王攀 王文 楊保健 宋瑞

摘 要：中短半徑側(cè)鉆水平井技術(shù)是老油田挖潛增效的有效手段，渤海油田目前應(yīng)用較少。結(jié)合渤海油田首口海上中短半徑側(cè)鉆井，分析了海上中短半徑側(cè)鉆水平井鉆井難點(diǎn)及對(duì)策，為后續(xù)井提供了技術(shù)指導(dǎo)，為低效井的再利用找到了新思路。

關(guān)鍵詞：海上；中短半徑側(cè)鉆；水平井；有限元分析

中圖分類(lèi)號(hào)：TE242 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）13-0095-02

Abstract： The technology of sidetracking horizontal well with medium and short radius is an effective means of tapping potential and increasing efficiency in old oil field， but it is seldom used in Bohai oilfield at present. Based on the first offshore short radius sideway drilling in Bohai Oilfield， the difficulties and countermeasures of offshore short radius sidetracking horizontal well drilling are analyzed， which provide technical guidance for subsequent wells and find a new way of thinking for the reuse of low efficiency wells.

Keywords： offshore； short radius sidetracking； horizontal well； finite element analysis

渤海油田年遞減率約14.7%，受井槽限制，鉆調(diào)整井是老井恢復(fù)產(chǎn)能最有效的手段。中短半徑側(cè)鉆水平井是將套管開(kāi)窗與中短半徑水平井結(jié)合起來(lái)的特殊技術(shù)。它能利用現(xiàn)有的套管以低成本的方式挖掘油藏“剩余價(jià)值”，從而提高油田效益。本文以綏中36油田中短半徑側(cè)鉆井為例，進(jìn)行了中短半徑側(cè)鉆研究，針對(duì)其中存在一些關(guān)鍵問(wèn)題提出了對(duì)策。

1 鉆井難點(diǎn)分析

該技術(shù)在渤海油田調(diào)整井應(yīng)用少，主要存在以下難點(diǎn)：

（1）中短半徑側(cè)鉆設(shè)計(jì)造斜率10°/30m以上，造斜率高；軌跡精度高，現(xiàn)場(chǎng)施工難度大。

（2）渤海油田8-1/2″水平井眼中首次下入7″套管，且最大全角變化率為10°，套管下入難。

（3）1.5°彎角的高造斜率馬達(dá)，鉆具斜向器通過(guò)率較低。

2 技術(shù)對(duì)策

2.1 馬達(dá)的優(yōu)選

為滿足設(shè)計(jì)造斜率，優(yōu)選低彎點(diǎn)高造斜率馬達(dá)。該馬達(dá)具有低彎點(diǎn)、大彎角、高扭矩的特點(diǎn)。彎點(diǎn)距0.865m （常規(guī)1.567m）；選用等壁厚7/8頭馬達(dá)，輸出扭矩大，1.5°彎角。為驗(yàn)證選用1.5°低彎點(diǎn)馬達(dá)造斜能力，進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果最高造斜率13°/30m，滿足造斜率要求。

2.2 軌跡精確控制

軌跡控制是本項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵。中短半徑側(cè)鉆點(diǎn)深，造斜段短，軌跡控制出現(xiàn)偏差，將無(wú)法準(zhǔn)確著陸，無(wú)法滿足油藏要求。通過(guò)軌跡優(yōu)化、工具優(yōu)選、現(xiàn)場(chǎng)措施保障等方面，確保軌跡滿足要求。

2.2.1 軌跡優(yōu)化

為了減少進(jìn)尺，同時(shí)降低開(kāi)窗風(fēng)險(xiǎn)，優(yōu)選在館陶組底礫巖以下開(kāi)窗側(cè)鉆。側(cè)鉆點(diǎn)優(yōu)選在固井質(zhì)量好的井段。在此基礎(chǔ)上對(duì)不同造斜率的軌跡進(jìn)行了分析對(duì)比，優(yōu)選軌跡設(shè)計(jì)，確保設(shè)計(jì)軌跡貼近現(xiàn)場(chǎng)施工，便于操作和控制。軌跡方案優(yōu)選方案一。

