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1、2009 年 第 3 期 江 汉 钻 井 1等臂柔性钻具在同方位增斜侧钻中的应用谢学明 黄军辉摘 要 丛式井侧钻比单一常规定向井侧钻难度大，又在丛式井中的大斜度井段采取同方位增斜方式侧钻，其难度更大。本文介绍了坪北油田 P199-5 平台 P72-124C 井的侧钻经过，分析了侧钻技术难点，制定了可行性侧钻方案，总结了“等臂柔性”钻具侧钻成功的经验，为今后开展同类技术的应用提供一定的技术支撑。关键词 丛式井 大斜度 增斜 侧钻 柔性钻具 坪北油田 一、基本情况坪北 P199-5 平台是一个采油、钻井共用的平台，井场面积狭小，施工井数多。该平台已完井 21 口， P72-124 是该平台第三排正
2、在施工的第 22 口井，于 2009 年 5 月 3 日 12:00 点一开，5 月 4 日 14:00 点二开，5 月 15 日 15:00 点完钻。完钻井深 1673m，是一口大斜度长稳斜段定向井，钻井施工非常顺利，但在完井电测中由于测井原因发生断电缆故障，打捞电缆从 5 月 16 日开始至 5 月 25 日结束，打捞至井深 880m，累计打捞电缆 449m，井下落鱼 3 个公锥，还有 1224m 电缆，最终放弃打捞，决定填井侧钻。二、侧钻方案P72-124 井的井况为：最大井斜 48.78/689.7m，靶点位移 916.16m ，井底位移976.26m，闭合方位 64.38，井下落鱼井
3、深880m；富县组地层 792905m，存在坍塌、缩径、掉快、阻卡和测井遇阻等复杂情况，下口待施工的大斜度井 P74125 井的设计方位 77.67， 平均 井 斜 角 46， 靶点位移 896m，与已完井 P72-124井的目的层相同。针对这些现状，侧钻必须遵循以下原则：（1）不影响丛式井的整体施工；（2）防止侧钻井与邻井相碰；（3）在富县组之前将侧钻轨迹调整到位；（4）侧钻井眼轨迹平滑，防止侧钻处拐点过大导致电测遇阻和下套管困难；（5）防止侧钻井与已钻井连通性较好的富县组地层串通。因此特作出如下四套侧钻方案：方案一：降斜出新眼侧钻，侧钻点选在650m。该方案的优点：降斜出新眼容易；井眼轨迹
4、平滑；井斜角适中，便于电测。缺点是井眼轨迹在已钻井的下方，要防止井壁坍塌和窜槽，防止与第二排已完井相碰。见表 1、图 1、图 2：2 江 汉 钻 井 2009 年 第 3 期表 1 侧钻分段数据表描述 测深（m） 井斜（） 网格方位 （） 垂深（m） 北坐标 （m） 东坐标 （m） 视平移 （m） 狗腿度（/30m） 段长（m）1 650.00 48.35 67.09 559.61 97.47 221.75 242.09 0.00 0.002 670.00 44.75 67.08 573.37 103.13 235.12 256.59 5.41 20.003 1670.00 40.00 67.
