某油田S區(qū)塊大位移水平分支井鉆井技術(shù)淺談

白世星

（勝利石油管理局渤海鉆井總公司，山東東營(yíng)257200）

某油田S區(qū)塊大位移水平分支井鉆井技術(shù)淺談

白世星*

（勝利石油管理局渤海鉆井總公司，山東東營(yíng)257200）

通過(guò)簡(jiǎn)要介紹S區(qū)塊的地質(zhì)情況及井身結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步詳細(xì)闡述了該區(qū)塊水平分支井眼的鉆井模式，重點(diǎn)介紹了座、取斜向器及開(kāi)窗的程序及注意事項(xiàng)，并對(duì)地質(zhì)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向+隨鉆測(cè)井技術(shù)進(jìn)行了較為詳細(xì)的介紹，最后重點(diǎn)介紹了與之相對(duì)應(yīng)的鉆井技術(shù)措施，并提出了一些相應(yīng)的建議。

大位移；分支井眼；斜向器；地質(zhì)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向；隨鉆測(cè)井

1　S區(qū)塊地質(zhì)簡(jiǎn)介

S區(qū)塊位于某國(guó)東南部，屬于熱帶沙漠氣候。其沉積相為海相，地層以新生代和中生代為主。巖性多為硬石膏和石灰?guī)r，易漏，主力油層在“C”和“D”層。鉆井過(guò)程中所用水源為地下水，礦化度很高，且含有H2S。

2　井身結(jié)構(gòu)

由于該區(qū)塊的各分支井，不論從地質(zhì)構(gòu)造、井身結(jié)構(gòu)，還是從鉆井液、鉆井技術(shù)等方面都極為相似，故特以S-1井為例（如圖1所示），介紹如下：

一開(kāi)：28″井眼采用24″導(dǎo)管，下深±160′，采用插入法固井。

二開(kāi)：22″井眼采用18-5/8″表層套管，下深±1438′，采用插入法固井。

三開(kāi)：16″井眼采用螺桿定向鉆具組合，造斜點(diǎn)在±2000′。采用13-3/8″技術(shù)套管，下深±3800′，井斜30°左右，采用分級(jí)箍雙級(jí)固井。

四開(kāi)：12-1/4″井眼采用螺桿定向鉆具組合，采用9-5/8″技術(shù)套管，下深±5150′，井斜55°左右，進(jìn)入SHU′AIBA油藏垂深±2′，采用分級(jí)箍雙級(jí)固井。需特別注意SHU′AIBA地層氣侵。由于此開(kāi)井段為水敏性地層（頁(yè)巖居多），故采用油基鉆井液。

五開(kāi)：8-1/2″井眼采用螺桿定向鉆具組合，采用7″尾管，下深±7050′，井斜90°。

六開(kāi)：為水平分支井段，所有6-1/8″的分支井眼都采用地質(zhì)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向技術(shù)，裸眼完井。每個(gè)井眼完成后都將該井眼替成鹽水完井液。

3　水平分支井眼鉆井技術(shù)

3.1鉆井模式

以S-1井為例，總共有4個(gè)分支，先鉆主井眼L0，接著是分支井眼L1、L2、L3，采用逐漸后退的方式來(lái)鉆進(jìn)，每個(gè)井眼鉆完后都替為鹽水完井液，替入深度為下一個(gè)分支井眼開(kāi)窗的位置。然后下入CORETRAX的刮管+磁鐵組合，重點(diǎn)刮開(kāi)窗、座掛斜向器的位置，每次出井后，都要將收集到的鐵屑進(jìn)行稱重，5kg以內(nèi)為合格，更嚴(yán)格的為2kg以內(nèi)。之后下入斯倫貝謝的斜向器+開(kāi)窗組合，一般鉆入新地層10′～15′作為口袋。開(kāi)窗完成后便下入地質(zhì)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向+隨鉆測(cè)井儀器組合進(jìn)行鉆進(jìn)。分支井眼完鉆后，替入鹽水完井液，起鉆，更換為回收斜向器+CORETRAX的刮管+磁鐵組合，取出斜向器。接著進(jìn)行下一個(gè)井眼的輪回。

3.2座、取斜向器和開(kāi)窗技術(shù)

