定向井側鉆技術在菲律賓地熱井中的應用

魯禮兵(中海油田服務股份有限公司， 天津 塘沽 300452)

定向井側鉆技術在菲律賓地熱井中的應用

魯禮兵(中海油田服務股份有限公司， 天津 塘沽 300452)

本文具體介紹了中海油田服務股份有限公司在菲律賓EDC項目中，應用定向井常規技術和側鉆技術開發地熱井基本情況和典型案例分析，總結了適合菲律賓地熱井作業的定向井鉆井技術，并針對地熱井作業難點和問題進行了探討。

地熱鉆井；鉆具組合；側鉆；耗時鉆進

0 引言

菲律賓所鉆井均以開發地熱為目的，并有著斷層多、地溫高的特點。井漏是每口井的普遍現象，井況很復雜，井下極易出現卡鉆，鉆具落物等現象，給定向井作業造成困難，只能水泥回填進行側鉆作業，因此側鉆作業在菲律賓地熱井項目中是極其常見的。

1 地熱井特殊地層側鉆需要注意的幾點事項

(1)水泥塞的強度和長度要達到一定的要求。在硬地層中，因為側鉆過程中需要水泥有更好的支撐作用，需要更高的水泥強度。

(2)耗時鉆進。耗時鉆進主要目的是造出側鉆需要的臺階，在硬地層中初始的耗時鉆進且尚未完全進入新地層時，不能輕易改變鉆井參數，尤其是送鉆速度。

(3)側鉆過程中增加側向力。在硬地層側鉆需要足夠的側向力，增加側向力可以通過增加水泥塞強度和增加彎螺桿的彎角來實現。在水泥塞強度已經確立的情況下，側鉆時彎螺桿鉆具應選用比較合適的彎角。

2 實例分析

以PS-2RD井為例介紹定向井側鉆技術在菲律賓地熱井中的應用情況。

2.1 側鉆前的井眼概況

(1)井眼尺寸為12-1/4″井眼。

(2)落魚深度為837m，落魚主要由鉆頭掉落的巴掌和牙齒等組成.

(3)側鉆作業井段的地層硬度比較大，可鉆性較差，牙輪鉆頭用于滑動鉆進的正常平均進尺為0.9～2.0m/h。

(4)實際注水泥井段為775～837m，下入光鉆鋌組合探水泥面在784m，水泥塞的長度完全符合設計需要的至少50m。

2.2 側鉆的方法和原理

在裸眼井中側鉆，現在一般都是采用耗時鉆進、注水泥塞的方法。

所謂耗時鉆進，是指在井壁特定深度和方向上產生一個臺階，它使得鉆頭偏離主井眼。在軟地層中很容易形成臺階，但是也很容易被鉆掉，不斷重復上述過程直到建立起一個可用的新井眼。在硬地層中很難造出臺階。注水泥塞的主要作用是為側鉆提供支撐平臺。

對于PS-2RD井，因為側鉆地層硬度比較大，可鉆性差，因而在耗時鉆進過程中，要嚴格的控制鉆井參數。

2.3 側鉆作業過程

(1)807.5m— 815.2m

①起出光鉆鋌組合，下入帶彎螺桿側鉆組合。組合如下：

12-?〞BIT + 8〞PDM(1.22o)+ SSTB(?〞UG)+ X/O + B/S(Bit of Sub)+ 8〞UBHO + 2×8〞NMDC + 6×8〞DC + JAR +X/O + 8×5〞HWDP。

彎螺桿鉆具為立林可調彎角彎螺桿鉆具，其理論造斜率為6.57°/30m。

②側鉆組合下到井底后，在801.38m用海藍多點測斜找工具面。

③獲取測斜數據，調整工具面到位，因為地層硬度較大，可鉆性較差，側鉆采取的常用的犧牲井斜走方位的思想，采用的工具面為120R。

④進行45mins的循環滑槽作業，然后從807.5m進以0.05m/h的ROP進行耗時鉆進至807.6m。(耗時鉆井參數：WOB:10klps；SPP:680psi)。

