超短半徑側鉆水平井技術在外圍油田的應用

劉巖

中國石油大慶油田有限責任公司 第九采油廠工程技術大隊 （黑龍江 大慶 163853）

超短半徑側鉆水平井技術在外圍油田的應用

劉巖

中國石油大慶油田有限責任公司 第九采油廠工程技術大隊 （黑龍江 大慶 163853）

利用大修設備對超短半徑側鉆水平井技術，對最初的懸掛篩管完井方式進行改進，用較簡單、經濟的方法實現完井管柱對鉆遇泥巖段的有效封堵，解決泥巖水化產物造成的斜后泥巖層、坍塌和后續生產頻繁卡泵問題，取得了較好的應用效果。

超短半徑 側鉆水平井 柔性鉆桿 導向篩管

1 問題的提出

側鉆水平井是側鉆井與水平井的技術集成，要求井眼的方位、井斜在側鉆點與入靶點之間的有限垂深內完成，最短曲率半徑已小于60m，超短半徑側鉆水平井技術是鉆井領域最新發展技術之一，其最短曲率半徑達到了2.87～3.2m，可以達到較高的中靶精度，有效提高砂巖鉆遇率。2008～2010年共試驗完成11口井，取得了一定效果，但現場試驗也遇到許多問題，鉆研、施工部門積極協作，解決一些難題。

2 超短半徑側鉆水平井技術現狀

2.1 技術原理

在套管完井的直井中開窗側鉆,采用柔性鉆具與常規鉆井設備相結合，通過不同的鉆具組合及對鉆壓、鉆速、排量的控制，在油層中使柔性鉆具轉彎造斜，鉆進4.5～5.5m后，鉆具成90°彎曲，曲率半徑為2.87～3.2m，完成由垂向到徑向的轉向，目前，中國石油大慶油田第九采油廠試驗造斜后鉆出的水平段最長達到23m。

2.2 技術特點

（1）曲率半徑小，僅為2.87～3.2m，可滿足小規模砂體的水平井鉆井。

（2）可以多油層開窗，6m地層開2個窗口，10m地層開5個窗口，滿足多層、薄互儲層的水平井鉆井。

（3）水平井段鉆井費用少。在直井鉆井基礎上，側鉆水平井段位移20m，僅增加費用100萬元左右。

（4）施工周期短，操作方便。完成短水平段相關施工共1～2天，可用修井機作為動力設備。

3 現場應用情況及效果

3年來共應用油水井11口，其中稠油井2口，稀油井8口，水井1口。

3.1 鉆井情況

已施工的11口井中，全部達到水平段20m的設計要求，平均水平段長度達到22.3m，平均水平位移長度達到26.4m。

3.2 應用效果

在稠油井上應用2口井，側鉆初期平均日增液1.3t、日增油0.6t，與原直井相比，2口超短半徑側鉆井放噴及轉抽階段產液及產油上升明顯，平均周期累積增液603t，周期增油151t。在稀油井上共應用8口井，側鉆初期平均日增液4.7t、日增油1.9t，目前日增液1.9t、日增油0.1t，累計增油1 209t。

從效果上看，可以分為2類情況：①取得明顯增油效果的有6口井，側鉆初期平均日增液4.4t、日增油2.8t，目前日增液1.8t、日增油0.3t，已經累計增油1 199t。②取得明顯增液效果的有2口井，側鉆初期平均日增液1.0t，目前日增液3.9t，累計增液818t。

在水井上應用1口井，鉆前油壓16MPa，日注水量1.6m3，側鉆初期平均日增注23.5m3，目前日增注18.2m3，累計增注 7 879m3。

試驗效果表明：

（1）超短半徑側鉆能夠有效提高單井產量，初期平均單井日增液3.1倍，增油1.9倍；但個別井產量遞減快，需加強連通井注水補充能量。

（2）超短半徑側鉆能夠改善注水效果，措施初期注水壓力為14.0MPa左右，日注水27m3；半年后，注水壓力上升到16.0MPa，日注水2 327m3，注水壓力上升速度達到0.3MPa/月，視吸水指數由措施初期1.88m3/MPa下降到1.40m3/MPa。

