小井眼鉆井技術(shù)及風(fēng)險(xiǎn)分析

秦天寶，石磊，陳增海

（中海石油（中國）有限公司天津分公司， 天津 300452）

隨著小井眼鉆井技術(shù)的逐步成熟，小井眼技術(shù)不僅可用于淺井和直井，也可用于中深井、深井、定向井、水平井和多分支井[1]；不僅可用于探井也可用于開發(fā)井；不僅用于打新井，也可用于老井加深和開窗側(cè)鉆。因此老油田中后期挖潛開發(fā)和邊遠(yuǎn)新區(qū)的勘探，都具有突出的優(yōu)越性。在實(shí)際作業(yè)中，小井眼也出現(xiàn)了特有的風(fēng)險(xiǎn)，如卡鉆，井眼防碰等，本文對(duì)小井眼鉆井關(guān)鍵技術(shù)開窗側(cè)鉆、井眼軌跡設(shè)計(jì)、鉆具組合的選擇進(jìn)行闡述，對(duì)小井眼鉆井過程中經(jīng)常出現(xiàn)的粘附卡鉆、井眼防碰、倒劃眼憋卡、井控風(fēng)險(xiǎn)分別進(jìn)行研究，旨在推廣小井眼的應(yīng)用以及降低小井眼作業(yè)中的風(fēng)險(xiǎn)。

1 小井眼鉆井基本情況

對(duì)于小井眼的說法有各種各樣，目前比較常見的定義是：90%的井徑小于7”或者70%的井徑小于6”的井稱為小井眼井。國外對(duì)小井眼鉆井技術(shù)的施工工藝開展了一系列研究，在常規(guī)7”套管中技術(shù)應(yīng)用已基本配套，側(cè)鉆最深達(dá)7010m，在5-1/2”套管中已可多次成功開窗側(cè)鉆，鉆成分支水平井和多底水平井[2]。目前渤海油田，海上現(xiàn)有平臺(tái)井位有限且固定，平臺(tái)開發(fā)前期使用較大井眼開采，鉆12-1/4”井眼下入9-5/8”套管，中期在9-5/8”套管開窗，鉆8-1/2”井眼下入7”尾管生產(chǎn)，到生產(chǎn)后期，套管可開窗深度所剩無幾，這時(shí)，采用小井眼側(cè)鉆技術(shù)能有效改善油田生產(chǎn)狀況。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，與常規(guī)井相比，小井眼可節(jié)省鉆井費(fèi)用25%～50%。

2 小井眼鉆井技術(shù)

小井眼鉆井技術(shù)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，小井眼鉆井關(guān)鍵技術(shù)主要體現(xiàn)在套管開窗側(cè)鉆、井眼軌跡設(shè)計(jì)、鉆具組合的選擇，掌握好關(guān)鍵技術(shù)是小井眼鉆井成敗的關(guān)鍵。

2.1 開窗側(cè)鉆

利用斜向器和開窗銑鞋，在側(cè)鉆點(diǎn)位置將套管磨穿而形成窗口，然后用側(cè)鉆鉆具鉆出新井眼。其特點(diǎn)是設(shè)計(jì)和施工工藝簡單，現(xiàn)場易操作。目前，海上平臺(tái)后期增產(chǎn)多采取該方式，效果明顯。

在開窗位置的選擇中需要注意要結(jié)合套管深度、固井狀況、地層資料等進(jìn)行合理選定，為軌跡設(shè)計(jì)提供良好的初始點(diǎn)。在實(shí)踐中，一般先對(duì)上部套管進(jìn)行電測，獲取固井質(zhì)量、接箍位置等數(shù)據(jù)，對(duì)套管整體試壓，以確保選擇窗口位置的可靠，避免后期作業(yè)中的風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 井眼軌跡設(shè)計(jì)

井眼軌跡設(shè)計(jì)是一口開窗側(cè)鉆井順利完成的基礎(chǔ)。小井眼軌跡設(shè)計(jì)除了應(yīng)該考慮普通定向井特點(diǎn)外，還需要考慮造斜率、可控井段及井眼直徑小等特點(diǎn)。

海上油田開發(fā)到后期，一個(gè)井位已經(jīng)過多次側(cè)鉆，如蓬萊A平臺(tái)有很多井側(cè)鉆已經(jīng)達(dá)到6次之多，增加了井眼防碰風(fēng)險(xiǎn)。在設(shè)計(jì)時(shí)需要搜集完整的前期開發(fā)資料，綜合優(yōu)選設(shè)計(jì)，在符合井身質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的前提下選擇合適的造斜率，必要時(shí)進(jìn)行防碰繞障，調(diào)整靶點(diǎn)，降低定向井難度和井眼防碰風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)鄰井的防碰數(shù)據(jù)進(jìn)行掃描，為鉆井過程提供可參考的數(shù)據(jù)。

