８年代中期， ０ ｏ 胜利油 田开始研究开窗侧钻完井固井工 艺技术 ， 当时仅限于ｑ２４ 套管 内开窗，成本过高。１９ 年，开始对侧钻完井 固 ｂ４． ５ ９３ 井工艺技术进行研究攻关 ，用简易方式对几十口井施工 ，但效果并不理
想。１９￣ ，与加拿大法玛斯特公司合作侧钻井项 目并施工了营６￣ １７ ９８ ６ ｊ ３ 和利１－ 全部采用了 自己研制的工具附件、外加剂 。在 “ ６侧６ 九五”期间 承担了国家重点项 目 《 １ ” ５ ／ 套管内开窗侧钻水平井技术研究 》的研究和 ２ 攻关。完成侧钻水平井２ 口，短半径侧钻水平井 １ 口，形成了一整套适 １ ０ 合胜利油 田 地质特点的中短半径侧钻水平井及常规侧钻井完井 固井工艺 配套技术 。在 ２ ４ 、中１７ 和 １９ 套管中成功地完成了几百 口 ４． ５ ７． ８ ３． ７ 各 类开窗侧钻井和几十口高难度的开窗侧钻水平井。
［】 民冰 平井采油配套技术研 究与应用［． ３宋显 Ｊ石油钻采工艺 ， ０， （： —ｌ ］ ２ ７ ９２ｌ １ ０ ２ ）１
３ 水泥 浆体 系的应 用
３１ 普通 水 泥 浆 体 系 ．
由Ｄ 、 级水泥或由Ａ Ｉ 水 泥与减 阻剂 、缓凝剂配制的普通水 级 Ｊ Ｐ—Ｇ 泥浆体 系没有控制水泥浆的失水和 自由水。水泥封固质量较差 ，串槽严 重。出油少 ，出水多 ， 效益低。在初期使用。
３２ 高 强 低 失 水 微膨 胀 体 系 ．
根据井眼与环空情况 ， 结合固井实践 ， 采用 由Ａ 卜 油井水泥与减 Ｐ 阻剂 、缓凝剂 、降失水剂 、早强剂 、膨胀剂、锁水剂等外加剂 ，根据井 底温度还增加 了抗强度衰减剂配制的水泥浆体系。改善 了水泥浆的流变 性 ，降低 了水泥浆的失水和 自由水 ， 减少 了水泥浆体积的收缩 。水泥浆 在凝固过程 中的微膨胀性能，可 以弥补凝 固过程水泥浆的失重 ，提高界 面的胶结强度，减少了油水气窜发生的机率 。
２ 翻钻 井完井 管 串结构 的发展
２１ 第 一 阶段 ．
１８ — ９ ８ ，管串结构为 中１９７ ９６ １９年 ３ ．套管 内开窗下中１ １６ ０ ．尾管或座 底式尾管 ；西１７ 套管 内开窗下 中ｌ７ ７． ８ ２ 尾管 。中１９７ ３． 套管内径一般为 １ｏ 中１４ ２ － ２ ，裸眼直径一般为中１８ 中１０，１１ ５管本体与中１９ 套 １一 ３ ０． ６ ３． ７ 管单边间隙只有９ ＿ １ ｌ ，与裸 眼单边 问隙为８ —４２ｌｌ ． １．ｒｎ ２ ２ｌ ｒ ． １． ／ ｌ ２ Ｉ ，一方面 ， ／ 由于环空间隙太小 ，扶正器无法加放 ，套管不能居 中，水泥环不均匀， 固井质量难以保证 ；另一方面 ，水泥环单边厚度达不 到规定 的１ｒ ９ ｍ， ａ 水泥环强度满足不了固井的要求 ，还给固井施工 和保证质量造成了很大 困难 ，虽然采取 了用偏 心钻 头扩眼措施 ，效果仍不理想 。而采用从立 管 的灌泥浆 闸阀处注水泥方式 ，注水泥结束 ， 需要卸开方钻杆 ，冲洗方 钻杆及地面管汇 内的水泥浆 ，并投放钻杆胶塞 。施工作业不连续 ，替泥 浆无法计量 ， 易造成误判断 。 从成本和固井质量方面考虑不宜采用采用 中１２ ０套管完井 固井方案施工 。 ２２ 第二阶段 － １９ － ０３ ９９ ２ ０ 年，改变管串结构由原来 的 １ｏ ４ 套管开窗挂 中１２ 管 ０尾
