孫振旭

中國石油集團(tuán)長城鉆探工程有限公司工程技術(shù)研究院

沈301S井是位于遼河油田古潛山區(qū)塊的一口雙套壓力體系側(cè)鉆井。側(cè)鉆的目的是研究該區(qū)塊潛山儲層剩余油分布情況及其含油性。遼河潛山區(qū)塊油藏具有埋藏深、壓力層系多且變化大、地層硬、研磨性強(qiáng)等特點(diǎn)，特別是潛山油藏和上部地層分屬于兩套壓力體系，原井完井時(shí)，為保護(hù)潛山儲層，防止上部地層坍塌，技術(shù)套管均下至潛山頂部，油層套管懸掛在技術(shù)套管內(nèi)完井。隨著開采時(shí)間的推移，一些油井由于產(chǎn)能不足等原因需要通過側(cè)鉆挖掘剩余油，但對于這類井，若在懸掛器上方開窗，由于存在兩套壓力體系，作業(yè)難以實(shí)施；若在?127 mm尾管內(nèi)部開窗，又面臨井深、小井眼、泵壓高、鉆具細(xì)小、定向困難、復(fù)雜情況多等難題；實(shí)施新鉆井經(jīng)濟(jì)方面又不允許，致使這類井長期處于待處理狀態(tài)。采用高效段銑技術(shù)，將?177.8 mm技術(shù)套管內(nèi)的?127 mm尾管段銑至技術(shù)套管鞋以下，不僅可有效解決上述問題，而且成本也較為合理，從而使得這類井側(cè)鉆挖掘剩余油成為可能。

1 沈301S原井基本情況

沈301S井井身結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 沈301S井井身結(jié)構(gòu)Fig. 1 Casing program of well Shen 301S

該井目前處于關(guān)井狀態(tài)，井內(nèi)無生產(chǎn)管柱，但注有灰塞，灰面位置420.26 m，全井僅有一段射孔，射孔井段 3254.00～3286.00 m，32.00 m/4層。

2 鉆井液體系選擇

沈301S井的設(shè)計(jì)段銑段較長，段銑過程中產(chǎn)生的鐵屑多達(dá)4000 kg以上，既有魚鱗狀、條狀鐵屑，又有大塊套管接箍及扶正器片，為了將段銑產(chǎn)生的鐵屑攜帶出井眼，需要鉆井液具有適當(dāng)?shù)酿ざ群颓辛?，以便在正常循環(huán)時(shí)能很好地?cái)y帶鐵屑，在靜止時(shí)又能很快形成較強(qiáng)的結(jié)構(gòu)，防止鐵屑下沉。

為滿足施工要求，對5種鉆井液配方進(jìn)行了性能評價(jià)。1#配方：10%膨潤土+純堿；2#配方：15%膨潤土+純堿；3#配方：6%膨潤土+0.3%抗高溫增黏劑+0.5%黃原膠+0.3%淀粉+0.1%PAC+0.03%銨鹽；4#配方：8%膨潤土+純堿+0.4%正電膠+0.8%黃原膠+0.5%NPAN +0.3%改性淀粉+0.1%PAC；5#配方：6%膨潤土+純堿+0.8%正電膠+0.5%黃原膠+0.3%改性淀粉+銨鹽+0.2%PAC。表1是純膨潤土漿、聚合物鉆井液和正電膠鉆井液實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

表1 高效段銑鉆井液體系性能室內(nèi)實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 1 Laboratory test results of high-ef ficient section milling drilling fluid

從表1可以看出，在懸浮能力相同的情況下，純膨潤土漿黏切較高，易憋泵；聚合物鉆井液具有弱凝膠特性，但觸變性和剪切稀釋性不理想，當(dāng)黏度較高時(shí)，泵壓上升較快，且振動篩易跑漿；正電膠觸變性和剪切稀釋性相對好，符合現(xiàn)場要求，因此，選擇正電膠鉆井液體系作為本次施工的鉆井液體系［1］。

3 施工要點(diǎn)及注意事項(xiàng)