⑤ 以0.35m/h的鉆速鉆進至811m，0.4-0.6m/h的速度鉆進至814m，在鉆進的期間，鉆壓表征現象如下，每當鉆壓增加至14-16klps后，鉆壓就會以較快速度下降至0，而后慢慢又恢復到10klps左右。情況說明，在PS-2RD井，地層比較硬，且地層的硬度要比水泥的硬度大很多。因為地層和水泥的硬度相差很大，從而造成了兩者的可鉆性相差也很大，在耗時鉆進過程中，很難建立側鉆所需要的臺階，即使建立了臺階也很容易損壞。

在813m左右，發現管匯中有一個閥門沒有完全關閉，關閉后泵壓由680psi上升至980-1000psi。在815m處，用23klps的鉆壓對水泥塞強度再次進行了一次靜壓試驗，結果正常。

⑥在814.4m側鉆作業到關鍵井段，原則上鉆壓處于14-16klp之間，在此基礎上可以每分鐘下放0.5cm，即每分鐘下放大繩5cm。繼續鉆進至815.2m。

⑦在井深815.2m處，再次發生沒有鉆壓的現象，嘗試上提下放5次也沒有找到鉆壓，這個現象表明，耗時鉆進所建立的臺階已經損壞；這個現象也說明，1.22°彎螺桿不能夠提供足夠的側向力。在返出鉆屑中，地層巖屑含量(在作業中可利用側鉆參數與巖屑含量表對比分析)僅為5%，水泥含量為95%，由計算知側鉆7米后，巖屑中地層巖屑含量應該為15%～20%(水泥含量為75%～80%)。

此時井底距落魚還有21.8m(MD)，側鉆效果不理想，關鍵先側鉆出去，將新老井眼分離。根據力學分析可知，在相同或者相近的地層和鉆具組合條件下，彎螺桿的彎角越大其側向力越大。為了盡快分離新老井眼，必須增加側鉆所需要的側向力，保證側鉆成功，計劃將彎螺桿鉆具的彎角由1.22o調整至2.0 o。

11月26日，來自中國深圳的科學家賀建奎在第二屆國際人類基因組編輯峰會召開前一天宣布，一對名為露露和娜娜的基因編輯嬰兒在中國健康誕生。這對雙胞胎的一個基因經過修改，使她們出生后即能天然抵抗艾滋病。消息出來后不久便引起輿論極大爭議，無數生命科學學家對此嚴厲批判，很多網友也表達了質疑和反對的態度。基因編輯技術本身存在無法排除的潛在健康風險問題，在技術上面也有一些問題沒有得到解決，而除了這些，它所面臨的最大的問題則是倫理問題。

(2)第二次 ：815.2m — 838m

更換鉆頭后，將可調彎螺桿鉆具的彎角調整至2.0°，下鉆至11米，嘗試各種方法無法將新的側鉆組合下入；將彎螺桿鉆具彎角調小至1.76°后，下至同樣的位置同樣無法下入；因而再次起出將彎角調小至1.5°，其理論造斜率為8.27°/30m。側鉆組合如下：

12-?BIT + 8〞PDM(1.5o)+ SSTB(?〞UG)+ X/O + B/S(Bit of Sub)+ 8〞UBHO + 2×8〞NMDC + 6×8〞DC + JAR + X/O +8×5〞HWDP。

①下鉆到井底，循環完后，測斜后調整工具面進行滑槽作業。②在滑動鉆進的過程中，采用比較均勻的下放速度送鉆。以0.1-0.3m/h的速度，從815.2m耗時鉆進至817.6m。根據巖屑分析，巖屑中地層巖屑的含量約為5%。

在此深度即817.6m MD，決定加快機械鉆速即下放速度，從0.3m/h增加到0.9-1.0m/h，鉆進井段為817.6m-819.5m。但從巖屑分析中可以明顯的看到水泥的含量增加，地層巖屑的含量減少至2%；因而從817.5m開始以0.4-0.6m/h的速度進行滑眼，至818.8m，撈砂發現地層巖屑的含量遞增到15%。

