中原油田小井眼開窗側鉆裸眼井段擴劃眼技術及應用

徐勝波，謝大成，徐勝超

（中原油田井下特種作業公司，河南濮陽 457001）

1 開窗側鉆井鉆井技術

1.1 鉆頭的選擇

優選鉆頭是實現優質快速鉆井的關鍵之一，對提高機械鉆速，加快鉆井進尺，縮短建井周期十分重要。由于受原井套管尺寸的影響Φ118mm 鉆頭類型很少。目前有普通PDC 鉆頭、雙心PDC 鉆頭、刮刀鉆頭和單牙輪鉆頭等。在剛開始搞開窗側鉆眼井時普遍使用普通PDC、刮刀鉆頭和單牙輪鉆頭，但機械鉆速低，效果不理想。之后經過使用單牙輪鉆頭機械鉆速有了較大提高，平均機械鉆速由原來的0.1～0.5m/h 提高到1～1.5m/h，在個別井段鉆時高達2～4m/h。可見鉆頭的選擇不同使用的效果相差很大。在施工過程中還發現,PDC 鉆頭和YC517單輪鉆頭與井下動力鉆具螺桿泵的配合使用,復合鉆進比單純使用轉盤鉆進可提高鉆速20%～30%。目前，中原油田施工時一般根據所鉆地層選擇不同類型的鉆頭，提高了機械鉆速，取得了良好的效果。

1.2 鉆井參數的選擇

在最初搞開窗側鉆鉆井施工時,在參數的選擇上由于沒有經驗,現場使用的設備也不齊全，平常一般強調在高泵壓，大排量，大鉆壓的情況下就能提高機械鉆速，縮短建井周期。但是，效果并不是很理想。通過幾年的反復摸索和實踐,充分認識到鉆井參數的合理選擇在提高機械鉆速方面至關重要。經過優化鉆井參數之后再配合井下動力鉆具螺桿泵的使用在復合鉆進時轉盤轉速由原來的80～100r/min 降至60r/min 以內，鉆壓由原來的50～70kN 降至30kN 左右排量保持在8L/沖左右即可。鉆井參數優化選擇之后，機械鉆速大幅度提高。

1.3 鉆具的選擇

在開窗側鉆井之初所使用的小鉆桿鋼性差，柔性大，大大增加了控制井眼軌跡的難度。之前一般多采用Φ118mm鉆頭+Φ95mm 直螺桿泵+定向彎頭+Φ105mm 無磁鉆鋌+Φ105mm 鉆鋌+Φ73mm 平臺階鉆桿和Φ118mm+95mm+單彎螺桿泵+Φ105mm 無磁鉆鋌+Φ73mm 平臺階鉆桿這常用的鉆具組合。通過現場使用發現前一個鉆具組合在隨鉆進時對工具面控制效果不理想。后者，在井眼軌跡控制工具面具有良好效果。但是，這兩個鉆具組合在裸眼井段起下鉆具時磨阻力較大易發生抽吸現象和壓漏地層等事故的發生。經過幾年的探索和現場操作對使用的單彎螺桿泵的增斜墊塊減厚和角度的處理一般采用；Φ118mm 鉆頭+Φ95mm 單彎螺桿泵+Φ105mm 無磁鉆鋌+Φ105mm 鉆鋌+Φ73mm（18°）斜坡鉆桿+Φ73mm 平臺階鉆桿模式的鉆具組合。這個鉆具組合在使用過程中對井眼軌跡的控制，地層油氣層的保護側鉆施工的安全性有了更好的保證。

2 裸眼井段的擴劃眼技術

2.1 裸眼井段擴劃眼的重要性

由于小井眼開窗側鉆所使用的鉆頭，鉆具尺寸較小，相應的是它在鉆進時的井徑擴大率也小。在隨鉆鉆進和復合鉆進控制井眼軌跡時井徑值變化也大。在地層壓力的作用下使井徑值大小不一，從而影響鉆具和套管的起下和固井質量的好壞。所以，要進行裸眼井段擴劃增大裸眼井段井徑，保證鉆具和套管的正常起下和優質的固井質量。

