宁东3-侧1井套管开窗侧钻定向工艺技术.pdf

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2012年第39卷第1期探矿工程(岩土钻掘工程)29宁东3一侧1井套管开窗侧钻定向工艺技术孥江(中石化华北石油局五普钻井公司，河南新乡453700)摘要：随着油田勘探开发的进一步深入，报废井、停产井越来越多，套管开窗侧钻技术是挖掘老区潜力，实现油田二、三次采油的有效方法。使用该技术对有价值的报废井、停产井进行开窗侧钻，不仅能充分利用老井简，降低钻井成本、提高经济效益，而且能有效完善歼发井网，提高增产效果。介绍了宁东油田第一VI13139．7mm套管开窗侧钻水平井的开窗、定向施工情况，为今后在宁东油田实施此类定向井、水平井打下了一定的基础。关键词：水平井；套管开窗侧钻；小井眼；斜向器；轨迹控制中图分类号：TE243文献标识码：A文章编号：1672—7428(2012)01—0029—04CasingCuttingWindowSidetrackingDrillingTechnologyinWeuCe一1ofEastNingxia／LIGuang-fiangfWupuDrillingCompanyofNoahChinaPetroleumBureau，SINOPEC，XinxiangHenan453700，China)Abstract：Withthefurtherdevelopmentofoilfieldexploration，therearemoreandmoreabandonedwellsandshutdownwells．Casingcuttingwindowsidetrackingdrillingtechnologyisaneffectivewaytorealizetertiaryandsecondaryoilrecover—y，bywhicholdwellscanbemadefulluseanddrillingcostcanbereducedtoimproveeconomicbenefitandcaneffectivelyperfectedthedevelopmentofwellpattern．Thepaperintroducedwindowcuttingandthedirectionalconstructionofa0139．7mmcasingcuttingwindowsidetrackingdrillingforahorizontalwel1．Keywords：horizontalwell；casingcuttingwindowsidetrackingdrilling；smallhole；whipstock；trajectorycontrol宁东3一侧1井是宁东油田布置的第一口实钻地质资料、套管数据及固井质量曲线，结合该井0139．7mm套管开窗侧钻水平井，目的是开发延安轨迹设计，选择在1907～1910In进行开窗侧钻。组延8．油藏。在施工中合理选用DXQ114F×230型1．2开窗设计斜向器，配合使用电子陀螺一次坐封成功，优选碎硬(1)原宁东3—8井为直井，0139．7Inn套管质合金作为主切削刃的l18film铣锥开窗侧钻一(钢级J55、壁厚7．72Bin)下深2260．59121，开窗点次成功。使用无线随钻测斜仪及时准确地掌握了井处井斜0．44。，方位256。。眼轨迹的变化，配合使用不同规格小井眼单弯螺杆(2)选用DXQ114F×230型液压卡瓦式斜向确保侧钻井眼轨迹的控制，提高了井眼剖面符合率器、118Innl复式铣锥进行开窗。和中靶精度。该井的实施为以后在该工区小井眼的1．3轨道设计开发和应用提供了依据。根据原井电测连斜数据，采用三维轨道设计技术进行轨迹设计。设计参数见表1。1钻井设计概况1．4井身结构设计宁东3一侧1井位于鄂尔多斯盆地西缘马家滩由于受原井套管尺寸的限制，该井开窗点以下断褶带黑山墩东构造，是利用原宁东3—8井上部井井眼尺寸为118Inin，完井管柱尺寸095mm，眼进行套管开窗侧钻，利用水平井技术开发延安组0139．