（1）段銑所使用的鉆井液體系必須具有優(yōu)良的攜巖、懸浮及耐高溫性能，這是段銑工作安全進(jìn)行的關(guān)鍵［2］。必須及時(shí)監(jiān)測、維護(hù)鉆井液性能，環(huán)空上返速度需達(dá)到1.1 m/s，黏度在100 s以上。

（2）段銑工具入井時(shí)采用小鉆壓段銑5 min，工具工作平穩(wěn)后，再緩慢調(diào)整鉆壓、轉(zhuǎn)速至合理的段銑速度。段銑過程中應(yīng)間斷加壓，嚴(yán)格送鉆速度，確保段銑形成的鐵屑成片狀或短條狀。

（3）每次工具入井，先緩慢探底，一旦遇阻，應(yīng)停止探底，上提鉆具1～2 m后開泵循環(huán)，正常后，低速小鉆壓反復(fù)劃眼處理，直至原段銑井深為止。

（4）?88.9 mm鉆桿和?101.6 mm鉆桿復(fù)合管柱的使用，能較好地解決深井小井眼段銑泵壓高和攜屑困難的問題。

（5）必要時(shí)使用打撈杯定期打撈大塊鐵屑，以減少卡鉆風(fēng)險(xiǎn)。

（6）每段銑3 m或5 h上下活動鉆具一次；每段銑5 m大排量循環(huán)10 min，接單根或起鉆前需要大排量循環(huán)20 min。

（7）定時(shí)對振動篩返出的鐵屑進(jìn)行收集、稱重，初期振動篩鐵屑返出量需達(dá)到所段銑尾管質(zhì)量的70%以上，中后期要達(dá)到80%以上。當(dāng)鐵屑返出率達(dá)不到要求時(shí)，應(yīng)定期打稠塞將井底鐵屑攜帶上來。若鐵屑返出異常，要及時(shí)調(diào)整段銑參數(shù)，確保段銑鐵屑為容易攜帶的片狀或短條狀。

（8）當(dāng)扭矩值比正常段銑時(shí)扭矩值增大20%時(shí)，應(yīng)停止段銑，緩慢多次上提下放鉆具，同時(shí)增大循環(huán)排量，直至扭矩值恢復(fù)正常。遇卡后嚴(yán)禁硬提，避免造成卡鉆［3］。

（9）段銑施工過程中，當(dāng)鉆井泵出現(xiàn)故障時(shí)，應(yīng)盡快將鉆具提離一個(gè)單根以上，并不間斷活動鉆具，以防止快速下沉的鐵屑造成卡鉆，同時(shí)盡快啟動另一個(gè)泵建立循環(huán)［4］。

（10）在鉆井泵、地面管匯等設(shè)備允許的情況下，盡可能加大排量。

（11）當(dāng)段銑進(jìn)入裸眼段時(shí)，應(yīng)避免鉆具大幅度擾動，以避免裸眼環(huán)空水泥環(huán)損壞造成的卡鉆。

（12）段銑懸掛器、接箍、扶正器時(shí)，要嚴(yán)格控制鉆壓和段銑速度，以避免段銑工具的損壞。

（13）利用振動篩、除砂器、除泥器和強(qiáng)磁鐵充分清除鉆井液中的鐵屑，以減少由于鐵屑磨損造成的修泵時(shí)間。

（14）當(dāng)工具托壓嚴(yán)重時(shí)，可適當(dāng)加大鉆壓進(jìn)行段銑，若仍不能有效解決問題，可考慮下磨鞋處理段銑后的井段。

（15）段銑到后期，工具因磨損會產(chǎn)生縮徑，應(yīng)及時(shí)更換工具，否則會留下大塊套管、接箍皮，增加卡鉆風(fēng)險(xiǎn)，給安全施工帶來隱患。

4 現(xiàn)場實(shí)施

沈301S井在段銑之前，需鉆開420.26 m位置的灰塞，并對?177.8 mm技術(shù)套管及?127 mm尾管進(jìn)行通井，通井后打灰塞封死射孔段，試壓合格后可進(jìn)行段銑。

