李廣江

（中石化華北石油局五普鉆井公司，河南新鄉(xiāng) 453700）

寧東3-側(cè)1井套管開(kāi)窗側(cè)鉆定向工藝技術(shù)

李廣江

（中石化華北石油局五普鉆井公司，河南新鄉(xiāng) 453700）

隨著油田勘探開(kāi)發(fā)的進(jìn)一步深入，報(bào)廢井、停產(chǎn)井越來(lái)越多，套管開(kāi)窗側(cè)鉆技術(shù)是挖掘老區(qū)潛力，實(shí)現(xiàn)油田二、三次采油的有效方法。使用該技術(shù)對(duì)有價(jià)值的報(bào)廢井、停產(chǎn)井進(jìn)行開(kāi)窗側(cè)鉆，不僅能充分利用老井筒，降低鉆井成本、提高經(jīng)濟(jì)效益，而且能有效完善開(kāi)發(fā)井網(wǎng)，提高增產(chǎn)效果。介紹了寧東油田第一口139.7 mm套管開(kāi)窗側(cè)鉆水平井的開(kāi)窗、定向施工情況，為今后在寧東油田實(shí)施此類定向井、水平井打下了一定的基礎(chǔ)。

水平井;套管開(kāi)窗側(cè)鉆;小井眼;斜向器;軌跡控制

1 鉆井設(shè)計(jì)概況

寧東3-側(cè)1井位于鄂爾多斯盆地西緣馬家灘斷褶帶黑山墩東構(gòu)造，是利用原寧東3-8井上部井眼進(jìn)行套管開(kāi)窗側(cè)鉆，利用水平井技術(shù)開(kāi)發(fā)延安組延81油層剩余油藏。根據(jù)原井實(shí)鉆地質(zhì)資料，該井設(shè)計(jì)方位261.39°，A點(diǎn)垂深2138.99 m，A點(diǎn)位移225.00 m，B點(diǎn)垂深2138.99 m，B點(diǎn)位移325.00 m，靶半高均為1.00 m，靶半寬均為10.00 m。

1.1 開(kāi)窗點(diǎn)選擇

開(kāi)窗點(diǎn)應(yīng)盡量選擇地層穩(wěn)定、水泥封固質(zhì)量好的井段，同時(shí)要避開(kāi)套管接箍和扶正器。根據(jù)原井實(shí)鉆地質(zhì)資料、套管數(shù)據(jù)及固井質(zhì)量曲線，結(jié)合該井軌跡設(shè)計(jì)，選擇在1907～1910 m進(jìn)行開(kāi)窗側(cè)鉆。

1.2 開(kāi)窗設(shè)計(jì)

1.3 軌道設(shè)計(jì)

根據(jù)原井電測(cè)連斜數(shù)據(jù)，采用三維軌道設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行軌跡設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表1。

1.4 井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2 施工技術(shù)難點(diǎn)

（1）該井開(kāi)窗點(diǎn)以上套管內(nèi)徑124.26 mm，開(kāi)窗點(diǎn)以下井眼尺寸為118 mm，側(cè)鉆井眼為小井眼，相對(duì)于常規(guī)井眼，鉆井有一定的難度。

（2）由于首次在該工區(qū)施工小井眼水平井，小尺寸螺桿鉆具的增斜率不好掌握。

表1 寧東3-側(cè)1井軌跡設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)

表2 寧東3-側(cè)1井井身結(jié)構(gòu)

圖1 寧東3-側(cè)1井井身結(jié)構(gòu)示意圖

（3）小井眼鉆井由于鉆具尺寸小，鉆具受力后力學(xué)變化機(jī)理相對(duì)于大尺寸鉆具有一定的差別，從而導(dǎo)致滑動(dòng)鉆進(jìn)時(shí)托壓嚴(yán)重，鉆井參數(shù)選擇困難，軌跡控制難度增大。

（4）根據(jù)老井實(shí)鉆地質(zhì)資料，從側(cè)鉆點(diǎn)至A靶點(diǎn)地層共發(fā)育10套煤層，最厚煤層達(dá)6.2 m，確保煤層穩(wěn)定不坍塌是實(shí)現(xiàn)順利鉆井的關(guān)鍵。

（5）在水平井軌跡控制中，方位控制是軌跡控制的重點(diǎn)之一。在套管開(kāi)窗初始井段，由于新井眼距老井距離近，老井套管對(duì)MWD方位測(cè)量存在磁干擾，實(shí)測(cè)井眼方位失真，由此可能導(dǎo)致新井眼與老井眼相撞或增加軌跡控制無(wú)效井段，從而增加軌跡控制的難度。

3 現(xiàn)場(chǎng)施工情況簡(jiǎn)述

3.1 井眼準(zhǔn)備

采用注水泥塞的辦法對(duì)1930.00 m以深井段進(jìn)行封固，并對(duì)上部套管進(jìn)行試壓，壓力增至25 MPa，穩(wěn)壓3 min，無(wú)壓降。