7mill液压悬挂器尾管悬挂固井。参见表2、延8油层剩余油藏。根据原井实钻地质资料，该井图1。设计方位261．39。，A点垂深2138．99na，A点位移225．00ITI，B点垂深2138．99nl，B点位移325．00in，2施工技术难点靶半高均为1．00m，靶半宽均为10．00in。(1)该井开窗点以上套管内径124．26mill，开1．1开窗点选择窗点以下井眼尺寸为118Inn，侧钻井眼为小井开窗点应尽量选择地层稳定、水泥封固质量好眼，相对于常规井眼，钻井有一定的难度。的井段，同时要避开套管接箍和扶正器。根据原井(2)由于首次在该工区施工小井眼水平井，小收稿日期：2011—07—01；修回日期：2011—11—18作者简介：李广江(1968一)，男(汉族)，辽宁新民人，中石化华北石油局五普钻井公司供应科主任、工程师，钻井工程专业，从事钻井工程技术研究工作，河南省新乡市洪门。。 30探矿工程(岩土钻掘工程)2012年第39卷第1期表2宁东3一侧1井井身结构(5)在水平井轨迹控制中，方位控制是轨迹控制的重点之一。在套管开窗初始井段，由于新井眼距老井距离近，老井套管对MWD方位测量存在磁干扰，实测井眼方位失真，由此可能导致新井眼与老井眼相撞或增加轨迹控制无效井段，从而增加轨迹控制的难度。3现场施工情况简述导斜3．1井眼准备采用注水泥塞的办法对1930．00m以深井段进行封固，并对上部套管进行试压，压力增至25MPa，稳压3min，无压降。下人GX—T140型刮管器、118mm通径规对图i宁东3一侧1井井身结构示意图1930．00m以深套管进行刮管通径，并在1900．00～尺寸螺杆钻具的增斜率不好掌握。1915．00m井段反复刮削，保证套管内壁光滑，以有(3)小井眼钻井由于钻具尺寸小，钻具受力后利于斜向器顺利坐封。力学变化机理相对于大尺寸钻具有一定的差别，从利用电子陀螺测斜仪对1920．00m以深井段进而导致滑动钻进时托压严重，钻井参数选择困难，轨行轨迹参数复测，每30m取一测点。经计算，迹控制难度增大。1917．00m井深处井斜0．46。，方位253．01。，横坐标(4)根据老井实钻地质资料，从侧钻点至A靶一8．77m，纵坐标～31．14m，垂深1916．11m，位移点地层共发育l0套煤层，最厚煤层达6．2m，确保32．35m，闭合方位195．73。。根据电子陀螺测量数煤层稳定不坍塌是实现顺利钻井的关键。据，对原设计轨迹进行设计修正，见表3。表3宁东3～侧1井修正轨迹设计数据3．2斜向器坐封作业少一周，记下停泵后悬重及上下活动钻具的摩阻。(1)下斜向器钻具组合：DXQll4F×210型导斜(3)根据开窗点上部实测轨迹数据及轨迹设器+定向直接头+073mm钻杆。计，使用电子陀螺测斜仪将斜向器斜面方位摆放至(2)下钻到井深1907．00m，开泵反循环洗井至280。，反复上下活动钻具，释放钻具扭矩，以确保斜 2012年第39卷第1期探矿工程(岩土钻掘工程)3l面方位定向准确。起钻换1．50单弯螺杆。(4)投球接方钻杆，用清水憋压坐封，憋压达到由于上趟钻增斜率偏高，1．5。螺杆人井后以转21MPa，稳压3min，反复3次。释放压力后，正转盘钻进为主配合滑动钻进调整方位，钻进至井深30圈倒扣，倒扣完下放钻具加压20—30kN，确认斜1998．43m时，测得井斜20．3O。，方位282．46。，实钻向器是否坐牢。轨迹垂深与设计基本符合。进行待钻井眼轨迹预3．3套管开窗侧钻测，下部井段确保安全着陆的增斜率为8．4。／30m，(1)磨铣钻具组合：118mm复式铣锥+211×开始以滑动钻进为主配合转盘钻进，并微调方位，使2A10接头+089mm钻铤×4根+2A11×210接头实钻轨迹在垂深和方位上逐渐与设计轨迹吻合。+089mm加重钻杆×8根+073mm钻杆若干。在钻进过程中，现场地质组根据实钻地层情况，(2)磨铣参数：钻压0～30kN，转速40～50r／将A靶点垂深调整为2138m。钻进至井深2245mrain，排量8～10L／s。时，井斜增至88．7。，方位调整至265。，此时垂深(3)在磨铣过程中，通过观察返出铁屑的形状2137。