小井眼側鉆工藝及常見事故與消減

吳剛 信崇強 魏加強

摘 要：降低鉆井工程成本，已成為油氣田勘探開發的重要課題。對于進入開發中期油田，進行老井側鉆加深不僅可以降低鉆井費用，還可以發現一些新的儲量，有助于老油田穩產增產，因此小井眼鉆井技術在80到90年取得了突破性進展，成為繼水平井之后油氣勘探開發中又一門熱門技術。本文闡述了小井眼側鉆鉆井技術的優點及風險，使大家有一個更清楚的認識。

關鍵詞：小井眼；工藝技術；風險；鉆井參數

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.20.062

1 小井眼的定義及優點

對于小井眼的概念，目前還沒有一個確切的答案，不同國家和公司有不同的理解。目前，比較普遍認可的定義是：把90%的井身直徑小于等于177.8mm（7in）或10%的井身直徑小于等于152.4mm（6in）的定義為小井眼。小井眼有很多優點，如：可節約大量材料、減輕鉆機負荷、可用小型鉆機鉆較深井，降低了鉆井成本等。目前，國內外已將該項技術用于水平井、深井鉆進，側鉆小井眼多分支水平井等。國內目前普遍使用小井眼鉆井技術進行老井套管開窗側鉆，用于老油井挖潛增產（在7〞、5 1/2〞套管內開窗側鉆）。

2 小井眼鉆井工藝技術介紹

2.1 小井眼鉆井裝備與工具

為了配合小井眼鉆進，國內外開發研究了一系列適合小井眼鉆井的配套設備，主要集中在鉆進馬達、固井、井控、取芯、小井眼水平井鉆進等方面。目前專用于小井眼的鉆機尚無統一標準，有頂部驅動小井眼鉆機，有用連續管鉆小井眼的，也有用修井作業機鉆小井眼的（適用于較淺井），但大部分仍采用常規鉆機鉆小井眼。小井眼鉆井設備配套要考慮到小井眼鉆井的特殊性。由于小井眼使用的鉆具、鉆頭直徑小，流道面積小，而且環空間隙也小，泵壓高，因此，要求鉆井液泵能耐高壓。另外，井控裝備的配套要能滿足小井眼鉆井要求，固控設備的配套要比常規井高一級別等。

小井眼鉆進采用井下動力鉆具鉆進較為多見。目前，有適合各種尺寸小井眼鉆進的動力鉆具，而且取得了較好效果，其直徑在38.1mm～171.5mm之間，而且具有高、中、低轉速，其抗溫已超過200℃。

小井眼鉆進鉆頭的合理選用是十分重要的。過去常使用單牙輪鉆頭鉆進，單牙輪鉆頭的主要缺點是易發生牙輪事故，牙輪落井后易造成處理困難。經過多年改進，小井眼牙輪鉆頭的使用時間、機械鉆速有了很大提高，但仍克服不了以上風險。目前在小井眼鉆進中，只要地層巖性許可，普遍使用四刀翼的PDC鉆頭鉆進。

2.2 鉆具結構及鉆井參數

2.2.1 增斜段及穩斜段常用鉆具組合

120.6mm鉆頭+95mm動力鉆具+88.9mm無磁鉆鋌（MWD）+88.9mm無磁承壓鉆桿+81mm加重鉆桿+73mm鉆桿。滑動鉆進：鉆壓20-60KN，復合鉆進：鉆壓20-40KN，轉速40-50rpm，排量10-12 L/s。

2.2.2 通井鉆具組合

120.6mm鉆頭+118mm螺旋穩定器+88.9mm螺旋鉆鋌+81mm加重鉆桿+73mm鉆桿。劃眼參數：鉆壓20-40KN，轉速40-50rpm，排量10-12L/s。

