小井眼鉆井施工技術分析

趙 榮 （長江大學石油工程學院，湖北 荊州434023）

謝立志，高學胡，張寶玉 （勝利油田黃河鉆井四公司，山東 東營257000）

李 莉 （中石化河南油田第一采油廠，河南 南陽473132）

勝利油田經過40多年的開發，因套管損壞、井底落物等原因，造成許多井無法用常規修井技術恢復生產。為了最大限度地利用現有地面設施，完善注采井網，實現二三次采油以提高原油采收率，勝利油田試驗應用小井眼定向套管開窗側鉆技術，收到了良好的增產效果。目前，小井眼定向開窗側鉆技術已成為勝利油田各采油廠提高采收率，實現穩產增產的重要手段。為此，筆者結合現場作業情況，對小井眼鉆井施工技術進行分析。

1 小井眼鉆頭選型

小井眼鉆井需要使用小尺寸的鉆頭，但是，鉆頭尺寸越小，其軸承就越小，因而許用鉆壓也越小，結果造成機械鉆速偏低。對于常規PDC或金剛石鉆頭，由于鉆頭類型與所鉆地層巖性不匹配，使鉆速降低。而常規小尺寸牙輪鉆頭軸承弱牙掌單薄，軸承磨損快，鉆頭進尺小，效率非常低。國外已研發了抗偏轉的PDC鉆頭、熱穩定聚晶金剛石鉆頭 （TSP鉆頭）和天然金剛石鉆頭，這幾種鉆頭都能適應高轉速、全面鉆進、連續取芯和與泥漿馬達配合使用，且壽命都比常規牙輪鉆頭高4倍以上［1］。特別是PDC聚晶金剛石鉆頭和TSD金鋼石鉆頭，對深層中硬地層二疊紀的鉆井及擴眼效果非常好，在降低扭矩、鉆頭冷卻方面都比普通PDC和TSD鉆頭效果好。因此，在小井眼鉆井施工時應選擇PDC聚晶金剛石鉆頭和TSD金鋼石鉆頭。

2 小井眼鉆井的鉆具要求

小井眼鉆柱的直徑小重量輕，導致施加鉆壓的范圍受到限制，而且由于鉆柱本身剛度小強度低，不能強化鉆井技術參數，從而使小井眼鉆井效率降低。對于較小尺寸的鉆桿，由于其抗拉、抗扭強度的限制，使得小井眼鉆進過程中鉆頭加壓和抗扭矩能力降低。小井眼鉆井時轉速很高，鉆具在井底承受的反扭矩也更大，在加壓過大時極易導致扭斷鉆具的事故發生。因此，在鉆具入井之前一定要做好如下幾點：檢查好鉆桿臺階是否平整或有刺漏、公母扣是否磨損；對各種不常用的鉆具在下井前應做好探傷；操作人員在上扣時一定要上緊；優化并選擇合理的鉆進參數。

3 小井眼鉆井的施工難點

3．1 井控問題

與常規井眼間隙相比，小井眼的環空體積更小。在小井眼鉆井時鉆具轉速很高，導致環空中高速上返的泥漿也高速旋轉，從而產生很大的離心力撞擊井壁，進而破壞井壁，影響泥漿的攜巖效果；同時與泥漿的上返運動合并產生旋流，大大增加其環空壓耗；鉆桿接頭處的凸起也進一步消耗了鉆井液能量，降低其攜巖能力［2］。由于上述原因，因而對小井眼鉆井的井控提出了很高要求。

為保證小井眼鉆井施工的安全，應具備如下井控設備，集全封、半封閘板防噴器和鉆柱內防噴工具、動平衡壓井所需除氣裝置和管匯，并儲備性能良好的加重泥漿以及2臺液面檢測儀。

由于在小井眼環空壓力損失占整個系統約90%以上，同時鉆柱偏心度在小環空壓力損失起重要作用，鉆桿轉動與不轉動環空壓力損失比為1．1～1．6。因此，對于以環空損失占主要地位的小井眼井，動態壓井成為有效的井控方法。動態壓井是用循環時環空摩擦損失來控制地層壓力，通過改變排量、轉速或泥漿性能來控制不平衡地層壓力。從現場作業情況來看，該方法是有效的。

3．2 小井眼鉆井液要求

由于小井眼鉆井的環空間隙小 （只有常規井的20%）、環空壓力損失大、轉速高 （500～1000r／min），導致鉆井液中的固相在離心作用下易粘附于鉆桿內壁［3］。這對鉆井液提出特殊要求，具體內容如下：①能夠在較低的排量下清洗井底，攜帶和懸浮巖屑。②小井眼環隙小，即使在較低的排量下環空鉆井液大多呈紊流流態。因此要求鉆井液具有最低的失水和低粘度、良好的造壁性、較強的防塌能力，以保證在紊流流態下井壁的穩定性。③由于小井眼的壓力損失主要在環空，因而增加了鉆井液的當量密度，增大了起下鉆時的波動壓力，易造成井下復雜情況。為此通過調整鉆井液的流變參數，以達到降低環空壓力損失、優化環空流型的目的。④要求有很好的潤滑性能和較低的摩阻系數，并能很好地保護油氣層。⑤抑制穩定頁巖并使井眼保持標準尺寸。⑥適合于巖芯評價，這樣就不會由于巖芯受到污染而喪失有價值的資料。

4 鉆進過程注意事項

在小井眼鉆井施工過程中，應注意以下事項：①在二開正常造漿后，應認真落實好儲備重泥漿，以防備鉆遇復雜地層，以備急用，小井眼鉆井遇特殊情況要求更高；②完井前檢查石粉的儲備量夠不夠，以備穿油層時加重用；③穿油層前一定去附近煮水站落實注水井的停注情況，加強與甲方協調；④當鉆遇復雜地層或油層時，一定要注意鉆時變化情況，一旦鉆時突然變快，應加強坐崗，觀察返漿及振動篩出砂情況，檢測鉆井液各項參數。

5 結 語

小井眼水平鉆井是一種新型鉆井技術，利用該技術施工時占用作業場地少、選用馬力鉆機馬力小，在鉆井液藥品及套管方面也可以節約大量生產成本。因此，在二次開發老油區時應多進行小井眼水平鉆井施工。在施工時應注意使用如下工具：①具有合理結構的小尺寸PDC、TSP、金剛石鉆頭甚至高速牙輪鉆頭；②高效率的小井眼井下打撈工具；③小尺寸測斜儀器；④API標準鉆具，包括小尺寸鉆頭推進器 （加壓器）、鉆柱振擊器和小尺寸可變徑扶正器等。

［1］李廣，韓強，趙海艷，等 ．勝利油田小井眼定向套管開窗側鉆技術 ［J］．石油鉆探技術，2008，36（4）：75-78．

［2］盛子堂 ．中原油田小井眼鉆井技術實踐 ［J］．中外能源，2008，13（6）：43-46．

［3］張戈，李森，黃克獻，等 ．小井眼側鉆水平井技術的應用 ［J］．大慶石油地質與開發，2005，24（6）：40-41．