2.3 鉆具組合的選擇

目前各專業(yè)公司對(duì)小井眼鉆具的技術(shù)日趨成熟，配套隨鉆測試工具完善，參數(shù)調(diào)整方便，操作直觀，實(shí)踐中表現(xiàn)突出[3]。根據(jù)定向井軌跡選擇合適的鉆具組合，降低鉆具整體的震動(dòng)，減少因鉆具損壞造成的井下事故。

蓬萊A平臺(tái)在某井側(cè)鉆6”井眼過程中，使用斯倫貝謝動(dòng)力鉆具及定向工具。鉆進(jìn)過程中實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測，對(duì)各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行及時(shí)調(diào)整，鉆進(jìn)從1045m至1971m，6”裸眼段達(dá)926m，旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)時(shí)，轉(zhuǎn)速50-60rpm，鉆壓5-10klbs，排量5.5bpm，泵壓最高至2600psi。使用金剛石鉆頭，平均機(jī)械鉆速可達(dá)15m/h。

3 鉆井風(fēng)險(xiǎn)分析

小井眼鉆井過程中關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)主要有鉆井過程中的粘附卡鉆、井眼防碰、倒劃眼憋卡、井控風(fēng)險(xiǎn)，準(zhǔn)確把握風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)以及出現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)時(shí)正確的處理方法是小井眼鉆井成功的關(guān)鍵。

3.1 鉆井過程中粘附卡鉆

由于小井眼本身的特點(diǎn)，鉆具與井眼環(huán)空間隙小，鉆具與井壁貼合的點(diǎn)將成為段，加之軌跡設(shè)計(jì)的影響，這樣的貼合點(diǎn)或段在數(shù)量上將增加，在長度上也會(huì)增加，容易在局部貼合位置附近形成巖屑的堆積，特別是井斜在45°～60°，巖屑易堆積井段，增加粘附卡鉆的風(fēng)險(xiǎn)[4]，一旦鉆具靜止時(shí)間過長風(fēng)險(xiǎn)很大。

在采用井下馬達(dá)滑動(dòng)鉆進(jìn)時(shí)，特別是機(jī)械鉆速較慢甚至極慢時(shí)，鉆具與井壁貼合的部分靜止時(shí)間長，易引起粘附卡鉆，這種情況在操作中需要密切注意。發(fā)現(xiàn)進(jìn)尺變慢或無進(jìn)尺，應(yīng)及時(shí)活動(dòng)鉆具。在實(shí)踐中，一般采取間隔倒劃眼的方法，在持續(xù)30分鐘內(nèi)ROP維持在2m以下時(shí)，需要倒劃眼一次再鉆進(jìn)，以保證井下安全。一旦發(fā)現(xiàn)卡鉆，要及時(shí)采取正確措施進(jìn)行處理。

3.2 井眼防碰

油田開發(fā)到中后期，隨著調(diào)整井的增多，井眼防碰形勢(shì)越來越嚴(yán)峻，一旦發(fā)生鉆穿套管事故，會(huì)帶來油田停產(chǎn)、溢油等惡性事故。在井眼軌跡設(shè)計(jì)階段應(yīng)做好各項(xiàng)資料收集和分析，以降低鉆井作業(yè)中的風(fēng)險(xiǎn)。實(shí)鉆過程中密切監(jiān)控各項(xiàng)參數(shù)，有異常時(shí)及時(shí)作出反應(yīng)；對(duì)碰撞風(fēng)險(xiǎn)井段加密測點(diǎn)（測點(diǎn)間隔10m），進(jìn)行軌跡監(jiān)控，及時(shí)進(jìn)行參數(shù)調(diào)整；注意振動(dòng)篩返出，加密撈砂；必要時(shí)使用牙輪鉆頭；注意鄰井套壓變化，必要時(shí)應(yīng)考慮關(guān)停風(fēng)險(xiǎn)較高的生產(chǎn)井。如果發(fā)現(xiàn)防碰征兆，應(yīng)立即將鉆頭提離井底，并活動(dòng)鉆具，循環(huán)觀察?？杀萌氤砟酀{攜帶巖屑，觀察返出水泥含量，是否含有鐵屑。若發(fā)現(xiàn)鐵屑，應(yīng)觀察鐵屑的形狀、鉆頭的位置、參數(shù)的變化等，對(duì)鐵屑的來源進(jìn)行分析；進(jìn)行測斜，如需要可起鉆打水泥塞，采取必要的繞障施工方案。

