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        機(jī)械一體式開窗側(cè)鉆技術(shù)在華北油田××井中的應(yīng)用①

        2020-03-19 07:30:00陳新勇徐明磊孫志和游子衛(wèi)江堯李華
        關(guān)鍵詞:華北油田老井開窗

        陳新勇,徐明磊,孫志和,游子衛(wèi),江堯,李華

        (1.中國石油渤海鉆探工程技術(shù)研究院,河北 任丘 062550;2.中國石油華北油田分公司工程技術(shù)研究院,河北 任丘 062550;3.中國石油渤海石油裝備制造有限公司石油機(jī)械廠,河北 任丘 062550)

        隨著油田老區(qū)塊的持續(xù)開采,低效井、報廢井越來越多。近年來,通過精細(xì)油藏描述,大量報廢井近井地帶仍有大量剩余油藏[1,2]。對這種剩余油藏,國內(nèi)各個油田通過老井開窗側(cè)鉆來降低開采成本[3,4]。

        傳統(tǒng)的開窗側(cè)鉆工具是導(dǎo)斜器和銑錐兩套獨(dú)立的工具。在開窗作業(yè)時,先用鉆具將導(dǎo)斜器送至井內(nèi)預(yù)設(shè)位置,根據(jù)側(cè)鉆的需要擺放好導(dǎo)斜器方位,利用液壓或機(jī)械的方式固定導(dǎo)斜器座封,然后起鉆更換為帶有銑錐的鉆具,進(jìn)行開窗作業(yè),這樣就至少需要兩趟鉆來完成套管的開窗[5-7]。隨著油田向深部勘探開發(fā),側(cè)鉆開窗點(diǎn)也越來越深[8],每起下一趟鉆的作業(yè)時間長,成本高。為了降本增效,本文提供了一趟鉆開窗側(cè)鉆工藝技術(shù)。

        1 機(jī)械一體式開窗側(cè)鉆技術(shù)

        1.1 工具原理

        機(jī)械一體式開窗側(cè)鉆工具(如圖1)主要由銑錐、剪切螺栓、斜向器、連接銷軸、地錨等組成。主要工作過程如下:首先,將工具下放到具體套管開窗位置后,上提工具1 m以上實(shí)現(xiàn)軌道換向,使摩擦塊換至低軌道,下放鉆具,摩擦塊帶動錐體推動地錨上的卡瓦外伸,吃入并錨定在套管上,實(shí)現(xiàn)坐封;其次,下放鉆具至一定鉆壓,剪斷復(fù)式銑錐與導(dǎo)斜體的連接銷釘,實(shí)現(xiàn)銑錐與斜向器的分離,從而不用起下鉆更換銑錐,可直接加壓進(jìn)行套管開修窗作業(yè)。

        圖1 機(jī)械一趟鉆側(cè)鉆開窗工具

        1.2 主要優(yōu)點(diǎn)

        該工具的優(yōu)點(diǎn)有:(1)采用機(jī)械式坐封,與液壓式相比可以多次錨定與解封,能夠根據(jù)井下狀況進(jìn)行調(diào)整;(2)與常規(guī)斜向器相比,可至少減少一趟起鉆、下鉆,完成工具坐封后直接進(jìn)行開窗與修窗;(3)在深井中進(jìn)行開窗側(cè)鉆,可以提高側(cè)鉆效率,降低作業(yè)周期。

        1.3 主要技術(shù)參數(shù)

        機(jī)械一體式開窗側(cè)鉆工具主要技術(shù)參數(shù)見表1,其建議施工技術(shù)參數(shù)見表2。

        表1 工具參數(shù)

        表2 施工參數(shù)

        1.4 施工工藝

        機(jī)械一體式開窗側(cè)鉆的施工過程主要有:

        (1)通過上提下方鉆具帶動卡瓦外伸,斜向器坐封;

        (2)工具固定在指定位置后,銑錐開始旋轉(zhuǎn),與斜面分離,開始開窗工作;

        (3)開窗完成后,利用一體式工具對窗口進(jìn)行打磨修整;

        (4)完成修窗后,取出銑錐,改換鉆頭繼續(xù)鉆進(jìn)。

        1.5 施工注意問題

        機(jī)械一體式開窗側(cè)鉆的施工過程中需要注意的主要問題有:

        (1)施工前檢查套管內(nèi)徑,防止套管變形、結(jié)垢等造成卡鉆;

        (2)一體式工具下井前,應(yīng)通鉆桿內(nèi)眼,保證鉆桿內(nèi)無雜物,以免影響施工;

        (3)均勻控制下鉆,不得猛起猛放:下鉆時上提鉆具不得超過0.5 m,如工具遇阻可以立即上提鉆具1.5 m,使軌道換向,卡瓦回收即可正常下鉆;

        (4)銑錐開窗過程中,送鉆應(yīng)平穩(wěn),參照建議參數(shù)施工;

        (5)開窗時,如若同一點(diǎn)在長時間磨銑無進(jìn)尺,則考慮改變磨銑參數(shù)。

        2 老井側(cè)鉆方案與施工

        以華北油田泉××井為例,該井構(gòu)造位置在冀中坳陷廊固凹陷固安-舊州構(gòu)造帶泉241斷塊,位于河北省廊坊市廣陽區(qū)舊州鄉(xiāng)南寺垡村東南160 m。該老井于2006年3月完井,于2018年11月檢測到1780.0~1790.0 m井段套變,最小通徑為104 mm,隨后磨銑修復(fù)套管,在修復(fù)過程中套管發(fā)生嚴(yán)重變形,決定側(cè)鉆。

