DP6水平井311.15 mm井眼側鉆技術探討

劉文兵

(中國石化集團華北石油局五普鉆井技術研發服務中心，河南新鄉 453700)

劉文兵

(中國石化集團華北石油局五普鉆井技術研發服務中心，河南新鄉 453700)

DP6井是華北分公司在大牛地氣田布置的一口長水平段水平井。該井設計造斜點井深2510.00 m，在311.15 mm井眼內以平均4.85°/30 m的增斜率增斜鉆進至A靶點，增斜鉆進至井深3033.05 m時鉆穿目的層至下部煤層。為了實現鉆井目標，避免煤層坍塌的風險，決定采取上調靶點垂深、填井側鉆的補救處理措施。文章結合老井眼實鉆軌跡情況，對側鉆工藝、側鉆點的選擇、側鉆井眼軌跡調整、高井斜側鉆技術難點及采取的相應技術措施等進行了分析，對側鉆鉆具組合、側鉆施工情況等進行了介紹。該井的成功側鉆為以后同類大井眼側鉆提供了現場經驗。

軌跡控制;水泥塞;側鉆;控時鉆進;鉆具組合;水平井

大牛地氣田位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡東北部，屬于低壓低滲氣田，單井產量比較低。水平井技術能有效擴大儲層裸露面積、提高采收率、提高該氣田單井產量，從而增加經濟效益和社會效益。DP6井是為了繼續評價水平井技術提高山1－2石英砂巖產能效果及應用水平井技術進行1億m3產能建設而布置的一口水平井。該井于2008年4月4日開鉆，二開鉆至井深2510.00 m開始以平均4.86°/ 30 m定向增斜，增斜鉆進至井深3033.05 m(垂深2871.72 m，井斜85.4°，方位317.9°)時，鉆穿目的層至下部煤層。為了實現鉆井目標，避免繼續施工可能出現煤層坍塌的風險，最后決定采取上調靶點垂深、填井側鉆的措施進行處理。

1 原井眼設計與施工簡況

1.1 設計情況

1.1.1 地質設計

該井設計目的層為二疊系山西組山1段，設計A靶點垂深為2874.00 m，B靶點垂深為2867.00 m，方位角 316.82°，靶前位移 350 m，水平段長1350.00 m，靶半高≤2.0 m，靶半寬≤10.0 m，采用裸眼完井的方式完井。

1.1.2 井身結構設計

根據水平井設計依據和原則以及水平井鉆井的特殊性，結合大牛地氣田地層特征，該井一開采用444.5 mm鉆頭鉆至501 m，下入339.7 mm表層套管;二開用311.2 mm鉆頭鉆至水平段A點，下入244.5 mm套管;水平段采用215.9 mm鉆頭鉆至設計井深，裸眼完井。井身結構設計見圖1。

1.1.3 剖面軌跡設計

圖1 DP6井井身結構設計圖

(2)根據大牛地氣田地層特性和造斜率不確定等因素，為了便于施工和軌跡調整，選擇中等造斜率的造斜工具，給現場軌跡調整留一定的余地。

(3)設計剖面應符合造斜規律和摩阻最小的原則。造斜過程中，小井斜井段造斜率偏低，在井斜60°以上，隨著井斜增加造斜率也逐漸增大。

(4)剖面設計中設計穩斜段，便于軌跡調整。

表1 井眼剖面軌跡設計數據表

1.2 施工簡況

該井二開鉆至設計造斜點井深2510.00 m，開始增斜鉆進。

鉆井參數:鉆壓140～160 kN，排量45～50 L/s，泵壓16 MPa，復合鉆進轉盤轉速40～50 r/min。

在增斜鉆進過程中，實鉆軌跡與設計軌跡一直比較吻合。由于實鉆目的層垂深與設計偏差較大，在正常增斜鉆進至井深 3033.05 m(對應垂深2871.72 m，井斜85.4°，方位315.2°)時，已將目的層砂巖鉆穿，進入目的層下部煤層。根據甲方要求，繼續復合鉆進至井深3083.00 m二開完鉆，進行中途電測。為了完成鉆井目的，根據該井實鉆地層情況和電測資料，最后采取了上調A靶點垂深、填井側鉆的措施進行補救處理。將A靶點垂深由原來的2874.00 m上調為2867.00 m，靶前位移、設計方位及靶區范圍均執行原工程設計。