2.2 擴劃眼鉆具組合

在前期側鉆井施工擴劃眼時一般采用Φ118mm 鉆頭+Φ108mm 扶正器+Φ105mm 鉆鋌+Φ73mm 平式階鉆桿和Φ118mm 鉆頭+擴眼器+Φ105mm 鉆鋌+Φ73mm 平式臺階鉆桿這兩種鉆具組合。在使用第一個鉆具組合過程中扶正器的剛性強，直徑較大劃眼時鉆時較慢效果不理想。第二種鉆具組合中的擴眼器的工作原理是；劃片在泵壓的作用下向外脹開，鉆具旋轉刮削井壁達到擴大井徑的目的，泵壓下降時劃片收縮到原位。但是，在實際使用中由于地層砂的沉淀及使用周期較長擴眼器的劃片常常出現被卡死或者劃片在停泵時不恢復原位極易造成鉆具卡鉆事故，嚴重影響施工時效和建井周期。根據這種情況改進了擴劃眼的鉆具組合，即Φ118mmPDC 鉆頭+Φ105mm 鉆鋌+Φ73mm 平式臺階鉆桿。在使用這個組合相對于前兩種組合在地層油氣層的保護和固井質量效果顯著提高。在中原油田實行多種措施開發和注水并的增多，使得所施工的側鉆井地層壓力失衡，井眼軌跡和井徑大小難控制。在近幾年進行裸眼井段擴劃眼施工時，在注水井和地層壓力不平衡造成地層出水，井漏，井徑縮徑及井壁垮塌等復雜情況下時有卡鉆事故的發生，大大增加了施工難度，嚴重影響施工時效和延長建井周期。根據這種情況，在2016 年通過不斷調整鉆具組合和一系列技術參數，總結確定一套安全，實用的鉆具組合，即Φ114 mmPDC 鉆頭+Φ105m 鉆鋌2 根+Φ73mm18 度斜坡鉆桿+Φ73mm 平式臺階鉆桿。Φ114 mmPDC 鉆頭Φ73mm（18°）斜坡鉆桿。

通過使用這種鉆具組合裸眼井段擴劃眼兩年來，在對井眼軌跡的控制，地層油氣層的保護，施工的安全，時效的提高以及在固井質量效果等都有顯著提高，并且縮短了建井周

期，大大降低了單井成本，增加了單位和職工的效益和收入。

2.3 裸眼井段擴劃眼技術參數的選擇

最初在側鉆井裸眼井段擴劃眼時一般都采用類似于正常鉆進的參數使用，但是效果很差，而且只擴劃眼時往往還會劃出一個新的井眼，增加了施工難度。經過經驗積累再結合現場具體實際情況改變調整相應的鉆井技術參數大幅提高了工作效率，具體做法就是；由原來常用的30kN 鉆壓降低至10kN 以下，轉盤轉速提高到100～120r/min 排量基本不變的“一降，一升，一穩定”的方法，嚴格遵循“一通，二沖，三劃眼，四通過”的擴劃眼操作規程，既保證了擴劃眼施工的安全性和效果，又提高了工作效率。

2.4 特殊情況的技術處理

由于所施工的地層壓力異常，經常出現出液或者井漏的特殊情況時，極易發生井壁縮徑或者井壁坍塌給擴劃眼施工增加難度。在經過幾年的實踐經驗同樣也摸索出一套在發生這種復雜情況時的擴劃眼操作方法。具體方法是；采取“點撥擴劃眼法”配合常規操作的“鉆具循環劃眼法”進行施工。同時也要遵循“一通，二沖，三劃眼，四通過”的操作規程施工。在按“點撥擴劃眼法”施工操作時鉆壓應控制在5kN 以內，應采用“低鉆壓，高轉速”的操作方法，劃眼1～2m 后上提鉆具，再次進行劃眼直至起放鉆具暢通無摩阻，再向下進行劃眼操作施工。

2.5 應用效果

通過實施對在側鉆施工中擴劃眼操作經驗的總結，縮短了施工周期，提高安全施工，保證了企業的經濟效益，按每口井節約3d 周期，日費3萬元每年8口側鉆井，每年至少節約費用3×3×8=72萬余元。為企業節約了大量的費用，同時也增加了企業和員工的效益收入。

3 結束語

針對小井眼開窗側鉆裸眼井段擴劃眼技術及應用和總結擴劃眼施工經驗，優化鉆井參數，提高了鉆具在井內的安全，有效規避了各種卡鉆的風險，縮短了建井周期同時也對經濟效益有了明顯的提高。