5、08 1311.90 365.53 855.71 929.62 0.14 1000.00图 1 垂直投影图 图 2 水平投影图方案二：同方位增斜出新眼侧钻，侧钻点选在 650m。该方案的优点：侧钻出的新眼在已钻井的上方，水平位移更大，钻遇油层更多，不存在与已钻井的窜槽问题，不存在防碰问题。缺点：增斜出新眼难，井斜角超过 55电测难；位移超过 1000m，摩阻大。见表 2、图 3、图 4：表 2 侧钻分段数据表描述 测深（m） 井斜（） 网格方位 （） 垂深（m） 北坐标 （m） 东坐标 （m） 视平移 （m）狗腿度（/30m）段长（m）1 650.00 48.35 67.09 559.61 9
6、7.47 221.75 242.09 0.00 0.002 670.00 53.35 67.09 572.24 103.51 236.03 257.58 7.49 20.003 1000.00 53.35 67.09 769.22 206.58 479.90 522.04 0.00 330.004 1720.00 48.35 67.09 1223.65 423.87 994.05 1079.58 0.21 720.00图 3 垂直投影图 图 4 水平投影图2009 年 第 3 期 江 汉 钻 井 3方案三：降方位出新眼侧钻，其缺点是目的层容易钻至已钻井左边的水层，另外侧钻点处容易出现拐点，增加
7、下部施工摩阻，还存在与邻井相碰的危险，不可实施。方案四：增方位出新眼侧钻，其缺点是已钻井的方位为 64.35，下一口待钻井的方位77.67，增方位妨碍了下口井的施工，不可实施。以上四套侧钻方案，上报坪北经理部审批，同意方案二“同方位增斜侧钻” 。因此，对方案二进行了进一步优化，做出了定向侧钻施工设计。设计剖面为“直-增-稳”三段制，设计数据略。三、侧钻难点与对策丛式井侧钻比单一常规定向井侧钻的技术难度大，又在丛式井中的大斜度井段采取同方位增斜方式侧钻，其难度更大。因为一个丛式井平台的井位布署是经过精心设计、周密排序、整体布局的，包括钻井的先后顺序、井架的整拖方向、套管的下深、造斜点的选择、造斜
8、率的确定、水平位移的大小等，如果要在中途调整设计，重新侧钻一口井，将会影响整个平台的钻井施工。另外侧钻方式采取降斜出新眼易，增斜出新眼难，这是因为钻具在重力作用下，增斜上翘出新眼除了要克服地层因素之外，向上的侧向力还要抵消向下的重力影响，所以关于降斜侧钻成功的报道较多，增斜侧钻的较少，并且在丛式井中采取同方位增斜侧钻方式的影响因素会更多，侧钻难度会更大。（1）地层对侧钻井眼轨迹的影响新井眼形成过程实质上是钻头与地层相互作用的过程，井眼轨迹便是钻具、钻头、岩性、地层各项异性，地层走向、倾向相互作用、相互影响的总体体现，在侧钻过程中，不考虑地层因素的影响是不行的。地层岩性决定着钻头的侧向切削量，地
9、层交接程度决定着井眼尺寸，钻进瞬间扩大率，地层越松软，钻进过程中越容易扩径，对工具造斜能力影响也越大。因此侧钻点尽量选择在可钻性好、井壁稳定、井径规则的地层。坪北目的层虽然较浅，岩石压实效应不强，但地层年代较老，对钻头的研磨性较强，侧出新眼难。（2）井斜大稳斜段长，摩阻扭矩大，侧钻时钻具不旋转，托压现象严重，不能均匀送钻，侧钻施工困难。（3）中靶精度高，靶圈半径小，井身质量要求苛刻。在靶圈半径只有 10m 的丛式井中侧钻，既要保证较大的侧向力侧出新眼，又要使侧钻轨迹平滑，不形成过大的拐点，确保中靶质量难。（4）富县组地层结构疏松，井壁不稳定，井下复杂多，渗透性和连通性较强，侧钻点和侧出的新眼要
10、完全避开此井段。针对上述难点，作出了以下施工对策：（1）侧钻点选在 650m。要求水泥塞面在600630m，固井时水泥浆密度达到 1.85 g/m以上，并充分凝固至少 24 小时。（2）探水泥塞钻具：钻头+210mm 稳定器+钻铤 6 根+加重钻杆。钻混浆至 600m，作承压试验，静压 200kN以上，水泥塞强度合格，方可进行侧钻。起钻前4 江 汉 钻 井 2009 年 第 3 期将泥浆性能调整至设计要求。（3）侧钻钻具：215.9mm 钻头+165mm1.25单弯螺杆+MWD 定直接头+158mm 无磁钻铤 1 根+127mm 加重钻杆 15 根+127mm 钻杆。（4）650m 开始定点造