利用電子陀螺測(cè)斜儀對(duì)1920.00 m以深井段進(jìn)行軌跡參數(shù)復(fù)測(cè)，每30 m取一測(cè)點(diǎn)。經(jīng)計(jì)算，1917.00 m井深處井斜0.46°，方位253.01°，橫坐標(biāo)-8.77 m，縱坐標(biāo)-31.14 m，垂深1916.11 m，位移32.35 m，閉合方位195.73°。根據(jù)電子陀螺測(cè)量數(shù)據(jù)，對(duì)原設(shè)計(jì)軌跡進(jìn)行設(shè)計(jì)修正，見(jiàn)表3。

表3 寧東3-側(cè)1井修正軌跡設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)

3.2 斜向器坐封作業(yè)

（1）下斜向器鉆具組合:DXQ114F×210型導(dǎo)斜器+定向直接頭+73 mm鉆桿。

（2）下鉆到井深1907.00 m，開(kāi)泵反循環(huán)洗井至少一周，記下停泵后懸重及上下活動(dòng)鉆具的摩阻。

（3）根據(jù)開(kāi)窗點(diǎn)上部實(shí)測(cè)軌跡數(shù)據(jù)及軌跡設(shè)計(jì)，使用電子陀螺測(cè)斜儀將斜向器斜面方位擺放至280°，反復(fù)上下活動(dòng)鉆具，釋放鉆具扭矩，以確保斜面方位定向準(zhǔn)確。

（4）投球接方鉆桿，用清水憋壓坐封，憋壓達(dá)到21 MPa，穩(wěn)壓3 min，反復(fù)3次。釋放壓力后，正轉(zhuǎn)30圈倒扣，倒扣完下放鉆具加壓20～30 kN，確認(rèn)斜向器是否坐牢。

（5）地震剖面上，扇體大都呈兩端尖滅的“透鏡狀”或“扁楔形”，反射低頻強(qiáng)振幅，連續(xù)性差，且與北部水下扇主體脫開(kāi)，多表現(xiàn)為“無(wú)根”扇（圖2）。扇體充填沉積在湖底低部位。

3.3 套管開(kāi)窗側(cè)鉆

（2）磨銑參數(shù):鉆壓0～30 kN，轉(zhuǎn)速40～50 r/min，排量8 ～10 L/s。

（3）在磨銑過(guò)程中，通過(guò)觀察返出鐵屑的形狀和尺寸，及時(shí)調(diào)整磨銑參數(shù);磨銑至井深1909.80 m時(shí)，水泥、巖屑含量已達(dá)到90%以上，判斷銑錐已銑穿套管完全進(jìn)入地層;反復(fù)劃眼修整窗口，直到鉆具通過(guò)窗口時(shí)無(wú)掛卡后，開(kāi)窗工作基本完成。

3.4 定向軌跡控制技術(shù)

3.4.1 試鉆段

鉆井參數(shù):鉆壓0～30 kN，排量8～15 L/s，泵壓8～15 MPa，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速40～50 r/min。

采用增斜鉆具組合達(dá)到增斜目的，以確保新井眼盡早脫離老井眼達(dá)1.00 m以上距離，避免老井套管對(duì)無(wú)線隨鉆測(cè)量?jī)x器造成磁干擾。試鉆至井深1930.00 m，預(yù)測(cè)井底井斜增至6.00°左右，新老井眼距離已大于1.00 m，新井眼已避開(kāi)老井眼，基本上達(dá)到了避免老井套管磁干擾的目的。

由于初次在該工區(qū)施工小井眼水平井，螺桿鉆具的增斜率沒(méi)有實(shí)鉆資料參考，為了防止增斜率達(dá)不到設(shè)計(jì)要求給下部軌跡控制帶來(lái)難度，第一趟增斜鉆具選用1.75°單彎螺桿。

該鉆具入井后，自1930 m開(kāi)始定向鉆進(jìn)。由于井斜偏小，采用磁性工具面進(jìn)行定向，工具面穩(wěn)定在280°左右，鉆進(jìn)至井深1950.17 m時(shí)，測(cè)得井斜12.43°，方位287.06°，增斜率高出設(shè)計(jì)偏多?？紤]到1.75°單彎螺桿轉(zhuǎn)盤鉆進(jìn)不利于鉆具安全，決定起鉆換1.5°單彎螺桿。

由于上趟鉆增斜率偏高，1.5°螺桿入井后以轉(zhuǎn)盤鉆進(jìn)為主配合滑動(dòng)鉆進(jìn)調(diào)整方位，鉆進(jìn)至井深1998.43 m 時(shí)，測(cè)得井斜20.30°，方位282.46°，實(shí)鉆軌跡垂深與設(shè)計(jì)基本符合。進(jìn)行待鉆井眼軌跡預(yù)測(cè)，下部井段確保安全著陸的增斜率為8.4°/30 m，開(kāi)始以滑動(dòng)鉆進(jìn)為主配合轉(zhuǎn)盤鉆進(jìn)，并微調(diào)方位，使實(shí)鉆軌跡在垂深和方位上逐漸與設(shè)計(jì)軌跡吻合。

