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摘要:深井钻井作业中,由于地质因素、工程因素等多种原因,部分井要在Φ177.8mm及以下尺寸套管内进行开窗侧钻钻井,钻成小井眼侧钻井。小井眼侧钻存在钻井工具尺寸小,强度低、裸眼长、小井眼复杂事故处理工具受限制、地层压力敏感,喷漏同存等诸多问题,钻井中存在极易发生卡钻事故的风险。优化开窗侧钻、增斜及稳斜全过程的安全钻进控制,特别是探索了接立柱单根中的安全静止技术、接立柱单根减少停等技术、分段观察摩阻技术等,通过三口井实际应用,有效避免了卡钻事故,保证了钻井作业安全,创造了良好的技术经济指标,为川东地区深井小井眼安全快速钻井积累了经验。
关键词:侧钻 深井 小井眼 卡钻 变排量、倒划眼携砂 钻具安全静止时间 钻井液 定向
随着社会需求的不断增加,油气田公司油气产量任务持续加码,钻井工程能否实现地质目标,是获得工业油气流的关键所在。小井眼开窗侧钻技术是在定向井、水平井、小井眼钻井技术基础上发展起来的一种综合钻井技术,能使停产井、低产井、无工业产量井复活,提高油气产量;能充分利用老井井身结构对油气藏开发再挖潜,降低施工成本,缩短施工周期,提高综合经济效益;还有利于环境保护。因此,大量侧钻井应运而生,而在深井钻井作业中,由于多种原因可能造成原设计井眼未获工业油气,所以部分井必须在小井眼内(Φ177.8mm、Φ168.3mm套管)进行开窗侧钻。深井小井眼侧钻存在钻井工具尺寸小,强度低、裸眼长、小井眼复杂事故处理工具受限制、地层压力敏感,喷漏同存等诸多问题,钻井中极易发生卡钻事故,如何防止卡钻事故的是小井眼钻井中重要工作。
一、主要钻井技术难点
1.在小尺寸套管内进行开窗作业,使用的铣锥、斜向器等工具为特殊小尺寸工具,窗口处理不平滑,可能造成钻柱中的大尺寸工具在窗口处硬卡。特别是龙岗63井,在井深6280.80m处的非常规小套管(168.3mm套管)内开窗,属于川渝地区首例。
2.小井眼侧钻,裸眼段长。定向采用滑动钻进,且排量受定向仪器限制,钻井液携砂效果差,易形成岩屑床。且滑动定向钻进,不能转动、上下活动,钻具紧靠井壁,极易发生粘附卡钻事故。
3.由于套管限制,使用钻具尺寸为101.6mm或88.9mm组合钻杆,需用特殊扣工具;且钻具接头和套管间隙十分小,一旦有落物就会造成硬卡,且处理工具有限。
4.地层复杂。侧钻窗口地层压力敏感,喷漏同存;有些井段含大段石膏,容易发生缩径,造成卡钻;深部地层流体污染钻井液,易造成粘附卡钻,钻井液性能要求高,维护难度大。
二、关键技术及应用
1.套管开窗技术
1.1下入陀螺前,对入井钻具逐根通内径,防止陀螺下放时被卡于水眼内;
1.2下入斜向器前,刮管、通井确保套管内壁无水泥块;下斜向器时,提前将转盘及顶驱锁死,防止转动使斜向器送入器提前倒扣;严禁开泵,防止蹩压导致斜向器提前座封;
1.3根据套管尺寸选择合理铣锥及其他工具,优选作业参数。
如龙岗63井采用140mm复式铣锥,低钻压低转速(5~10kN,55r/min)开窗,逐渐加大钻压至20~80kN磨铣套管。
1.4窗口修整操作。修窗口时要先上下活动钻具,记录好遇阻遇卡点的方位, 然后再以 40r/min 的转速反复划眼,直到上下活动、划眼无阻卡,最后采用高转速70~80rpm上下反复修整窗口,使窗口尽可能圆滑平整,减小卡钻机率。此后的下井钻具外径严禁大于铣锥外径,以免发生异常阻卡现象。钻具下钻到窗口位置时要缓慢下放,严防硬压;起钻过窗口时,要低速缓慢上提,遇卡不能硬拔,要轻轻拨动,多活动钻具。严禁在窗口附近循环和转动。
2.定向增斜技术