3.2.1座掛斜向器及開(kāi)窗

3.2.1.1開(kāi)窗位置的選取

（1）選取開(kāi)窗位置時(shí)，注意避開(kāi)套管或尾管接箍；并根據(jù)CCL（磁定位曲線），再次復(fù)核；

（2）選取開(kāi)窗位置時(shí)，注意避開(kāi)套管或尾管扶正器；

（3）通過(guò)CBL（固井質(zhì)量曲線），優(yōu)選固井質(zhì)量的位置開(kāi)窗。

3.2.1.2入井程序及開(kāi)窗（以斯倫貝謝定向井和斜向器為例）

（1）測(cè)試定向井MWD（SLIM PULSE或陀螺儀器）儀器；

（2）配斜向器組合：

圖1　S-1井井身結(jié)構(gòu)

7″WHIPSTOCK+6-1/8″TRI MILL+HYDRAULIC RUNNING TOOL+XO+1JT×4″HWDP +XO+MCBPV+MWD SLIM PULSE+FILTER SUB+XO+2STDS×4″HWDP+XO+6JTS×7″STRING MAGNET+XO+13TDS×4″HWDP+4″DP+XO+4JTS×9-5/8″STRING MAGNET+XO +4″DP

注意：

①在液壓送入工具頂部注入5GALS液壓油或水，等待約5min，讓氣體充分排出，并裝入小活塞，以剪短銷釘，漲封斜向器封隔器；

②所有入井鉆具必須通徑。

（3）量角差。

（4）下鉆及注意事項(xiàng)：

①下鉆時(shí)，任何時(shí)候都不允許開(kāi)泵循環(huán)；

②平穩(wěn)下鉆，每3min一柱，直至座掛井深；

③不允許猛啟、猛停、猛起、猛放，不允許轉(zhuǎn)動(dòng)和開(kāi)泵；

④遇阻不能超過(guò)5KLBS，小心通過(guò)封井器組、尾管頂部以及任何有顯示的地方；

⑤如有任何問(wèn)題，及時(shí)匯報(bào)斜向器工程師。

（5）下至座掛位置，緩慢開(kāi)泵，排量80GPM，見(jiàn)返出后，逐漸增加排量，獲取MWD信號(hào)并按設(shè)計(jì)調(diào)整斜向器角度至合適位置。

（6）開(kāi)、停泵5～6次，關(guān)閉MCBPV（MULTI-CYCLEBYPASSVAVLE，也就是指旁通閥），憋壓3500PSI，穩(wěn)壓5min，確保封隔器充分漲封。然后上提、下放15 KLBS確保斜向器已座掛完畢。

（7）下壓35KLBS剪斷銑鞋與斜向器之間的連接銷。

（8）上提5′，觀察到泵壓下降后，說(shuō)明液壓管線已斷。調(diào)整泵沖至泵壓2000PSI。下放探斜向器頂部，用2～12KLBS鉆壓、60～120r/min的轉(zhuǎn)速、300GPM的排量鉆進(jìn)。鉆進(jìn)過(guò)程中，當(dāng)泵壓再次下降后，說(shuō)明銑鞋水眼絲堵已掉，屬于正?，F(xiàn)象，繼續(xù)鉆進(jìn)即可。每開(kāi)窗1′或每半小時(shí)打10BBLS高粘，并每半小時(shí)清理一次振動(dòng)篩處的磁鐵，將鐵屑全部收集起來(lái)。

（9）開(kāi)窗完成后，繼續(xù)鉆10′～15′的口袋。之后開(kāi)始修整窗口，直至開(kāi)、停泵及旋轉(zhuǎn)、停轉(zhuǎn)情況下都暢通無(wú)阻為合格。泵入高粘，循環(huán)井眼干凈，溢流檢測(cè)，起鉆。

（10）起出后，檢查磨鞋磨損情況：LEAD MILL在1/2″的磨損范圍內(nèi)為合格，F(xiàn)OLLOW MILL和DRESS MILL在1/4″的磨損范圍內(nèi)為合格。

3.2.2取斜向器

3.2.2.1鉆具組合（帶CORETRAX的刮管+磁鐵組合）

HOOK TOOL+XO+FLOAT SUB+XO+4″DP（OR 4″HWDP）+XO+FISHING JAR+MWD SLIM PULSE+XO+2 STDS×4″DP+XO+6JTS×7″STRING MAGNET+7″HI-PRO SCRAPER+7″HI-PRO BRUSH+7″JUNK BASKET+XO+15 STDS×4″HWDP+4″DP+XO+4JTS×9-5/8″STRING MAGNET+XO+4″DP。