3 小井眼的風險及措施

3.1 小井眼鉆井風險

小井眼側鉆井常見井下事故：卡鉆、鉆具事故和井控風險。

3.2 小井眼鉆井風險消減技術措施

小井眼鉆井的另一關鍵問題是要使用好鉆具，嚴防鉆具事故發生。由于受井眼條件限制，小井眼段使用的鉆具直徑?。? 1/2〞、2 7/8〞），其抗拉、抗扭強度低，稍有不慎就可能發生鉆具事故。一旦發生鉆具事故，在小井眼內處理十分困難，尤其是超深井小井眼，處理難度更大。因此，合理的使用鉆具和優選鉆進參數是保證小井眼鉆井安全的重要措施，尤其要嚴格控制轉盤扭矩和轉速。由于小井眼受井眼條件限制，鉆具組合較為復雜（大部分為復合鉆具），又處于深井、超深井井段，宜采用小鉆壓，中、低轉速鉆進（在鉆具組合中如使用2 7/8〞鉆桿+3 1/8〞鉆鋌，鉆壓一般不超過30kn，轉速一般不超過40rpm）。在鉆進中要根據井下情況及時調整鉆井參數，尤其是要根據轉盤扭矩、巖性變化及時調整鉆壓和轉速，以確保井下安全，并盡可能加大排量洗井，以滿足攜砂和沖洗井壁要求，減少井下復雜情況的發生。加強鉆具管理，尤其要加強鉆具探傷，嚴防鉆具事故發生。

下鉆時要分段循環鉆井液，尤其是進入7″或5″尾管的開窗口后要特別注意，防止因下入過多造成開泵困難，甚至開泵不通。進入裸眼后，遇阻下壓應不超過20KN。要以開泵循環、劃眼的方法通過。起鉆中遇卡，要以開泵循環、倒劃眼的方法通過。上提不能超過原懸重100KN，嚴防因強提硬轉引發井下事故。起下鉆時必須嚴格控制速度，由于小井眼環空間隙小，要防止因抽汲或激動壓力過大造成井下復雜情況，并注意按規定要求灌好鉆井液。

小井眼定向井、水平井鉆井工程施工中防卡是井下安全工作的重點。除以上所述防止鉆具事故造成的卡鉆外，防止粘附、壓差卡鉆、沉砂卡鉆、鍵槽卡鉆、縮徑卡鉆、坍塌卡鉆、落物卡鉆也是十分重要的。由于受井眼條件限制，水平井段發生卡鉆后如用浸泡解卡劑和震擊仍不能解卡，其處理是相當困難的。在鉆進中要加強鉆具活動、劃眼。接單根前要大幅度活動鉆具，井下情況正常后方可接單根，可以適當轉動轉盤。

注意巖屑返出情況。超深井大多為兩層尾管井身結構。由于受泵壓限制，小井眼鉆進時排量低，造成巖屑上返困難，尤其是在大套管井段或是裸眼不規則井段，由于返速降低，易造成巖屑堆積或環空巖屑濃度增大。在鉆進中要加強短起下鉆，并在起下鉆中采取分段循環清砂、鉆進中注稠漿攜砂等措施。當出現井下蹩鉆、阻、卡時，在鉆進中要加強循環、劃眼，防卡鉆事故發生。

除了采取必要的技術措施以外鉆井液性能的合理選用也是十分重要的。如井下條件許可，選用低固相，甚至無固相鉆井液，既可加快鉆井速度，也能較好的解決井眼清潔、沖蝕和泥頁巖坍塌問題。在塔里木油田山前地區小井眼普遍使用KCL-聚磺體系，對鉆井液性能要求是增強鉆井液抗高溫性能，嚴格控制高溫、高壓濾失量，改善濾餅質量和流變性，增強防塌性、潤滑性，用好固控設備，降低固相含量等。

做好小井眼鉆井井控工作是保證小井眼鉆井安全的關鍵。由于小井眼容積小，一旦發生油氣侵，在相同的溢流量下，其上竄高度要比大井眼高得多。因此，控制溢流量是小井眼井控工作的關鍵。如發現溢流不及時，溢流量過大，極易造成井噴或井噴失控。由于小井眼使用的鉆具、鉆頭直徑小，流道面積小，環空間隙也小，因此，溢流壓井時泵壓高，壓井風險大。另外，由于小井眼環空間隙小，起下鉆時抽汲壓力和激動壓力大，極易誘發溢流或井漏。因此，搞好小井眼鉆井井控工作是小井眼鉆井安全工作的重點。

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