設(shè)計(jì)段銑起點(diǎn)位置為3016.31 m，段銑終點(diǎn)位置在技術(shù)套管鞋以下20 m—井深3188.32 m處，段銑段長172.01 m。

由于該井較深，且井眼較小，滿足段銑有效攜屑要求的泵壓較高，設(shè)計(jì)使用復(fù)合鉆具：?88.9 mm加重鉆桿×300 m+?88.9 mm鉆桿×500 m+?101.6 mm鉆桿，以解決深井小井眼攜屑、防卡、高泵壓等問題。

段銑到預(yù)定位置后，通井后下封隔器試壓15 MPa，穩(wěn)壓30 min，壓降不超過0.5 MPa為合格。

4.1 段銑懸掛器

鉆具組合：?156 mm懸掛器銑鞋+ ?120 mm鉆鋌×3根+ ?88.9 mm加重鉆桿×1根+ ?88.9 mm鉆桿×51根+311×4A20變扣+ ?101.6 mm鉆桿。

段銑參數(shù)：鉆壓20～70 kN、轉(zhuǎn)速90 r/min、排量15.5 L/s、?88.9 mm鉆具環(huán)空返速1.12 m/s、泵壓21 MPa、鉆井液密度 1.02 g/cm3、黏度 102 mPa·s。針對該井懸掛器類型［5］，設(shè)計(jì)懸掛器銑鞋如圖2所示。該井使用懸掛器銑鞋1只，進(jìn)尺7.88 m，純段銑時(shí)間0.55 d，懸掛器銑鞋使用情況見表2。

圖2 懸掛器銑鞋F(xiàn)ig. 2 Milling shoes of the hangers

表2 懸掛器段銑情況Table 2 Section milling of hangers

4.2 段銑尾管

鉆具組合：?148.5 mm尾管銑鞋+ ?120 mm鉆鋌×3根+ ?88.9 mm加重鉆桿×30根+ ?88.9 mm鉆桿×51根+311×4A20變扣+ ?101.6 mm鉆桿。

段銑參數(shù)：鉆壓10～90 kN、轉(zhuǎn)速110 r/min、排量15.5 L/s、?88.9 mm鉆具環(huán)空返速1.12 m/s、泵壓22～25 MPa、鉆井液密度 1.02 g/cm3、黏度 110～150 s。

該井共使用尾管銑鞋2只，段銑?127 mm尾管175.26 m，段銑至井深3199.45 m，技術(shù)套管鞋以下31.13 m，然后側(cè)鉆開窗，解決了小井眼兩套壓力體系易上塌下漏的難題，節(jié)省了一套鉆井液體系。純段銑時(shí)間6.08 d，段銑工具如圖3所示，尾管銑鞋使用情況如表3所示。

圖3 尾管銑鞋F(xiàn)ig. 3 Milling shoes of the liners

表3 尾管銑鞋使用情況Table 3 Use of liner milling shoes

4.3 應(yīng)用效果

該井包括懸掛器與尾管在內(nèi)，理論鐵屑質(zhì)量4171.3 kg，去除水分后的實(shí)際返出鐵屑質(zhì)量為3420.5 kg，鐵屑返出率為83.6%，大大超過了傳統(tǒng)認(rèn)為的70%的安全線，有效地保證了段銑施工的安全進(jìn)行。

沈301S井實(shí)際段銑段長183.14 m，段銑周期12.4 d，其中純段銑時(shí)間6.63 d，該井段銑周期內(nèi)未發(fā)生任何復(fù)雜情況。

5 結(jié)論

針對深井小井眼段銑施工，優(yōu)選了適配的鉆井液體系，設(shè)計(jì)了專門的段銑工具，成功地完成了沈301S井的段銑施工，為潛山區(qū)塊多套壓力體系老井側(cè)鉆、有尾管懸掛的水平井調(diào)層、鉆井阻卡管柱處理等提供了一種經(jīng)濟(jì)高效的技術(shù)手段。