        2.1 老井基本情況

        泉××井老井完鉆井深1820 m,井深1800 m處井斜最大,最大井斜1.2°,方位為246°。

        如圖2所示,老井表層套管為D273.1 mm×116.35 m,油層套管為D139.7 mm×1819.5 m(鋼級J55、壁厚7.72 mm、通徑121.08 mm),水泥返深955 m,固井質(zhì)量合格。

        圖2 泉××老井井身結(jié)構(gòu)

        2.2 側(cè)鉆點(diǎn)選擇

        泉××井側(cè)鉆點(diǎn)位置選擇在(1582±1)m處,施工中可根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)調(diào)整側(cè)鉆點(diǎn)。選擇理由:位于D139.7 mm(鋼級J55、壁厚7.72 mm、通徑121.08 mm)套管本體中部,避開套管接箍及扶正器,該井段固井質(zhì)量合格。

        2.3 側(cè)鉆軌道設(shè)計

        泉××井側(cè)鉆軌道設(shè)計剖面如表3所示。根據(jù)側(cè)鉆設(shè)計,下入開窗側(cè)鉆工具,從1582 m開始開窗側(cè)鉆,35 m段長內(nèi)井斜由0.86°增至2.86°,方位從304.79°調(diào)整至104.45°。

        表3 側(cè)鉆軌道設(shè)計

        2.4 鉆具組合

        開窗鉆具組合:D120.65 mm一體式工具+鉆具浮閥+ D73 mm加重鉆桿+ D73 mmDP

        鉆進(jìn)鉆具組合:D120.65 mm鉆頭+D95 mm單彎螺桿(1.25°)+D88.9 mmNDC +D73 mm加重鉆桿+鉆具浮閥+D73 mm鉆桿

        2.5 現(xiàn)場施工

        華北油田泉××井中采用了一套機(jī)械式TDXQ-114一體開窗工具。

        (1)下入工具:鉆具組合形式為120.65 mm一體式工具+轉(zhuǎn)換接頭+鉆鋌6根+轉(zhuǎn)換接頭+定向接頭+鉆桿,下鉆過程順利,無遇阻。

        (2)斜向器坐封:完成定向后,上提鉆具1.5 m后下壓100 kN剪斷銷釘,坐封完成,上提鉆具至原懸重,開轉(zhuǎn)盤試轉(zhuǎn)3圈無反轉(zhuǎn)。

        (3)磨銑開窗:初始鉆壓<5 kN、鉆速30~40 r/min,逐步增加鉆壓至30~50 kN、鉆速50~70 r/min。

        (4)修窗:開窗完成后進(jìn)行3 h修窗作業(yè),上提下放無遇阻,驗(yàn)收合格后起鉆。

        3 側(cè)鉆效果與分析

        3.1 側(cè)鉆效果

        表4為機(jī)械一體式開窗側(cè)鉆技術(shù)和老式斜向器側(cè)鉆技術(shù)的開窗數(shù)據(jù)。

        表4 開窗數(shù)據(jù)

        注:表4中五口井開窗側(cè)鉆套管相同,套管參數(shù)為:外徑139.7 mm,壁厚7.72 mm,剛級J55。

        由表4可知,機(jī)械一體式開窗側(cè)鉆技術(shù)先后在泉××井、容熱××井、趙××井進(jìn)行了施工,三口井均一次開窗成功,成功率100%。機(jī)械一體式開窗平均定位時間0.59 h,平均起下鉆時間8 h,平均磨銑開窗用時9.23 h,總開窗時間平均約為17.82 h。與老式斜向器側(cè)鉆相比(開窗側(cè)鉆點(diǎn)相近),開窗節(jié)約時間11.1 h,節(jié)約時間比為38.4%。

        3.2 效果分析

        為了確認(rèn)是否形成了新的井眼,需要利用軌道設(shè)計軟件對實(shí)鉆軌跡與老井進(jìn)行防碰掃描計算,以泉××井為例,其結(jié)果見表5。

        表5 泉××井防碰計算

        由表5可知,側(cè)鉆鉆進(jìn)至1702 m兩井眼相距10.45 m,即表明形成了新的井眼,側(cè)鉆成功。

        4 結(jié)論

        (1)開窗側(cè)鉆點(diǎn)選擇在固井質(zhì)量好的井段,避開套管接箍及扶正器,為成功開窗側(cè)鉆創(chuàng)造基礎(chǔ)條件。

        (2)設(shè)計側(cè)鉆方案時盡量將斜向器朝向下井壁方向,有利于降低側(cè)鉆施工難度,增加側(cè)鉆的成功率。

        (3)在華北油田數(shù)口井中使用了機(jī)械一體式開窗工具,其比普通斜向器開窗平均節(jié)約11.1 h、約占38.4%。該一體式開窗工具的成功應(yīng)用,為老井開窗側(cè)鉆提供借鑒與指導(dǎo)意義。

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