小井眼鉆井鉆具組合及軌跡控制對策探討

【摘 要】隨著大慶油田的勘探開發持續發展，小井眼鉆井技術在提高鉆井效率，降低鉆井成本方面發揮了重要作用。小井眼技術推廣應用的技術關鍵在于其配套技術是否完善，只有提高配套能力，才能充分發揮小井眼鉆井技術的優勢。本文介紹了小井眼復合鉆進技術應用特點和大慶油田小井眼配套鉆井具組合及軌跡控制對策探討。

【關鍵詞】小井眼鉆井;鉆具組合;特點;軌跡控制;對策

1.前言

大慶油田是一個典型的復雜斷塊構造油氣田，體現了井深度大、高溫、高壓、高鹽的特點。近幾年井況的惡化破壞了注采井網，影響了上產措施的實施，造成儲量和產量損失。針對井況的惡化的趨勢，大慶油田開展了老井開窗側鉆技術，有效遏制了井況惡化、降低投資、提高剩余儲量動用程度的目的。

大慶許多斷塊屬高鹽、高溫、高壓地層，可鉆性差;產層壓力系數差別大，漏涌并存，且極易發生粘卡。在該區塊進行深層套管開窗，又面臨著側鉆難度大、施工泵壓高、攜砂困難、井眼軌跡不易控制等困難。實踐表明，開窗側鉆屬于小井眼鉆井，由于鉆具尺寸和環空間隙的限制，必須解決循環壓力高、軌跡難以控制、鉆井速度提高、固井環空狹小等技術難題，這對鉆井工藝提出了新的挑戰。

2.小井眼復合鉆進技術應用特點

多年來的實踐表明，在小井眼側鉆中應用動力鉆具配合高效鉆頭的復合鉆井技術，可取得很好的成效，與過去相比，平均機械鉆速提高60%以上，有效縮短鉆井周期。PDC鉆頭可一次完成定向、扭方位、增斜、穩斜的操作;PDC鉆頭可多次使用，鉆頭成本低;同時，復合鉆進的小井眼平均井徑一般在125～132mm之間，基本能滿足完井、固井需要，不需要擴眼。

2.1鉆頭優選辦法

應用井下動力鉆具配合高效鉆頭進行復合鉆井時，選擇適合地層特點的鉆頭，是提高鉆速的關鍵。大慶油田小井眼側鉆點一般在下部，地層一般是沙一至沙三段，地層可鉆性差，一般選用短保徑的PDC 鉆頭，復合鉆進時選用長保徑的PDC 鉆頭或單牙輪鉆頭。通過單牙輪鉆頭和PDC 鉆頭的分析對比， 選用準118mm 的6RPDC 鉆頭配合動力鉆具進行復合鉆進，鉆速比單牙輪鉆頭提高約60%以上。

2.2螺桿的合理使用

目前，大慶油田使用的井下動力鉆具主要是螺桿鉆具。針對小井眼的特性，選擇單彎螺桿對開窗側鉆小井眼進行軌跡控制。準95mm 螺桿用于側鉆小井眼鉆井時一般不帶穩定器，其型號根據彎曲角的不同主要有：直螺桿、0.5°單彎螺桿、0.75°單彎螺桿、1°單彎螺桿、1.25°單彎螺桿、1.5°單彎螺桿等6 種，可根據實際需要進行選擇。

（1）準95mm 直螺桿多口井現場應用情況表明， 對井眼軌跡變化大、深部井段降斜或直井段防斜的井應用直螺桿，效果較好。如在明1-側29 井鉆進中使用準95mm直螺桿，實現穩斜鉆進，使用井段為1702～1805m，使用中井斜從32.5°降至25.12°，降斜率為7°/100m，方位從26.81°降至23.38°。

（2）準95mm0.75°單彎螺桿應用準95mm0.75°單彎螺桿配合PDC 鉆頭進行復合鉆井，在AD1-6-2H井上施工具有較好的降斜效果，采用準95mm0.75°單彎螺桿在小井眼中復合鉆進，降斜率一般為（4°～6°）/100m。

（3）準95mm1°單彎螺桿應用準95mm1°單彎螺桿配合PDC 鉆頭進行復合鉆井，可達到穩斜和降斜的目的。應用準95mm1°單彎螺桿在小井眼中復合鉆進，當井斜角在15°左右時，穩斜效果比較好;井斜角大于15°時，一般降斜，降斜率為（10～15°）/100m。

（4）準95mm1.25°單彎螺桿應用準95mm1.25°單彎螺桿定向時增斜效果較好，配合PDC鉆頭進行復合鉆井時可達到降斜和扭方位的目的。準95mm1.25°單彎螺桿全力扭方位時，扭方位率為（50°～110°）/100m;全力增斜時增斜率為（16°～25°）/100m;復合鉆進一般降斜，降斜率為（2°～5°）/100m。