2 側鉆方案制定

2.1 側鉆工藝的選擇

由于側鉆井眼A靶點方位、靶前位移均執行原設計，只有垂深上調7 m，通過對原井眼軌跡數據進行分析，穩方位全力增井斜側鉆有利于側鉆出新井眼，而且有利于下部軌跡控制，所以采取了打水泥塞填井，選用高造斜率工具穩方位全力增斜的側鉆技術工藝。

2.2 側鉆點的選擇

側鉆點的選擇不僅要考慮順利側鉆出新井眼和下步井眼軌跡控制問題，還要考慮地質方便的因素，這是側鉆水平井順利準確著陸和順利施工的關鍵。通過對原井眼軌跡數據及實鉆地層巖性進行分析，認為側鉆點應選擇在2889.24 m左右。一方面是由于老井眼在2889.24～2920.00 m井段增斜率低，采取穩方位全力增斜的側鉆技術措施更有利于側鉆出新井眼，同時也避開了上部2850～2858 m井段鉆遇的煤層;另一方面通過對側鉆井眼軌跡設計和造斜工具造斜能力進行分析，在剩余井段內能實現對軌跡進行有效的控制，能保證順利安全著陸于A靶點。

另外，根據老井眼實鉆地質資料，該井段地層穩定、不易坍塌、有利于安全施工。側鉆段老井眼實鉆軌跡數據見表2，側鉆井眼軌跡設計數據見表3，側鉆圖見圖2。

表2 側鉆段老井眼實鉆井眼軌跡數據表

表3 側鉆井眼軌跡設計數據表

圖2 DP6井側鉆圖

2.3 側鉆施工技術難點分析

(1)原井眼實際井徑不確定，因而選擇多大度數的彎螺桿進行側鉆是一個難題。螺桿彎度過小，側向力小，鉆頭會沿著井壁下滑，難以形成新井眼;彎度過大，下鉆困難。

(3)側鉆井段有限，必須在2889.24～2920 m井段內側出新井眼，否則即使側鉆成功，下部井段需要的增斜率也很高，這樣對著陸中靶和下部順利施工不利。

2.4 側鉆主要技術措施

(1)打水泥塞填井前與固井隊交好底，要求保證水泥塞質量達到側鉆的要求，以不影響順利側鉆。

(2)根據設計需要的造斜率對螺桿造斜能力進行計算，決定采用側向力和造斜率大的197 mm 1.75°單彎螺桿，以提高側鉆成功率。同時選擇牙輪鉆頭，以確保工具面的穩定性。

(3)采取全力增斜的技術措施，工具面穩定在0°左右，以達到最佳的增斜效果。

(4)在2880～2889.24 m井段控時劃眼，劃眼速度2 m/h、工具面控制在0°左右。劃眼的目的是在井眼上方井壁劃出一條溝槽，以便在2889.24 m處沿井眼上方側鉆出新井眼，增加側鉆成功率。

(5)在井深2889.24 m，將工具面控制在0°，開泵空鉆30 min，目的是在此處鉆出新臺階。

(6)側鉆過程中，每側鉆1.0 m撈取巖屑觀察一次，做好巖性對比。

(7)采取控時鉆進技術措施，側鉆初期鉆時控制在2.5～3 h/m;待地層巖屑占巖屑總量的60%后，鉆時控制在1.5～2.5 h/m;待返出全部為地層巖屑時，再加至正常鉆壓。

3 側鉆施工情況

3.1 側鉆鉆具組合

3.2 側鉆施工簡況

注水泥填井，水泥封固井段2850～2970 m。凝固48 h后下鉆探水泥塞面為井深2855.50 m，掃水泥塞至井深2888 m(掃塞過程中，水泥返出很少，而且有放空現象)。做水泥塞承壓實驗，下壓160 kN，下壓至井深2889.25 m，穩壓5 min，無壓降，起鉆。

組合側鉆鉆具下鉆，下鉆至井深2880 m，開始控時劃眼，工具面控制在0°、排量48 L/s、劃眼速度2 m/h，劃眼至井深2889.00 m，反復劃眼2次。第二次劃眼至井深2889.00 m后，將工具面放在0°，以50 L/s的排量循環30 min造臺階。準備工作結束后，開始控時側鉆，工具面控制在0°，鉆時控制在2.5～3 h/m。側鉆至2895.00 m時，無水泥返出，停泵做水泥塞承壓實驗，放空至井深2898.45 m，下壓200 kN，穩壓5 min，無壓降。為了確保側鉆成功，利用好已經在井壁上部形成的溝槽，現場決定繼續從井深2895.00 m控時側鉆。