在鉆進(jìn)過(guò)程中，現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)組根據(jù)實(shí)鉆地層情況，將A靶點(diǎn)垂深調(diào)整為2138 m。鉆進(jìn)至井深2245 m時(shí)，井斜增至88.7°，方位調(diào)整至265°，此時(shí)垂深2137.80 m，閉合方位 260.14°，位移 213.26 m，實(shí)現(xiàn)順利著陸于A靶。

3.4.3 水平段

在水平段定向施工中，現(xiàn)場(chǎng)采用以轉(zhuǎn)盤鉆進(jìn)為主，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)組對(duì)垂深的要求，配合滑動(dòng)鉆進(jìn)進(jìn)行微調(diào)井斜和方位，確保井眼在地質(zhì)要求的范圍內(nèi)穿行。

由于摩阻大，鉆具柔性強(qiáng)，導(dǎo)致托壓嚴(yán)重，滑動(dòng)鉆進(jìn)鉆速很慢甚至無(wú)進(jìn)尺，有時(shí)甚至轉(zhuǎn)盤鉆進(jìn)也很困難。鉆進(jìn)至井深2305.84 m時(shí)，水平段鉆遇的煤層坍塌，阻卡嚴(yán)重，繼續(xù)施工安全風(fēng)險(xiǎn)很大，決定提前完鉆。

3.5 實(shí)鉆軌跡數(shù)據(jù)處理

該井實(shí)鉆軌跡參數(shù)如表4所示。

圖2、3為該井設(shè)計(jì)與實(shí)鉆軌跡投影圖。

4 結(jié)論與建議

（2）套管開(kāi)窗是側(cè)鉆定向的前期工作，根據(jù)不同的井眼尺寸選擇合適的開(kāi)窗方式是保證開(kāi)窗后側(cè)鉆工作順利進(jìn)行的前提。根據(jù)本工區(qū)施工的3口套管開(kāi)窗定向井，139.7 mm套管采用斜向器開(kāi)窗方式操作簡(jiǎn)便，開(kāi)窗周期短，完全滿足側(cè)鉆定向需要。

（3）小井眼開(kāi)窗側(cè)鉆水平井，由于井眼小，鉆具柔性大，托壓嚴(yán)重程度要比常規(guī)井眼高，小井眼鉆井液技術(shù)是確保此類井能否順利鉆成的關(guān)鍵。

表4 寧東3-側(cè)1井實(shí)鉆軌跡數(shù)據(jù)表

圖2 寧東3-側(cè)1井設(shè)計(jì)與實(shí)鉆軌跡水平投影圖

圖3 寧東3-側(cè)1井設(shè)計(jì)與實(shí)鉆軌跡垂直投影圖

（4）套管開(kāi)窗側(cè)鉆工藝技術(shù)在寧東油田的成功應(yīng)用，為報(bào)廢井、停產(chǎn)井重新建產(chǎn)提供了一條經(jīng)濟(jì)合理的新手段，建議加強(qiáng)該工藝技術(shù)的推廣應(yīng)用。

［1］ 韓志勇.定向井設(shè)計(jì)與計(jì)算［M］.北京:石油工業(yè)出版社，1989.

［2］ 李鵬.開(kāi)窗側(cè)鉆“S”定向井鉆井工藝［J］.石油鉆探技術(shù)，2004，32（6）.

［3］ 郭建國(guó)，等.杜84-館平12S形三靶水平井井眼軌道控制［J］.石油鉆采工藝，2005，（5）.

［4］ 蘇義腦.水平井井眼軌跡控制［M］.北京:石油工業(yè)出版社，2000.

［6］ 盛勇，等.塔里木KS101超深井套管開(kāi)窗側(cè)鉆技術(shù)［J］.石油鉆采工藝，2005，（4）.

Casing Cutting Window Sidetracking Drilling Technology in Well Ce-1 of East Ningxia

LI Guang-jiang（Wupu Drilling Company of North China Petroleum Bureau，SINOPEC，Xinxiang Henan 453700，China）

With the further development of oilfield exploration，there are more and more abandoned wells and shutdown wells.Casing cutting window sidetracking drilling technology is an effective way to realize tertiary and secondary oil recovery，by which old wells can be made full use and drilling cost can be reduced to improve economic benefit and can effectively perfected the development of well pattern.The paper introduced window cutting and the directional construction of a139.7mm casing cutting window sidetracking drilling for a horizontal well.

horizontal well;casing cutting window sidetracking drilling;small hole;whipstock;trajectory control

TE243

A

1672-7428（2012）01-0029-04

2011-07-01;

2011-11-18

李廣江（1968-），男（漢族），遼寧新民人，中石化華北石油局五普鉆井公司供應(yīng)科主任、工程師，鉆井工程專業(yè)，從事鉆井工程技術(shù)研究工作，河南省新鄉(xiāng)市洪門。