80m，闭合方位260．14。，位移213．26m，实现和尺寸，及时调整磨铣参数；磨铣至井深1909．80m顺利着陆于A靶。时，水泥、岩屑含量已达到90％以上，判断铣锥已铣3．4．3水平段穿套管完全进入地层；反复划眼修整窗口，直到钻具钻具组合：118mm钻头+095mm1．25。螺杆通过窗口时无挂卡后，开窗工作基本完成。+循环短节+无磁承压钻杆+3mm钻杆30根3．4定向轨迹控制技术+073mm加重钻杆150m+073mm钻杆。3．4．1试钻段在水平段定向施工中，现场采用以转盘钻进为试钻钻具组合：l18mm牙轮钻头+双母接头主，根据现场地质组对垂深的要求，配合滑动钻进进+117mm扶正器+073mm加重钻杆150m+行微调井斜和方位，确保井眼在地质要求的范围内073mm钻杆。穿行。钻井参数：钻压0～30kN，排量8～15L／s，泵由于摩阻大，钻具柔性强，导致托压严重，滑动压8—15MPa，转盘转速40—50r／rain。钻进钻速很慢甚至无进尺，有时甚至转盘钻进也很采用增斜钻具组合达到增斜目的，以确保新井困难。钻进至井深2305．84m时，水平段钻遇的煤眼尽早脱离老井眼达1．00m以上距离，避免老井套层坍塌，阻卡严重，继续施工安全风险很大，决定提管对无线随钻测量仪器造成磁干扰。试钻至井深前完钻。1930．00fl，预测井底井斜增至6．00。左右，新老井3．5实钻轨迹数据处理眼距离已大于1．00m，新井眼已避开老井眼，基本该井实钻轨迹参数如表4所示。上达到了避免老井套管磁干扰的目的。图2、3为该井设计与实钻轨迹投影图。3．4．2增斜段由于初次在该工区施工小井眼水平井，螺杆钻4结论与建议具的增斜率没有实钻资料参考，为了防止增斜率达(1)0139．7mm套管开窗侧钻技术是小井眼钻不到设计要求给下部轨迹控制带来难度，第一趟增井与定向技术的结合，定向仪器、小井眼钻具和井下斜钻具选用1．75。单弯螺杆。工具的成功运用和事故的处理对钻井设备要求较钻具组合：118mm钻头+095mm1．75。(或高，建议尽量完善设备配套。1．5。)单扶螺杆+MWD循环短节+无磁承压钻杆(2)套管开窗是侧钻定向的前期工作，根据不(托盘)+无磁承压钻杆+073mm钻杆16根+073同的井眼尺寸选择合适的开窗方式是保证开窗后侧mm加重钻杆14根+073mm钻杆。钻工作顺利进行的前提。根据本工区施工的3口套该钻具人井后，自1930m开始定向钻进。由于管开窗定向井，0139．7mm套管采用斜向器开窗方井斜偏小，采用磁性工具面进行定向，工具面稳定在式操作简便，开窗周期短，完全满足侧钻定向需要。280。左右，钻进至井深1950．17m时，测得井斜(3)小井眼开窗侧钻水平井，由于井眼小，钻具12．43。，方位287．06。，增斜率高出设计偏多。考虑柔性大，托压严重程度要比常规井眼高，小井眼钻井到1．75。单弯螺杆转盘钻进不利于钻具安全，决定液技术是确保此类井能否顺利钻成的关键。 32探矿工程(岩土钻掘工程)2012年第39卷第l期_c酣(4)套管开窗侧钻工艺技术在宁东油田的成功r离tn()：1()()24()I8()l2()6()(1应用，为报废井、停产井重新建产提供了一条经济合理的新手段，建议加强该工艺技术的推广应用。参考文献：[1]韩志勇，定向井设计与计算[M]．北京：石油工、出版社，图2宁东3一侧1井设计与实钻轨迹水平投影图1989．[2]李鹏．开窗侧钻⋯S’定向井钻井工艺[J]．石油钻探技术，2004，水、132(6)．40()80()12(1()l6002【1()()21【)([3]郭建国，等．杜84一馆平12S形三靶水平井井眼轨道控制[J]．2()(7了油钻采工艺，2005，(5)．[4]苏义脑．水平井井眼轨迹控制[M]．北京：行油r业版礼，I600E、、、2000．删崩[5]杨育升，等．稠油井0177．8mill套管开窗侧钻技术[J]．右油2()(】()钻采工艺，2011，(2)【6]盛勇，等．塔里木KS101超深井套管开窗侧钻技术[J]．石油钻采1二艺，2005，(4)．图3宁东3一侧1井设计与实钻轨迹垂直投影图