2.2.2 現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)措施

首先是鉆具組合：優(yōu)選1.5°馬達(dá)，加強(qiáng)局部造斜率控制≤12°/30m，保證造斜率和抗扭強(qiáng)度；優(yōu)選PDC鉆頭，短保徑，側(cè)向切削力強(qiáng)，兼顧滑動(dòng)穩(wěn)定性。使用近鉆頭測(cè)斜工具。在關(guān)鍵井段加密測(cè)點(diǎn)，及時(shí)獲得相應(yīng)井斜。其次保證滑動(dòng)連續(xù)性。滑動(dòng)托壓及時(shí)采取措施：調(diào)整鉆井液性能；鉆井液中加入小球、石墨、等潤(rùn)滑材料；短起下，同時(shí)提高滑動(dòng)段長(zhǎng)度，密切關(guān)注近鉆頭井斜變化，不可盲目鉆進(jìn)，浪費(fèi)井段，造成軌跡失控。

2.2.3 套管下入問(wèn)題

本井是渤海油田首次在8-1/2″水平井眼中下入7″套管，且最大狗腿度為10°。套管下入困難，也可能出現(xiàn)套管在高狗腿情況下局部發(fā)生形變?？紤]到相應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)，開(kāi)展了以下幾點(diǎn)針對(duì)性研究。

（1）套管下入過(guò)程中的載荷分析及相對(duì)位置分析

利用Landmark軟件對(duì)不同摩擦系數(shù)情況下套管上提下放的載荷進(jìn)行了模擬（圖1），同時(shí)對(duì)下入過(guò)程中與井壁的相對(duì)位置也進(jìn)行了模擬分析（圖2），均可以順利下入，套管不會(huì)出現(xiàn)卡死現(xiàn)象。

（2）利用有限元分析， 7″套管下入過(guò)程中，井口軸力遠(yuǎn)大于總摩阻力，證明套管上提下放安全；等效應(yīng)力為186.49MPa，安全系數(shù)2.95。說(shuō)明套管彎曲后應(yīng)力仍滿足強(qiáng)度要求。

（3）選用可旋轉(zhuǎn)尾管掛、高抗扭套管等方式進(jìn)一步降低下入風(fēng)險(xiǎn)。

2.2.4 窗口及鉆具通過(guò)性

1.5°彎角馬達(dá)偏移量較大，鉆完井管柱在窗口的通過(guò)性是關(guān)鍵問(wèn)題。常規(guī)單斜面開(kāi)窗工具窗口有效長(zhǎng)度短，且無(wú)輔助通過(guò)死點(diǎn)功能。為增加有效窗口長(zhǎng)度，使鉆具組合順利通過(guò)窗口，優(yōu)選3°多斜面開(kāi)窗工具，具有窗口長(zhǎng)、通過(guò)性好、效率高等特點(diǎn)。同時(shí)優(yōu)化鉆井工藝，選定9-5/8″套管開(kāi)窗，相對(duì)縮小鉆頭尺寸，提高鉆具在窗口的通過(guò)性。

3 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施情況

渤海油田第一口中短半徑水平井側(cè)鉆目前已成功實(shí)施，著陸位置理想，水平段239m，油層鉆遇率100%。實(shí)施過(guò)程中鉆具及套管均順利通過(guò)窗口。最大狗腿度18.9°/30m。鉆井過(guò)程中未出現(xiàn)事故，生產(chǎn)時(shí)效87.51%。中短半徑與常規(guī)水平井對(duì)比，鉆井工期節(jié)省4.54天，節(jié)約進(jìn)尺1120m。

4 結(jié)束語(yǔ)

中短半徑側(cè)鉆水平井采用1.5°彎角馬達(dá)滿足設(shè)計(jì)要求，局部最大造斜率達(dá)到18.97°/30m；通過(guò)模擬和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施證明，在10°/30m的造斜率下，8-1/2″井眼可順利下入7″套管；基于非線性理論，利用ANSYS軟件，表明8-1/2″窗口可順利通過(guò)鉆完井相應(yīng)管柱。該項(xiàng)技術(shù)有效解決槽口局限性和在生產(chǎn)井控制儲(chǔ)層面積有限的問(wèn)題，盤(pán)活了井筒資源，大幅降低鉆完井成本，應(yīng)用前景廣闊。

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