側鉆至井深2907.17 m時，測量靜態數據:測深2894.73 m，井斜61.48°，方位319.26°，與老井眼數據對比，井斜增幅較大，側鉆取得一定效果。鉆時控制在2 h/m左右繼續側鉆，鉆至井深2910.99 m時，測量靜態數據:測深2898.14 m，井斜62.58°，方位319.66°，對井底參數進行預測，采用最近距離法對新老井眼軌跡進行防碰掃描，井底已偏離老井眼0.61 m。由于側鉆速度慢，水泥塞質量不好，巖屑和水泥返出量很少，無法根據返出巖屑情況判斷是否完全側鉆出新井眼，因而不能加大鉆壓。仍然將工具面控制在0°左右，控制鉆時在1 h/m左右繼續側鉆。鉆至井深2916.55 m時，測量靜態數據:測深2903.03 m，井斜64.34°，方位319.56°。進行防碰掃描，此時井底已偏離老井眼0.89 m，判斷已側鉆出新井眼。于是起鉆換203 mm 1.5°單彎螺桿，恢復正常增斜鉆進。當鉆進至井深2930.16 m時，井底已經偏離原井眼1.68 m。

側鉆井眼與原井眼軌跡數據掃描結果見表4，側鉆段實鉆井眼軌跡數據見表5。

本次側鉆，由于水泥塞質量不好，整個側鉆過程水泥返出量很少，給側鉆帶來很大的困難，無法根據返出巖屑比例判斷是否側鉆成功，整個側鉆過程基本上按照懸空側鉆的原則進行作業。雖然側鉆井段全角變化率整體偏高，但在后來的起下鉆和下套管作業中，側鉆井段均無明顯的阻卡現象，而且在測技術套管固井質量時測井儀器一次下放距井底30 m，說明井眼軌跡比較平滑，本次側鉆比較成功。

4 s幾點認識

(1)該地區地層巖性硬、可鉆性差，在大井眼、高斜度情況下穩方位增斜側鉆一次性取得了成功，為同類井側鉆提供了經驗。

(2)側鉆點的選擇非常重要，要對原井眼軌跡數據和側鉆井眼軌跡設計數據進行分析，根據采用的側鉆工藝選擇利于側鉆的井段，同時也要考慮地質因素，側鉆段地層穩定很重要。

表4 側鉆段實鉆井眼軌跡數據表

表5 側鉆井眼實鉆軌跡數據表

(3)要根據現場實際情況制定合理的施工技術措施，側鉆時要控制好工具面，要根據鉆壓、扭矩和工具面角的變化以及對新老井眼的防碰掃描來判斷是否側鉆出新井眼。

(4)在打水泥塞填井時，要制定好施工工藝，水泥塞質量一定要好，以免給順利側鉆帶來影響。

(5)大井眼、地層可鉆性差的情況下側鉆比較困難，側鉆速度也很慢，施工中要有耐心，以免前功盡棄。

(6)在地質資料不是很明確，目的層變化較大的情況下施工水平井，建議采取穩斜探頂技術，以避免重新填井側鉆，浪費進尺。

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Discussion of Sidetracking Technology for311.15mm Borehole of DP6 Horizontal Well

LIU Wen-bing(Wupu Drilling Company of North China Petroleum Bureau，SINOPEC，Xinxiang Henan 453700，China)

DP6 well is a long horizontal well in Daniudi gas field，its designed kickoff point was at 2510.00m depth，drilling with average building up rate of 4.85°/30m to target A in311.15mm borehole，and penetrating the target strata at 3033.05m depth with increasing angle to underlie coal seam.Up-regulating the vertical depth of target point and sidetracking were adopted to avoid coal seam collapse.The paper analyzed sidetracking technology，selection of sidetracking point，trajectory adjusting for sidetracking，difficulties in large hole deviation sidetrack drilling and the relative technical measures;and introduced the drill assembly and construction of sidetracking.

trajectory control;cement plug;sidetracking;time-controlled drilling;drill assembly;horizontal well

TE243

A

1672－7428(2011)12－0027－05

2011－07－01

劉文兵(1965－)，男(漢族)，河南人，中國石化集團華北石油局五普鉆井技術研發服務中心副主任、工程師，物理專業，從事技術及管理工作，河南省新鄉市洪門，yffwzx@163.com。