（5）準95mm1.5°單彎螺桿

應用準95mm1.5°單彎螺桿配合PDC 鉆頭進行定向施工，增斜效果較好，復合鉆井效果很差。準95mm1.5°單彎螺桿全力扭方位時，扭方位率為（250°～300°）/100m;全力增斜時增斜率為（28°～30°）/100m。準95mm1.5°單彎螺桿由于彎度大，鉆頭偏移量大，復合鉆進時螺桿芯子受交變應力大，易斷芯子，所以盡量少用準95mm1.5°單彎螺桿復合鉆進。

3.小井眼鉆井鉆具組合及軌跡控制對策

3.1鉆具組合

側鉆小井眼鉆進常用鉆具組合有以下5 種：①118mm 單牙輪鉆頭+準105mmNDC 無磁鉆鋌×1 根+準105mmDC 鉆鋌×2 根。②準118mmPDC 鉆頭+準95mm1.5°單彎螺桿+準105mmNDC 無磁鉆鋌×1 根+準89mm 承壓鉆桿×6 根。③準118mmPDC 鉆頭+準95mm1.25° 單彎螺桿+準105mmNDC 無磁鉆鋌×1根+準89mm 承壓鉆桿×6 根。④準118mmPDC 鉆頭+準95mm1°單彎螺桿+準105mmNDC 無磁鉆鋌×1 根+準89mm 承壓鉆桿×6 根。⑤準118mmPDC 鉆頭+準95mm0.75°單彎螺桿+準105mmNDC 無磁鉆鋌×1根+準89mm 承壓鉆桿×6 根。

3.2 小井眼軌跡控制

鉆井過程中，可根據現場對井眼軌跡的要求和各種螺桿鉆具的特性，在各層段分別選用以上鉆具中的一種對井眼軌跡進行有效控制，具體選用情況如下：

（1）開完窗后，一般先用3.1 節中第①種鉆具組合鉆進20m 以脫離老井眼。起鉆前測單點，若實際方位與設計方位偏差較大，下入3.1 節中第②種鉆具組合。1.5°單彎螺桿扭方位效果好，一般井斜在5°以內，一個單根可扭方位25°～30°。

（2）井斜在30°以內的小井眼，下入3.1 節中第③種鉆具組合，定向至最大井斜后，啟動轉盤復合鉆進。

（3）準118mmPDC 鉆頭+準95mm1°單彎螺桿是小井眼復合鉆進的最佳組合。增完斜，下入3.1 節中第④種鉆具組合，鉆進過程中如發現井斜、方位變化，可隨時改為滑動鉆進，及時控制井眼軌跡。

（4）0.75°單彎和直螺桿，復合鉆進事故率低，因此井下情況復雜或需要降井斜井段，可下入3.1 節中第⑤種組合。

小井眼復合鉆井參數為： 鉆壓20～30kN， 轉速50～60r/min，排量6～10L/s。無論何種鉆具組合，鉆進中都要及時測量井斜，如有問題，應及時更換鉆具組合，控制井眼軌跡。在滿足井身質量的前提下，應盡量簡化鉆具結構，及時短起下鉆進行清砂，防止事故發生。在不考慮地層傾角的情況下，0.75°單彎螺桿復合鉆進降斜率為5°/100m，1°單彎螺桿復合鉆進降斜率為（10°～15°）/100m， 且井斜角越大，降斜率越高，因此在定向時可根據地層傾角留有一定增降斜量。

3.3 現場應用效果分析

開窗側鉆井情況統計表明，通過應用小井眼復合鉆井技術和井眼軌跡控制技術，平均機械鉆速達到2.75m/h， 比過去平均機械鉆速（1.66m/h） 提高66%。勝利6RPDC 鉆頭在明1-側29 井沙一至沙三段鉆進，平均機械鉆速最高達3.5m/h。

R512于2016年5月4日開鉆，8月8日順利鉆至目的層，完鉆井深3700米，各項指標在同區塊均排在前列。根據錄井結果，該井在3150～3800米發現油層52層，最厚層達10米，有油跡顯示。該井的順利完井取得了大慶油田小井眼套管深層開窗側鉆方面的成功經驗?，F場應用情況表明，采用井下動力鉆具配合高效鉆頭進行小井眼鉆井，簡化了鉆具結構，減少了鉆鋌，提高了井下安全性，因此復合鉆井技術是小井眼側鉆井的一項關鍵技術。

4.幾點認識與結論

（1）井下動力鉆具配合高效鉆頭復合鉆井技術在小井眼中的成功應用，可提高小井眼側鉆井機械鉆速，縮短鉆井周期，創造較好的經濟效益。

（2）根據現場對井眼軌跡的要求，優選鉆具組合可實現對井眼軌跡有效控制，提高鉆井效率。

（3）套管座掛后，循環泥漿性能滿足固井要求時，應及時進行固井施工，確保施工的連續性，有利于穩定和提高固井質量。

（4）通過簡化鉆具結構，采用井下動力鉆具配合高效鉆頭進行小井眼鉆井，可有效提高井下安全性，因而是小井眼側鉆井的一項關鍵技術。

【參考文獻】

[1]周煜輝 沈宗約. 小井眼鉆井技術.《石油鉆采工藝》. 1994 第2期.

作者簡介：張士富（1980—），男，助理工程師，從事油田鉆井工作。