工 程 科学
科 幸 ５｜ ２０囊霸 Ｌ ０年 １ 第期 技
浅谈侧钻井完井固井工艺技术
朱 长 林
（ 利 石 油管 理 局 渤 海 钻 井 总 公 司埃 及 项 目部 ， 山东 东 营 ２ ７ ０ 胜 ５ ０ ０）
摘 要 本文从开窗侧 钻井完井固井工艺 、工 具 、水泥浆体 系出发 ，就钻井完井管 串结构如何适应 油藏开采及修井 的需要 ，不断地对完井 固 井 工艺及工具 附件 的改进进行 探索 ，从 而提高了管外 水泥环的质 量 ，减少 了固井施工和采 油及修井过 程中事故 的发生 ，降低 了油井 维护和 修理 费用 ，降低 了生产成本 ，提高 了侧钻井 的经济效益 。
改为挂 ８尾管 ， ｌ８ ９ ７套管 内开窗挂 １７ ２尾管改为挂 中１２ ０尾管 ，增
大 了环空 间隙 ，保证 了水 泥环的厚度，保证了施工的连续性和可靠性 。 研制开发 了长堵塞器尾管悬挂器 ， 避免 了高压泄漏和替空现象。采用 了 弹力式和浮球式回压阀并用 ，阀芯硫化橡胶 ，提高了密封性 ，防止 了水 泥浆倒返 ， 避免 了留 水泥塞事故。研制开发 了高弹性扶正器、刚性螺旋 扶正器 ， 照不同的地层岩性选用不同的类型 ， 按 保证 了扶正效果 。采用
３３ 塑 性 水 泥 浆 体 系 ．
侧钻井 的井身结构 十分紧凑 ，环空狭小，水泥环很薄 ，这就 会造成 射孔后水泥环破裂 ， 形成窜槽。开发使用的塑性水泥浆体系 ，以加强水 泥环 的抗冲击韧性 ， 障水泥环射孔后的完整性 ，可提高水泥石的抗冲 保
击强 度 ２％以上 。 ０ ３４ 增 强 增 塑水 泥 浆体 系 ．
参考 文献 ［ 张桂林 ＿ １ 】 胜利油田钻井技术现状及发展方向叨． 石油钻探技术， ０ ， （ ： － ２ ６ ４１７ － ｏ ３ ）４７ ￣
【］ ２蒲健康 ． 国华． １９ ｒ 孙 中 ３ ． ｍ套管开窗侧 钻尾管完井 工艺的探讨 ［ ． 钻采 工 ７ ａ Ｊ 石油 ］
艺 ，９ ７１ （） — ２ １ ９ ，９ １： ５ ． ５１
中８ × ． ｍ ９ ６ ｍ 油管作套管完井初期取得理想效果。然而工具 附件和油管 ５
完井仍然存在一些问题 。
２３ 第 三 阶段 ．
ห้องสมุดไป่ตู้
４ 结论 胜利油 田开窗侧钻井完井固井工艺、工具 、水泥浆体系经历 了一个 不断实践 、 认识 、 研究 、改进的过程 。通过侧钻井完井 固井工艺技术的 研究和技术进步 ， 胜利油 田一些老区的剩余油藏得到了充分的开发 ， 提 高了原油采收率 ， 取得 了显著 的经济效益。