3.2.2.2下鉆及取出程序

（1）測(cè)試定向井MWD（SLIM PULSE或陀螺儀器）儀器；

（2）配鉆具，量角差；

（3）下鉆，每15柱灌滿一次泥漿；

（4）下至窗口以上5′，記錄好懸重、上提和下放懸重。緩慢開(kāi)泵，將排量提至250GPM，調(diào)整HOOK方向，使它的水眼（對(duì)面是撈鉤）朝向WHIPSTOCK的SLOT，泵入20/30 BBLS低、高粘，循環(huán)一周。循環(huán)期間，上下緩慢活動(dòng)鉆具，清洗SLOT部位的沉砂，便于撈鉤入槽；

（5）清洗完畢后，降排量（只要MWD SLIM PULSE有信號(hào)，就盡可能低一點(diǎn)）。上提鉆具20′，旋轉(zhuǎn)鉆具，使得HOOK TOOL的撈鉤，朝向斜向器的槽；

（6）緩慢上提下放鉆具，使得撈鉤掉入斜向器的槽。有時(shí)，需要多次微調(diào)方向，才能掛上；

（7）一旦撈上，緩慢上提10KBLS，輕微拉伸震擊器，然后施加65～80KLBS的上提力，剪斷銷釘，封隔器泄壓縮回，斜向器被釋放。有時(shí)為了補(bǔ)償摩阻，需要逐漸增加上提力，但最大不能超過(guò)130KLBS；

（8）若斜向器釋放成功，上提鉆具，觀察井口液面下降情況，進(jìn)行溢流檢測(cè)；

（9）若溢流檢測(cè)良好，開(kāi)泵（排量150～300GPM）起至尾管懸掛器頂部或直井段，然后轉(zhuǎn)入正常起鉆。注意事項(xiàng)如下：

①起鉆過(guò)程中盡量避免下放，以防脫鉤；

②輕放卡瓦，謹(jǐn)慎操作液氣大鉗防止撞擊鉆具；

③小心通過(guò)套管頭和封井器組；

④起至斜向器時(shí)，注意關(guān)閉全封閘板，防落物；

⑤如有任何問(wèn)題，及時(shí)向斜向器工程師匯報(bào)。

3.3地質(zhì)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向+隨鉆測(cè)井鉆井技術(shù)

在該區(qū)塊6-1/8″水平分支井眼的施工過(guò)程中，大都采用了RSS（ROTARY STEERABLE SYSTEMS）+隨鉆測(cè)井儀器的鉆井技術(shù)，鉆具組合以威德福定向井為例，介紹如下：

6-1/8″PDC+4-3/4″RSS+IDS+HEL+6-3/ 32STRING STABILIZER+LONG FLEX NMDC+ 4-3/4″FLOAT SUB+AST+4-3/4″SUMMIT PBL SUB+XO+1 STD×4″HWDP+4-3/4″DRILLING JAR+1 STD×4″HWDP+76 STDS×4″DP+10 STDS×4″HWDP+34 STDS×4″DP+7 STDS×4″HWDP+4″DP。

地質(zhì)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)分為2部分：井內(nèi)為RSS，地面為DOWNLINK COMMANDER（地面控制器）。DOWNLINK COMMANDER入口端連接在立管閘門組，出口端連接在出水管上。當(dāng)隨鉆測(cè)井儀器傳回井斜、方位等參數(shù)時(shí)（參數(shù)更新時(shí)間可以設(shè)置，通常情況下約1.5s），若不利于軌道趨勢(shì)時(shí)，可以利用DOWNLINK通過(guò)泄壓的方式給RSS傳輸命令，來(lái)調(diào)節(jié)鉆頭的走向，從而控制井眼軌跡。

RSS又主要分為2部分：控制機(jī)構(gòu)和偏斜機(jī)構(gòu)。偏斜機(jī)構(gòu)的外部有6個(gè)偏斜塊，里面有一個(gè)旋轉(zhuǎn)的閥，通過(guò)開(kāi)關(guān)此閥允許鉆井液的進(jìn)入，驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的偏斜塊的伸出和縮回，從而為鉆頭提供一個(gè)側(cè)向力。一旦設(shè)定完畢，控制機(jī)構(gòu)就會(huì)控制偏斜機(jī)構(gòu)的偏斜塊始終保持這個(gè)位置，不管整個(gè)鉆柱的旋轉(zhuǎn)與否。例如需要增斜，下面的偏斜塊就會(huì)伸出，使得鉆頭朝上翹，從而來(lái)實(shí)現(xiàn)增斜的目的。