2.1滑动钻进与复合钻进有机结合,努力破除岩屑床。间断进行复合钻进,转动钻具,一方面破除虚厚滤饼扩大井径,另一方面改变钻井液流态,增强携砂能力,出口砂子返出量明显增加,钻具起下摩阻相对减小。复合钻进时间不低于一个循环周,有利于整个井筒内钻井液的净化。
2.2变排量、倒划眼携砂技术。变排量携砂,可以使用10方左右高粘度钻井液,密度可以高于井浆密度0.4g/cm3或者低于井浆0.4g/cm3,排量改变会使得钻井液在井筒内的流态变化,起到携带不同粒径的岩屑和“淘出”不规则井壁内的“老岩屑”的作用,同时,倒划眼也改变了钻具的运动状态,参与搅动钻井液,进一步增加清洁井筒的作用。在实际应用中,倒划眼操作后,在一个“迟到时间”后,振动筛岩屑及有害固相明显增加,大约是正常循环的3倍;还有,与井浆密度不同的“清砂液”,能与原井壁周围、特别是大肚子井段内的“脏泥浆”进行置换,改善了泥浆性能。
2.3简化钻具。随井深的增加逐步去掉钻铤,全部用加重钻杆代替钻铤,并且使用无磁承压钻杆代替无磁钻铤,极大地减少了钻具与井壁的接触面积,降低了粘附卡钻的风险;坚持每根单根钻完后,进行划眼作业,扭矩异常的井段划眼次数适当增加,直至划眼正常。严格执行短起下钻的措施,约100米短起下钻一次,每次短起深度应超过上次短起的井深,达到拉刮井壁、剥落虚厚泥饼的作用,并在之后的循环过程中将有害固相携带出井筒,保证了井眼的畅通。
2.4做好轨迹控制。加密监测井底井斜和方位的变化情况,适时进行调整,控制滑动钻进与复合钻进进尺比例,严格控制钻压,防止造斜过猛,造斜率不超过50/30m,以免给下步钻进和起下钻带来大的困难。带螺杆钻进,转速极高,严禁长时间定点循环,避免在井壁上形成台阶,引起起下钻阻卡。
3.钻具安全静止时间探索
钻进中钻具静止时间控制在3分钟以内是一项基本要求上,但是,对于深井小井眼侧钻井,应该在实际操作过程中探索安全静止时间,因为是在超深小井眼段,卡钻的风险比常规井几率大好几倍。
3.1钻完一个立柱(单根),应加大排量,将环空返速增加到1m/S以上,增强携砂效果,使岩屑上返至高位,减小沉砂卡钻的可能。上下划眼,观察记录好正常扭矩的大小,遇到划眼扭矩异常大的地方,反复耐心划眼至扭矩正常,确保井眼通畅。
关键词:侧钻 深井 小井眼 卡钻 变排量、倒划眼携砂 钻具安全静止时间 钻井液 定向
随着社会需求的不断增加,油气田公司油气产量任务持续加码,钻井工程能否实现地质目标,是获得工业油气流的关键所在。小井眼开窗侧钻技术是在定向井、水平井、小井眼钻井技术基础上发展起来的一种综合钻井技术,能使停产井、低产井、无工业产量井复活,提高油气产量;能充分利用老井井身结构对油气藏开发再挖潜,降低施工成本,缩短施工周期,提高综合经济效益;还有利于环境保护。因此,大量侧钻井应运而生,而在深井钻井作业中,由于多种原因可能造成原设计井眼未获工业油气,所以部分井必须在小井眼内(Φ177.8mm、Φ168.3mm套管)进行开窗侧钻。深井小井眼侧钻存在钻井工具尺寸小,强度低、裸眼长、小井眼复杂事故处理工具受限制、地层压力敏感,喷漏同存等诸多问题,钻井中极易发生卡钻事故,如何防止卡钻事故的是小井眼钻井中重要工作。
一、主要钻井技术难点
1.在小尺寸套管内进行开窗作业,使用的铣锥、斜向器等工具为特殊小尺寸工具,窗口处理不平滑,可能造成钻柱中的大尺寸工具在窗口处硬卡。特别是龙岗63井,在井深6280.80m处的非常规小套管(168.3mm套管)内开窗,属于川渝地区首例。
2.小井眼侧钻,裸眼段长。定向采用滑动钻进,且排量受定向仪器限制,钻井液携砂效果差,易形成岩屑床。且滑动定向钻进,不能转动、上下活动,钻具紧靠井壁,极易发生粘附卡钻事故。