２ ０ 年 至今 ，采 用 中９ × ． ｍ 套 管完井 阶段 。为 了更好 地发 ０３ ５ ６５ ｍ 挥侧钻井效 能 ，立足于 中１ ０ ４ 套管 内开窗侧钻 这一先决条件 和现时需 求 ，研制 出管材优 于Ｎ ０ ８ 性能指 标的非Ａ Ｉ 型小井 眼套管 ，管体外 Ｐ新 径９ ．５ｍｍ；壁厚６５ ｍ，其接箍外径与 中８ ５２ ．ｒ ａ ９×６５ 油管相 同，而 内 ．ｍｍ 径由７ ｒ 增加 到８ ｒ ６ｍ ａ ２ ｍ。不但 能满足提高固井质量 的需要 ，而且满足 ａ
针对低压易漏 的裸眼开窗侧钻井，研究了以漂珠 、水泥颗粒、微硅 颗粒和 自制颗粒级配增强增塑料为主构成 的四级颗粒填充结构体系，可 显著提高低密度水泥石的综合强度 、 水泥浆的稳定性和防窜能力 ，与其 它外加剂也有 良好 的配伍性。实践证明，增强增 塑低密度水泥浆体 系克 服了常规低密度水泥浆所存在 的固有缺 陷，具有较好的动态弹性模量 ， 水泥环的抗冲击能力强。增强增塑低密度水泥浆具有稳定性好 ，流变性 好， 游离液低 ，水泥石强度高等特点。其性能系数Ｓ Ｎ Ｐ 值小 ， 明此水 说 泥浆 的防气窜能力强。 ３５ 钻 井 液 转化 固 井液 （ Ｃ 系 ） ． ＭＴ 体 侧钻井尾管固井 中长裸眼、小间隙等复杂的固井质量问题 ，一直是 完井方面最复杂的技术难题之一 。该项固井技术是在钻井液中加入一些 可水化的材料 ，使钻井液可在一定条件下转变成具有一定强度的固井液 的技术。应用矿渣 、硅粉 、 激活剂 、缓凝剂 、表面活性剂以及降失水剂 等材料配制出了高性能的固井液 ，其优点是在尾管顶部有快速的抗压强 度发展。该技术有利于提 高固井质量，尤其是有助于改善第二界 面胶结 质量 。
关 麓调 开窗侧钻井 ；完 井工艺 ；周井工艺 ；侧钻水平井 ；水泥浆 体系
中豳分类号 Ｔ ２７ 文献标识码 Ａ 文章编号 １７—６ １（ １）３—０６ ０ Ｅ ５ ６ ３９７一２ ０ １０３— ｌ ０ ０ 胜利油 田经过多年的勘探开发 ，目前已进人 中后期生产阶段。 目前 油田大 部分油气藏 经过多年开发 ，采用直井开发不仅面临许多问题 ， 如水锥或气锥等问题 ，而且很难取得 良好的经济效益。油 田进入 中后期 后 ，存在后备储量不足 、 采收率低，钻井成本高等问题 ，都严重影响着 老油 田的发展。同时 ，在多年的生产 中，因井下落物、套管损坏 、砂卡 问题造成相当数量的油井低产或停产 。而开窗侧钻水平井钻井技术是解 决这些问题的有效途径之一 ，在低效 、停产井 中进行重钻作业 ，可充分 利用 已有的井段，其成本要比钻新井低得多。 ｑ６ ．油管和封 隔器等工具下井 的要求 ，６枪 和７ 枪装８弹等射孔枪 的 ｂ ０３ ８ ３ ９ 选择余地进一步扩大 ， 制约射孔和修井 的问题得到解决。
１ 开 窗侧 钻 宪井 固井 工 艺现状
２ 世纪８年代中期， ０ ｏ 胜利油 田开始研究开窗侧钻完井固井工 艺技术 ， 当时仅限于ｑ２４ 套管 内开窗，成本过高。１９ 年，开始对侧钻完井 固 ｂ４． ５ ９３ 井工艺技术进行研究攻关 ，用简易方式对几十口井施工 ，但效果并不理