鉆具組合中的加重鉆桿通過(guò)倒裝來(lái)給鉆頭進(jìn)行加壓，扶正器和柔性無(wú)磁承壓有助于控制井斜的增降，浮閥用于井控且并不會(huì)影響隨鉆測(cè)井儀器的信號(hào)傳輸，PBL用來(lái)堵漏，震擊器用來(lái)防卡。

3.4鉆井技術(shù)措施

工程技術(shù)方面：每鉆完1柱，磨鉆壓5min，倒劃眼和劃眼1根，每3柱倒劃眼和劃眼一整柱，轉(zhuǎn)速都是100r/min，并且要加快接立柱速度，盡量減少靜止時(shí)間，開(kāi)、停泵控制在7min以內(nèi)。短起下鉆視情況而定（但實(shí)際上所有的分支井眼都沒(méi)有進(jìn)行）。但要注意的是：震擊器的位置最好安排在尾管內(nèi)，盡量不要進(jìn)入裸眼，以更好地發(fā)揮它的作用。

鉆井液處理方面：在水平段長(zhǎng)6697′（2041.25m）的情況下一次性打完，并未搞過(guò)一次短起下，只是在每3柱鉆進(jìn)中途打一次低粘/加重高粘泥漿（先打低粘10BBLS，由地層水或海水配制而成，粘度比其略高即可，通常高15～20s，但一定比鉆進(jìn)泥漿低；打完后接著打20BBLS加重高粘，密度比鉆進(jìn)泥漿高15～30PCF，粘度比鉆進(jìn)泥漿高30～50s，通常在120s以上），以提高攜砂性能，而且并未用離心機(jī)，只是將振動(dòng)篩布換為API230，返砂還可以。低粘的目的是將沉積在下井壁的巖屑擾動(dòng)起來(lái)，而加重高粘的目的則是將其推舉出地面。另外，在配制、維護(hù)鉆井液時(shí)還需先加入殺菌劑，再加入其它藥品。而且還必須確保一定量的潤(rùn)滑劑（3%～4%）和除硫劑（1～2PPB）。

4　結(jié)論及建議

（1）開(kāi)窗下斜向器之前，必須刮管，確保斜向器一次座掛成功；

（2）為了減輕對(duì)油氣層的損害，裸眼完井時(shí)最好采用鹽水完井液體系；

（3）為了確保大位移水平分支井眼的順利鉆進(jìn)，必須確保足夠的鉆井液處理劑的投入；

（4）若考慮成本因素，可以采用螺桿+MWD儀器的定向鉆具組合，但到后期定向相當(dāng)困難，而且在定向的時(shí)候極易卡鉆，需特別注意；

（5）大位移水平段鉆進(jìn)時(shí)泵入低、高粘完井液，對(duì)于清洗井眼有極大幫助，可以推廣使用。

［1］湯新國(guó)，周明信，劉金生，等.大港油田莊海8Nm-H3大位移水平井鉆井實(shí)踐［R］.

［2］周延軍，曾強(qiáng)滲，竇玉玲，等.金平1淺層大位移水平井鉆井工程設(shè)計(jì)技術(shù)及應(yīng)用［J］.鉆采工藝，2008，31（增）：24-27.

［3］周明信，沙東，湯新國(guó).張海502FH大位移、水平井鉆井技術(shù)［R］.

［4］曲生，孫寶鐵，張大秋.廟平9井大位移水平井鉆井技術(shù)［J］.中國(guó)安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù)，2009，5（2）.

［5］徐天用，裴道中，黃立新，等.大位移水平井常見(jiàn)問(wèn)題機(jī)理分析及對(duì)策［J］.鉆采工藝，2001.

［6］胡景東，楊貴盛，龔志敏，等.灘海大位移水平井鉆井液工藝技術(shù)［J］.鉆井液與完井液，2009，26（6）.

TE2

B

1004-5716（2016）07-0033-04

2015-07-14

2015-07-15

白世星（1984-），男（漢族），陜西橫山人，工程師，現(xiàn)從事石油鉆井工作。