3.3 倒劃眼憋卡

在倒劃眼過程中極易發(fā)生鉆具憋卡現(xiàn)象，一旦處理不慎，就會(huì)造成卡鉆事故，這也是小井眼鉆井主要的卡鉆事故。倒劃眼憋卡的預(yù)防措施有完鉆后大排量高轉(zhuǎn)速循環(huán)清潔井眼，根據(jù)情況泵入稠泥漿攜砂；倒劃眼過程密切注意各項(xiàng)參數(shù)的變化，如泵壓、扭矩、懸重；控制倒劃眼速度，在0.02m/s～0.05m/s，轉(zhuǎn)速不易過大，控制在50～70rpm；觀察振動(dòng)篩返砂情況，如果倒劃眼過程中發(fā)生憋卡則以反向活動(dòng)鉆具為原則，不要過提；第一時(shí)間下放鉆具，可以下壓，同時(shí)降低排量至泵壓穩(wěn)定，正常后緩慢開泵至正常，開始循環(huán)，嘗試倒劃眼，不斷擴(kuò)大活動(dòng)范圍，狀況良好再起鉆；如鉆具不能活動(dòng)，可嘗試蹩扭矩快速下放活動(dòng)鉆具；如果開泵憋壓，可嘗試憋壓轉(zhuǎn)動(dòng)鉆具，以高轉(zhuǎn)速大幅度活動(dòng)帶動(dòng)和擠壓巖屑，形成通道，應(yīng)注意憋壓不能過高，不壓漏地層。

3.4 井控風(fēng)險(xiǎn)

小井眼井控風(fēng)險(xiǎn)主要原因是環(huán)空體積小和系統(tǒng)壓力損失大[5]。由于環(huán)空間隙很小，同樣的溢流量在小井眼中的上返速度和上返高度是常規(guī)井的數(shù)倍，相應(yīng)的使小井眼井底壓力明顯降低。系統(tǒng)壓力損失指的是地面設(shè)備、鉆柱及鉆頭和環(huán)空內(nèi)的壓力損失之和，小井眼中壓力損失的分布情況與常規(guī)井中的分布情況不一樣，在小井眼中，環(huán)空壓力損失大，這就導(dǎo)致循環(huán)和靜止兩種狀態(tài)下井底壓力相差較大，導(dǎo)致出現(xiàn)循環(huán)過程中鉆井液能平衡地層壓力而靜止?fàn)顟B(tài)下無法平衡地層壓力的情況增多，井控風(fēng)險(xiǎn)增大。

4 結(jié)論

（1）小井眼鉆井技術(shù)為油田后期增產(chǎn)提供了新的思路，在實(shí)踐中也發(fā)揮了很好的作用，該技術(shù)市場前景廣闊，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益好，有很大的發(fā)展空間。

（2）采用小井眼開窗側(cè)鉆技術(shù)能有效地改善油田生產(chǎn)狀況，將套損井、停產(chǎn)井、報(bào)廢井、低產(chǎn)井等復(fù)活。

（3）小井眼鉆井過程中，成功地開窗側(cè)鉆，合理的軌跡設(shè)計(jì)，合適的鉆具組合是小井眼鉆井規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)的幾項(xiàng)關(guān)鍵措施。

◆參考文獻(xiàn)

[1] 崔海林，陳建隆，牛洪波，等. 勝利油田首口小井眼長水平段水平井鉆井技術(shù)[J].石油鉆探技術(shù)，2011，39(5)：14-18.

[2] 王士斌，李亞. 國內(nèi)外小井眼鉆井設(shè)備的發(fā)展[J].石油礦場機(jī)械，2007，(2)：18-21.

[3] 王虎，魏事業(yè)，王峰，等.鴨西區(qū)塊深井小井眼安全快速鉆井技術(shù)[J].西部探礦工程，2017，(11)：19-22.

[4] 董星亮主編. 海洋鉆井手冊(cè)[M].北京：石油工業(yè)出版社，2009：207.

[5] 孫浩玉，溫林榮，李德慶. 小井眼水力壓耗計(jì)算探討[J].石油機(jī)械，2011，39(10)：49-52.