想。１９￣ ，与加拿大法玛斯特公司合作侧钻井项 目并施工了营６￣ １７ ９８ ６ ｊ ３ 和利１－ 全部采用了 自己研制的工具附件、外加剂 。在 “ ６侧６ 九五”期间 承担了国家重点项 目 《 １ ” ５ ／ 套管内开窗侧钻水平井技术研究 》的研究和 ２ 攻关。完成侧钻水平井２ 口，短半径侧钻水平井 １ 口，形成了一整套适 １ ０ 合胜利油 田 地质特点的中短半径侧钻水平井及常规侧钻井完井 固井工艺 配套技术 。在 ２ ４ 、中１７ 和 １９ 套管中成功地完成了几百 口 ４． ５ ７． ８ ３． ７ 各 类开窗侧钻井和几十口高难度的开窗侧钻水平井。
［】 民冰 平井采油配套技术研 究与应用［． ３宋显 Ｊ石油钻采工艺 ， ０， （： —ｌ ］ ２ ７ ９２ｌ １ ０ ２ ）１
３ 水泥 浆体 系的应 用
３１ 普通 水 泥 浆 体 系 ．
由Ｄ 、 级水泥或由Ａ Ｉ 水 泥与减 阻剂 、缓凝剂配制的普通水 级 Ｊ Ｐ—Ｇ 泥浆体 系没有控制水泥浆的失水和 自由水。水泥封固质量较差 ，串槽严 重。出油少 ，出水多 ， 效益低。在初期使用。
３２ 高 强 低 失 水 微膨 胀 体 系 ．
根据井眼与环空情况 ， 结合固井实践 ， 采用 由Ａ 卜 油井水泥与减 Ｐ 阻剂 、缓凝剂 、降失水剂 、早强剂 、膨胀剂、锁水剂等外加剂 ，根据井 底温度还增加 了抗强度衰减剂配制的水泥浆体系。改善 了水泥浆的流变 性 ，降低 了水泥浆的失水和 自由水 ， 减少 了水泥浆体积的收缩 。水泥浆 在凝固过程 中的微膨胀性能，可 以弥补凝 固过程水泥浆的失重 ，提高界 面的胶结强度，减少了油水气窜发生的机率 。
２ 翻钻 井完井 管 串结构 的发展
２１ 第 一 阶段 ．
１８ — ９ ８ ，管串结构为 中１９７ ９６ １９年 ３ ．套管 内开窗下中１ １６ ０ ．尾管或座 底式尾管 ；西１７ 套管 内开窗下 中ｌ７ ７． ８ ２ 尾管 。中１９７ ３． 套管内径一般为 １ｏ 中１４ ２ － ２ ，裸眼直径一般为中１８ 中１０，１１ ５管本体与中１９ 套 １一 ３ ０． ６ ３． ７ 管单边间隙只有９ ＿ １ ｌ ，与裸 眼单边 问隙为８ —４２ｌｌ ． １．ｒｎ ２ ２ｌ ｒ ． １． ／ ｌ ２ Ｉ ，一方面 ， ／ 由于环空间隙太小 ，扶正器无法加放 ，套管不能居 中，水泥环不均匀， 固井质量难以保证 ；另一方面 ，水泥环单边厚度达不 到规定 的１ｒ ９ ｍ， ａ 水泥环强度满足不了固井的要求 ，还给固井施工 和保证质量造成了很大 困难 ，虽然采取 了用偏 心钻 头扩眼措施 ，效果仍不理想 。而采用从立 管 的灌泥浆 闸阀处注水泥方式 ，注水泥结束 ， 需要卸开方钻杆 ，冲洗方 钻杆及地面管汇 内的水泥浆 ，并投放钻杆胶塞 。施工作业不连续 ，替泥 浆无法计量 ， 易造成误判断 。 从成本和固井质量方面考虑不宜采用采用 中１２ ０套管完井 固井方案施工 。 ２２ 第二阶段 － １９ － ０３ ９９ ２ ０ 年，改变管串结构由原来 的 １ｏ ４ 套管开窗挂 中１２ 管 ０尾