（3）超短半徑側鉆能夠提高稠油蒸汽吞吐效果，從稠油應用情況看，與原直井相比，2口超短半徑側鉆井放噴及轉抽階段產液及產油上升明顯。

4 難題的研究解決

4.1 研究應用注水泥塞封固重新造斜技術

大64-70首次造斜角度只有15°，分析可能是油層比較軟，給予導向管的支撐力不夠，導致井斜無法達到設計要求。對水泥特性進行分析并得到鉆井研究所的技術支持，注水泥封固已側斜井眼，利用原開窗口后重新造斜，完成水平段23m的鉆進。

4.2 提高側鉆施工管理，防止井壁泥巖坍塌

新 90-82、大 84-70、古 149-100、大 64-70 4 口井造斜后發生井壁泥巖坍塌，其原因：一是工具工藝原因，施工時間加長，導致泥巖塌方；二是打開產層后不能連續施工，砂泥巖浸泡時間加長；三是工作液與儲層特性不適應。分析已完鉆的10口井，井壁坍塌井的平均施工周期為23天，而正常井的平均施工周期為18天，在提高側鉆施工管理上下功夫，研究施工工序的合理銜接，在新90-側平82井上進行連續施工試驗,開窗后經過33h的連續施工,順利完井。

4.3 首次在斜井上應用

由于斜井施工時管柱扭矩大，調整轉盤齒輪精度低，導斜器方位調整難度大，鉆進時對鉆桿扭矩要求高等問題，一直無法在斜井上實施。2011年對工程及地質方案進行優化,認為最大井斜達到20.4°的龍3-斜10井具備施工條件，該井僅用10天順利完井。

4.4 改善完井工藝，有效防止井壁坍塌

新90-82井造成卡泵的原因是井壁坍塌造成泥巖水化，為防止對后續的下泵生產造成影響，改進完井工藝：為封堵泥巖段，在外部包覆PVC密閉材料，在進入砂巖段1m處采用兩個Φ128mm皮碗，并在皮碗外側纏遇油水膨脹的密封材料；改用卡瓦封隔器；為防止地層出砂，將裸眼完井改為0.15～0.18mm(80-100目)外網篩管完井，改進后的完井工藝見圖1。

圖1 改進后的完井工藝

改進工藝已在大84-70、古149-100、大64-70、新90-側平82 4口井進行應用，目前平均有效期64天，生產情況較好，側鉆初期平均日增液3.7t、日增油1.3t，目前日增液1.8t、日增油0.4t，但時間較短。

5 需要突破的技術

（1）加深對儲層特性的認識，針對性采用鉆井液，防止塌方。

（2）開展隨鉆監測技術研究，開展導向鉆進，有效控制井眼軌跡。

（3）提高柔性鉆進系統強度，減少施工周期。

（4）目前泥巖段封隔技術應用時間短，效果需進一步觀察，研究有效的泥巖段封固技術。

（5）修井技術完善程度低，制約后續措施的實施，需要進一步完善配套技術。

6 認識及結論

（1）超短半徑側鉆能夠有效提高單井產量，從10口井的生產動態看，為直井產量的3～5倍，在砂體發育連片、儲層物性好、連通層注水能量充足的井層實施，能提高儲層動用程度。

（2）鉆井過程對設備、工具要求簡單，普通的修井機即可滿足施工要求。

（3）曲率半徑小，超短的靶前距，可達到較高的中靶精度，避開其它復雜層位及水層，提高砂巖鉆遇率。對受斷層距離近或目的層與水層間夾層小限制、壓裂措施風險大的井、砂體規模小的區塊，有較好的應用前景。

Ultrashort Radius Sidetrack Horizontal Well Drilling Technique is continuously improved using overhaul equipment.The well completion method of hanging screen liner was improved by using a simple and economic method,and completion pipe string effectively plugs the drilled mudstone,which solves the collapse of mudstone layer caused by shale hydration and the frequent stuck pump in follow-up production.The ultrashort radius sidetrack horizontal well drilling technique has achieved good application results.

ultrashort radius;sidetrack horizontal well;flexible drilling pipe;guide screen liner

劉巖(1967-),男,高級工程師,主要從事采油工藝措施管理、科研及新技術推廣，井下作業及大修監督工作。

路萍

2012-09-10▌