③繼續鉆進至833.4m，根據預測，方位已經到位，改變工具面值，由80-90R調整到10-15R左右，增加一定的造斜效果。

④繼續鉆進至837m，觀察返出的巖屑中，細小的巖屑越來越多，判斷鉆頭壽命已經接近極限，同時馬達使用時間也比較長了，為避免旋轉損壞馬達，鉆進至838m起鉆。

⑤根據地層巖屑含量數據分析，判斷側鉆在838m左右，新井眼已經離開老井眼，即側鉆成功。

通過上述實例分析，在菲律賓地熱作業中，側鉆點較深，地層較堅硬，所以要求側鉆有足夠的水泥強度，以及側鉆余量，而且馬達彎角要合適。

3 存在的問題及解決方式

3.1 作業中存在的問題

(1)定向井作業準備工作不充分

①鄰井資料研究不透徹：對已有的地質資料和其他承包商作業的完井報告研究得很不透徹，對作業沒有起到實質性的幫助。

②現場技術溝通不足：作業前沒有充分PS-2RD井設計和地質資料，沒有及時和甲方現場人員提前溝通。在使用非馬達的常規鉆具組合時，每次測完斜后沒有及時主動的告訴監督或司鉆后面的鉆進參數及其應該注意的事項。

③工作的前瞻性不夠強：僅關注目前的工作情況,對即將來臨或者很有可能要發生的作業情況沒有充分的心理準備,也沒有提前對可能的后續情況跟監督溝通交流。

(2)作業前對側鉆項目重視程度不夠

對地熱井重視程度不足，作業前將地熱井項目想象得過于簡單，鉆井周期長，設備落后，軌跡控制上也不會很嚴。但實際情況是，作業者的要求很高(包括工程師的技術和溝通能力)，有嚴格的靶點限制、盡可能高的ROP、盡可能減少起鉆改變BHA、軌跡控制上盡可能的少用馬達，對常規定向井技術缺乏足夠的經驗。

3.2 后續作業需要改進的地方

(1)作業前要熟悉并了解和掌握所鉆井周圍鄰井的地質資料情況，如地層巖性、傾角和傾向等，提前查找相鄰井使用的各種鉆具組合、鉆井參數、地層漂移規律等。

(2)提高常規井定向井鉆井技術，特別是常規鉆具組合在軌跡控制中的熟練應用。

(3)現場施工前提前做好準備工作，制定好相應的作業指令，待監督簽字確認后方可實施。在作業執行過程中，必須按照定向井作業指令要求去做。

(4)確保井眼軌跡平滑順暢。嚴格控制狗腿度不要超過4度/30米(特殊情況除外)、每鉆完一個單根劃眼至少兩次、根據井況適時地進行短起下作業、多點定向和測量時保持鉆具不間斷地活動等。

(5)作業前和作業過程中，加強與現場地質監督的溝通和交流，確認地層和巖性等信息。

(6)按照作業者要求規范日報、完井報告、作業指令、工具入出井記錄等，確認無誤后方可提交,避免低級錯誤的發生。

3.3 地熱井現場施工中重點措施

(1)地熱井作業必須配備高溫工具，如高溫馬達，高溫MWD等。

(2)若預計井下溫度已經高于儀器使用極限，在起下鉆過程中需每1個小時低排量循環一次(套管內)，套管鞋處循環30分鐘，裸眼段根據情況分段循環，確保井下設備工作正常。

(3)若使用1.15度單彎馬達定向，連續定向滑動段不得超過2個單根(約18米)。

(4)使用馬達鉆進時，以鉆頭壓降不低于200 psi 為原則選擇水眼尺寸。

(5)測斜時，盡可能將工具面擺在高邊方向(-30度〉工具面〉+30度)。

(6)測斜時提離井底1米，將馬達高邊擺向井眼高邊方向停泵測斜，測完以后在接立柱。

4 結語

菲律賓地熱井項目定向井作業和國內作業模式有很大的差異，如跨國作業、井底溫度高、技術支持薄弱、人員能力要求高、作業區域經驗少、后勤支持困難等等，但常規定向井技術在地熱井項目中取得了成功，獲得了EDC作業者認可，是比較成功的典范案例。

本文通過側鉆技術在菲律賓項目地熱井的應用，總結了定向井側鉆作業的經驗教訓，為后續地熱井項目奠定了良好基礎。