11、台阶，控制钻时60min/m，均匀送钻。（5）当钻屑 100%为地层新砂样时，才能逐渐加压钻进。（6）始终保持工具面不变。（7）待侧钻出的新井眼夹壁墙超过 2m，斜深 10m 后，才能全压钻进，防止过早加压，滑入老眼。（8）起钻至侧钻点来回上下活动，修整侧钻口，回下至井底。四、侧钻经过第一次注悬空水泥塞失败，其原因是地层漏失，探至 788m 无水泥塞。进行第二次注悬空水泥塞，注水泥 200 袋，候凝 24 小时后下钻探水泥塞，探至 605m 遇阻，钻水泥塞 648m 起钻。下侧钻钻具：215.9mm 钻头+172mm（1.25）单弯螺杆+MWD+158.8mm 无磁钻铤 1 根+158.8mm
12、 钻铤 3 根+127mm 加重钻杆 15 根+127mm 钻杆。侧钻 2m，严重“托压” ，在泥浆中加入多功能润滑剂，降低泥饼摩擦系数，其效果也不理想，钻压加至 170 KN，无法侧钻施工。分析“托压”原因，主要是底部钻具组合中的钻铤和稳定器产生的摩阻较大造成的，起钻更换“等臂柔性”侧钻钻具：215.9mm 钻头+172mm 直螺杆+2弯接头+MWD+158.8mm 无磁钻铤 1 根+127mm 钻杆 30根+127mm 加重钻杆 15 根。该钻具下钻到底后，消除了“托压”现象，开始正常侧钻施工。从侧钻点 650m 开始刹住刹把用 10min 定点造台阶，然后严格控制钻时60min/m ，均
13、匀送钻。泥浆密度 1.1g/m，粘度36s，失水 10，PH8.5。侧钻至 663m 新砂样 80%后，改钻时由 60min/m 为 30min/m，出现 4 米快钻时：664m 38 min；665m25 min；666m 27 min；667m 17 min,捞砂样分析全部变为水泥，导致又回到老眼。必须重新开始控制钻时，进行耐心细致地操作。当侧钻至 685m 出现地层新砂样 100%时，加钻压 40 KN，由于刚刚侧出的新眼夹壁墙较薄，承受不住钻压，好不容易侧出的新眼台阶，又滑入老眼。针对这种情况，定向人员再也不敢怠慢了，立即盯在钻台上，延长钻时90min/m，经过坚苦卓绝的努力，终于在井
14、深670m 再次出现地层新砂样 100%，此时，吸取前面教训，将 60min/m 的钻时逐渐降低到50min/m、40min/m、30min/m待测出井底井斜、方位发生变化以后，才能逐渐加压钻进，以5kN、10kN、15kN、20kN、25kN，最后恢复正常钻压钻进。直到侧钻至井深 737m 起钻。侧钻结果显示，新老井眼夹壁墙超过了 2m，最近距离扫描数据见表 3：2009 年 第 3 期 江 汉 钻 井 5表 3 最近距离扫描数据表参考井测深参考井垂深 中心距网格方位连线井斜角邻井测深邻井垂深(m) (m) (m) (deg) (deg) (m) (m)600.00 526.07 0.00
15、247.79 132.19 600.00 526.07630.00 546.24 0.00 247.45 132.23 630.00 546.24660.00 566.24 0.00 246.91 131.31 660.00 566.23690.00 586.02 0.00 246.78 130.84 690.00 586.02720.00 605.61 0.46 195.54 55.06 719.99 605.87750.00 624.27 2.61 196.65 54.55 749.91 625.79侧钻成功后，起钻换稳斜钻具组合：215.9mm 牙轮钻头+172mm(1)单弯螺杆+210mm 稳定器+MWD+127mm 无磁承压钻杆 1根+127mm 钻杆 39 根+127mm 加重
