王西貴，王柱軍

（1.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，遼寧 盤錦 124010；2.中國石油集團(tuán)長城鉆探工程有限公司工程服務(wù)公司，北京 100043）

在石油天然氣領(lǐng)域中，旋轉(zhuǎn)柔性鉆井技術(shù)是有效開發(fā)低滲透油層、薄油層、裂縫性油氣層、注水后的“死油區(qū)”以及巖性圈閉油藏的新工藝技術(shù)，已成為一項(xiàng)有效恢復(fù)或提高單井產(chǎn)能的增產(chǎn)措施。旋轉(zhuǎn)柔性鉆井技術(shù)主要通過高壓水力噴射鉆井，可實(shí)現(xiàn)井眼直徑2～5 cm，長度可達(dá) 80～150 m。單徑向井鉆孔的成本僅為 5～10 萬元，如果連續(xù)作業(yè)，成本更低。目前，旋轉(zhuǎn)柔性鉆井技術(shù)已在國內(nèi)多個(gè)油田完成了近百井次的施工，增產(chǎn)效果良好，展現(xiàn)了良好的應(yīng)用前景。

旋轉(zhuǎn)柔性鉆井技術(shù)是一項(xiàng)新興的增產(chǎn)工藝技術(shù)，由美國最早于21世紀(jì)初研發(fā)成功。該技術(shù)是在油氣井的油層段套管內(nèi)直接鉆出垂直于套管的小直徑水平井的技術(shù)，可在不同層位鉆多層徑向水平孔眼。遼河油田的稠油井居多，在稠油層該技術(shù)甚至可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的射孔，獲得較深的油氣流通道，同時(shí)避免了對地層的傷害和對水泥環(huán)的破壞。由于施工周期較短，成本低，在低滲油藏、老油區(qū)剩余油挖潛、煤層氣、頁巖氣開采中增產(chǎn)效果顯著，具有較為廣闊的市場前景。

鑒于國內(nèi)在旋轉(zhuǎn)柔性鉆井技術(shù)研究與應(yīng)用這一塊沒有取得突破性進(jìn)展，與此同時(shí)國內(nèi)大部分老油區(qū)已進(jìn)入開發(fā)中后期，新投入開發(fā)的低滲油氣藏采收率都不高，都亟須一項(xiàng)行之有效的增產(chǎn)措施，以提高采收率。經(jīng)過相關(guān)項(xiàng)目組的努力，終于攻克了旋轉(zhuǎn)柔性鉆井的相關(guān)核心技術(shù)，并成功進(jìn)行了現(xiàn)場試驗(yàn)應(yīng)用。在實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場中，經(jīng)過不斷的調(diào)試和優(yōu)化，且隨著旋轉(zhuǎn)柔性鉆井相配套的工具逐漸配套完善，旋轉(zhuǎn)柔性鉆井技術(shù)的性能趨于理想并逐漸穩(wěn)定下來，克服了前期的打齒、跑眼等異常情況，該技術(shù)的優(yōu)越性更加顯現(xiàn)。自2010年至今，該項(xiàng)技術(shù)已在國內(nèi)多個(gè)油田開展了大規(guī)模的施工應(yīng)用，效果良好，創(chuàng)造了較好的經(jīng)濟(jì)社會效益。

1 旋轉(zhuǎn)柔性鉆井技術(shù)的原理及施工工藝

1.1 技術(shù)原理

旋轉(zhuǎn)柔性鉆井技術(shù)在現(xiàn)場作業(yè)中，首先由開窗工具在高壓水力驅(qū)動下切削套管實(shí)現(xiàn)開窗，隨后換向?qū)⑦B接在軟軸上的微型鉆頭對準(zhǔn)開窗孔，然后通過高壓水力驅(qū)動軟軸傳遞鉆壓和扭矩，實(shí)現(xiàn)對地層的鉆進(jìn)。最終在不同層位或同一層位不同角度上，鉆出一定長度的孔眼，建立油氣流通道，增大泄油面積，實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)[1]。

1.2 施工工藝

1.2.1 套管開窗

套管開窗工具與連續(xù)油管相連，從油管中下入。下到計(jì)劃深度后，鉆頭和萬向軸由井下導(dǎo)向器引導(dǎo)由垂直狀態(tài)轉(zhuǎn)向水平狀態(tài)，特制的開窗鉆頭抵達(dá)套管待開孔位置。啟動地面高壓泵，連續(xù)油管將高壓鉆井液輸送至井下螺桿馬達(dá)帶動開窗鉆頭高速旋轉(zhuǎn)鉆套管、水泥環(huán)。待完成套管和水泥環(huán)開孔工序后，地面控制系統(tǒng)上提連續(xù)油管，并起出螺桿馬達(dá)、萬向軸和開窗鉆頭等井下鉆具。

1.2.2 噴射鉆進(jìn)

高壓軟軸兩端分別連接高壓噴射鉆頭和連續(xù)油管。啟動地面高壓泥漿泵，高壓水力能量經(jīng)由連續(xù)油管輸送給高壓軟軸和高壓噴射鉆頭，并通過導(dǎo)向器將高壓軟軸和高壓噴射鉆頭傳輸至已開完孔的待鉆地層位置。調(diào)節(jié)地面高壓泵的壓力和流量，高壓噴射鉆頭通過噴出高速射流的水力作用實(shí)現(xiàn)對地層破巖、鉆孔，最終完成徑向井段的鉆井作業(yè)。重復(fù)上述作業(yè)步驟，完成剩余所有徑向井段的鉆井作 業(yè)[2]。