3.由于套管限制,使用钻具尺寸为101.6mm或88.9mm组合钻杆,需用特殊扣工具;且钻具接头和套管间隙十分小,一旦有落物就会造成硬卡,且处理工具有限。
4.地层复杂。侧钻窗口地层压力敏感,喷漏同存;有些井段含大段石膏,容易发生缩径,造成卡钻;深部地层流体污染钻井液,易造成粘附卡钻,钻井液性能要求高,维护难度大。
二、关键技术及应用
1.套管开窗技术
1.1下入陀螺前,对入井钻具逐根通内径,防止陀螺下放时被卡于水眼内;
1.2下入斜向器前,刮管、通井确保套管内壁无水泥块;下斜向器时,提前将转盘及顶驱锁死,防止转动使斜向器送入器提前倒扣;严禁开泵,防止蹩压导致斜向器提前座封;
1.3根据套管尺寸选择合理铣锥及其他工具,优选作业参数。
如龙岗63井采用140mm复式铣锥,低钻压低转速(5~10kN,55r/min)开窗,逐渐加大钻压至20~80kN磨铣套管。
1.4窗口修整操作。修窗口时要先上下活动钻具,记录好遇阻遇卡点的方位, 然后再以 40r/min 的转速反复划眼,直到上下活动、划眼无阻卡,最后采用高转速70~80rpm上下反复修整窗口,使窗口尽可能圆滑平整,减小卡钻机率。此后的下井钻具外径严禁大于铣锥外径,以免发生异常阻卡现象。钻具下钻到窗口位置时要缓慢下放,严防硬压;起钻过窗口时,要低速缓慢上提,遇卡不能硬拔,要轻轻拨动,多活动钻具。严禁在窗口附近循环和转动。
2.定向增斜技术
2.1滑动钻进与复合钻进有机结合,努力破除岩屑床。间断进行复合钻进,转动钻具,一方面破除虚厚滤饼扩大井径,另一方面改变钻井液流态,增强携砂能力,出口砂子返出量明显增加,钻具起下摩阻相对减小。复合钻进时间不低于一个循环周,有利于整个井筒内钻井液的净化。
2.2变排量、倒划眼携砂技术。变排量携砂,可以使用10方左右高粘度钻井液,密度可以高于井浆密度0.4g/cm3或者低于井浆0.4g/cm3,排量改变会使得钻井液在井筒内的流态变化,起到携带不同粒径的岩屑和“淘出”不规则井壁内的“老岩屑”的作用,同时,倒划眼也改变了钻具的运动状态,参与搅动钻井液,进一步增加清洁井筒的作用。在实际应用中,倒划眼操作后,在一个“迟到时间”后,振动筛岩屑及有害固相明显增加,大约是正常循环的3倍;还有,与井浆密度不同的“清砂液”,能与原井壁周围、特别是大肚子井段内的“脏泥浆”进行置换,改善了泥浆性能。
2.3简化钻具。随井深的增加逐步去掉钻铤,全部用加重钻杆代替钻铤,并且使用无磁承压钻杆代替无磁钻铤,极大地减少了钻具与井壁的接触面积,降低了粘附卡钻的风险;坚持每根单根钻完后,进行划眼作业,扭矩异常的井段划眼次数适当增加,直至划眼正常。严格执行短起下钻的措施,约100米短起下钻一次,每次短起深度应超过上次短起的井深,达到拉刮井壁、剥落虚厚泥饼的作用,并在之后的循环过程中将有害固相携带出井筒,保证了井眼的畅通。
2.4做好轨迹控制。加密监测井底井斜和方位的变化情况,适时进行调整,控制滑动钻进与复合钻进进尺比例,严格控制钻压,防止造斜过猛,造斜率不超过50/30m,以免给下步钻进和起下钻带来大的困难。带螺杆钻进,转速极高,严禁长时间定点循环,避免在井壁上形成台阶,引起起下钻阻卡。
3.钻具安全静止时间探索
钻进中钻具静止时间控制在3分钟以内是一项基本要求上,但是,对于深井小井眼侧钻井,应该在实际操作过程中探索安全静止时间,因为是在超深小井眼段,卡钻的风险比常规井几率大好几倍。
3.1钻完一个立柱(单根),应加大排量,将环空返速增加到1m/S以上,增强携砂效果,使岩屑上返至高位,减小沉砂卡钻的可能。上下划眼,观察记录好正常扭矩的大小,遇到划眼扭矩异常大的地方,反复耐心划眼至扭矩正常,确保井眼通畅。