目前在旋轉(zhuǎn)柔性鉆井施工過程中，開窗工具和換向工具上提至井口時(shí)，絞車操作人員采用聽繩帽和防噴盒頂蓋碰撞發(fā)出的聲音的方法，憑經(jīng)驗(yàn)來判斷工具是否已完全提至井口馬龍頭之上。然而，由于工具沾油、鋼絲有折痕、繩帽被油管帽等卡住等原因不能使繩帽頭上提至馬龍頭之上，同時(shí)在這種情況下又很難根據(jù)深度儀做出準(zhǔn)確判斷，所以很多時(shí)候會出現(xiàn)誤判錯(cuò)判[3]?，F(xiàn)場操作人員的經(jīng)驗(yàn)很重要，一般情況下，現(xiàn)場操作人員對絞車操作和檢查都是經(jīng)過培訓(xùn)并有多年的現(xiàn)場施工經(jīng)驗(yàn)。一旦出現(xiàn)工具上提到井口時(shí)，工具碰到馬龍頭，電纜斷裂，工具就容易掉落井中。當(dāng)誤判錯(cuò)判發(fā)生時(shí)，很容易導(dǎo)致出井工具與井口四通相撞，導(dǎo)致工具落井，進(jìn)而需要進(jìn)行打撈作業(yè)，嚴(yán)重影響了施工效率，增加了作業(yè)人員的勞動強(qiáng)度和甲方的作業(yè)成本[4]。

2 工具介紹

2.1 工具結(jié)構(gòu)

旋轉(zhuǎn)柔性鉆具出井安全控制裝置由本體、防撞機(jī)構(gòu)和防掉機(jī)構(gòu)組成，其整體功能相當(dāng)于一個(gè)有防撞防掉功能的防噴盒。結(jié)構(gòu)示意圖和三維示意圖分別如下圖1和圖2所示。

2.2 工具特點(diǎn)

針對現(xiàn)有井口安全裝置只有防掉或防撞的單一功能，開展技術(shù)研究，形成了自動防撞和防掉功能相結(jié)合的技術(shù)。并在旋轉(zhuǎn)柔性鉆井施工現(xiàn)場應(yīng)用中取得了良好的應(yīng)用效果，在同行業(yè)達(dá)到先進(jìn)水平。

現(xiàn)有的絞車?yán)o鋼絲進(jìn)行深度歸零時(shí)，容易“誤卡”工具，而一旦“誤卡”，得重新開防噴盒才能解開，這種“誤卡”費(fèi)時(shí)費(fèi)力，成為現(xiàn)有旋轉(zhuǎn)柔性鉆井技術(shù)推廣使用的瓶頸問題。針對該難題進(jìn)行攻關(guān)，發(fā)明了一種新型的防掉機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)扭簧對防掉板有較大的初始支撐力，從而有效地克服了深度歸零時(shí)的“誤卡”難題，為該技術(shù)的推廣打下良好的基礎(chǔ)[5]。

圖1 旋轉(zhuǎn)柔性鉆井井口安全控制裝置示意圖

圖2 旋轉(zhuǎn)柔性鉆井井口安全控制裝置三維示意圖

3 應(yīng)用實(shí)例

2014年，項(xiàng)目組對曙L(fēng)X 井進(jìn)行旋轉(zhuǎn)柔性鉆井施工，換向完畢地層第3 孔鉆進(jìn)完畢后將空心桿提至井口位置時(shí)，井口操作人員根據(jù)經(jīng)驗(yàn)“聽聲音法”判斷工具離井口還有60 多米的距離，故未降低上提速度，突然聽見“砰”的一聲響，工具撞到井口，絞車電纜被撞斷，工具落入井底，之后通過幾天的打撈才將落井工具打撈出井，浪費(fèi)了較多的人力物力。

后來的旋轉(zhuǎn)柔性鉆井施工中，引用了該井口安全控制裝置。該裝置在2015年曙1M 井第4 孔中，深度儀失靈，依經(jīng)驗(yàn)無法準(zhǔn)確判斷井下工具在上提過程中具體位置，結(jié)果在井口時(shí)，由于該安全裝置的作用，成功防止了工具落井事故的發(fā)生。該裝置總成本不足1 萬元，而旋轉(zhuǎn)柔性鉆井普通的工具落井將損失50 萬元以上，因此該裝置在旋轉(zhuǎn)柔性鉆井的現(xiàn)場推廣應(yīng)用具有較大的潛在經(jīng)濟(jì)效益[6]。

4 結(jié) 論

（1）旋轉(zhuǎn)柔性鉆井技術(shù)可在儲層中不同層位或同一層位不同角度形成多個(gè)微小油氣流孔道，解除近井地帶污染，增大泄油面積，且施工周期短、成本低，是一種新的解堵增產(chǎn)手段。

（2）旋轉(zhuǎn)柔性鉆井技術(shù)可以在稠油井中代替射孔，且該技術(shù)完成了套管開窗和地層鉆進(jìn)，孔眼長度長于射孔，而且沒有殘留物對儲層造成污染[7]。

（3）在現(xiàn)場施工中，工具經(jīng)測井絞車提出井口，常有工具碰撞井口后，工具落井的現(xiàn)象發(fā)生。應(yīng)用了該裝置后，可以有效地防止工具在提起過程中碰撞井口，該工具在現(xiàn)場應(yīng)用中，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

（4）該工具主要針對旋轉(zhuǎn)柔性鉆井施工而設(shè)計(jì)，工具特點(diǎn)明顯、施工安全，對其他類似技術(shù)也具有借鑒意義。