海洋鉆井淺層側鉆施工實踐與認識

王建民，方志學，王明(中國石油集團海洋工程有限公司鉆井事業部，天津 300451)

0 引言

遼河油田XX井位于渤海灣盆地遼河灘海淺海海域，三開預探直井，設計井深4 500 m，完鉆井深4 500 m，層位沙河街。

1 基礎數據

該井采用三級套管結構，一開339.7 mm套管，封隔平原、明化鎮、館陶組地層，為下部安全鉆進建立穩定的井口及井眼；二開244.5 mm套管封東營組地層；三開139.7 mm套管，按照地質設計要求套管完井[1]。井身結構圖如表1所示。

表1 XX井井身結構

2 卡鉆及事故處理經過

一開鉆具組合(大鐘擺)如下：

Φ444.5 mm鉆頭*0.42 m+730×630接頭*1.22 m+631×630浮閥*0.79 m +Φ203 mm座鍵短節*0.85 m+Φ203 mm無磁鉆鋌(帶承托環)*8.82 m+ Φ203 mm無磁鉆鋌*9.17 m+Φ438 mm扶正器* 1.73 m+Φ203 mm鉆鋌*27.51 m +631×520接頭*1.1 m+Φ178 mm鉆鋌*28.14 m+Φ139.7 mm加重鉆桿*138.87 m+Φ139.7 mm鉆桿。鉆井液體系：海水聚合物，鉆井液密度1.05 g/cm3，粘度：33 s。一開鉆進至334m，泥漿泵安全閥跳開造成停泵時間過長，環空沉砂堆積在扶正器處，造成卡鉆。卡鉆點地層及巖性：平原組散砂，巖性為粉砂、細砂巖。卡鉆時示意圖如圖1所示。

圖1 卡鉆時示意圖

多次嘗試上提活動無效，進行測卡點和爆炸松扣作業，測得卡點160 m，從189 m處爆炸松扣成功，起出上部鉆具，落魚共計144 m，魚頂位置187 m，落魚組合如下：

Φ444.5 mm鉆頭*0.42 m+730×630接頭*1.22 m+631×630浮閥*0.79 m+Φ200 mm MWD短節*0.85 m+Φ203 mm無磁鉆鋌* 8.82 m+Φ203mm無磁鉆鋌*9.17 m+Φ438 mm扶正器*1.73 m+ Φ203 mm鉆鋌*27.51 m+631×520接頭*1.1 m+ Φ178 mm鉆鋌* 28.14 m+Φ139.7 mm加重鉆桿*64.62 m。

3 側鉆作業

3.1施工難點

側鉆井段為444.5 mm井眼，上層導管鞋深130 m，魚頂位置187 m，側鉆距離僅57 m。側鉆井段地質疏松，有大段流沙層，地層漏失情況嚴重。造斜率窗口窄，經過計算，造斜率低于1.6°/30 m，會在187 m觸碰魚頭，造斜率超過1.8°/30 m，鉆具側向力超標[2]，后期施工存在鉆組疲勞甚至斷鉆具風險。

3.2 施工風險

(1)側鉆失敗回到老井眼；(2)側鉆過程中導管鞋處水泥環或老井眼水泥塊脫落卡鉆風險；(3)初期新井眼與老井眼之間軸線距離太近，造成中間夾壁墻倒塌。

3.3 側鉆前準備

組合通井鉆具，通井至187 m，循環至井底干凈后起鉆，下光鉆桿至187 m，注水泥塞(泵入前置液7.4 m3，泵入密度1.88 g/cm3水泥漿20.4 m3，頂替淡水0.82 m3，消耗水泥31 t)。候凝至水泥凝固，下鉆探塞面，探得塞面位置159 m，修塞面至162 m，下光鉆桿繼續打水泥塞(注前置液12.3 m3，注平均密度1.88 g/cm3水泥漿30 m3，頂替0.7 m3，消耗水泥42 t)，候凝。下鉆探塞面位置120.3 m，鉆塞至133 m做承壓實驗，下壓10 t，持續10 min，水泥塞不下移[3]。水泥塞示意圖如圖2所示。

圖2 水泥塞示意圖

為有效封固井下落魚、防止新井眼垮塌，要求原井眼與側鉆新井眼之間有一強度及厚度均比較穩定的夾壁墻，要求夾壁墻厚度不小于原井眼直徑的1.5倍。所以側鉆軌跡設計，在不考慮井眼擴大率的情況下，應保證落魚頂位置的理論夾壁墻厚度不小于0.7 m。設計側鉆剖面數據如表2所示。

表2 側鉆剖面數據

考慮到地層松軟，為增加鉆具撓性，不接尾扶及螺旋鉆鋌以便提高側鉆成功率，側鉆鉆具組合如下：

Φ444.5mm鉆頭*0.42 m+1.5°馬達*9.75 m +731×630FV* 0.79 m+Φ203 mm座鍵短節*0.83 m +Φ203 mm無磁鉆鋌*18.72 m+ Φ203 mm鉆鋌*27.49 m+631×520接頭*1.11 m+ Φ139.7 mm加重鉆桿*56.10 m+Φ139.7 mm鉆桿。

鉆頭水眼選用24 mm*3大水眼，主要依靠水力破巖。

3.4 側鉆施工經過

(1)在開始定向的立柱上標上刻度，每1 m標上1 m、2 m、3 m……，每10 cm分成10等份，每厘米嚴格按要求時間均勻送鉆。馬達高邊與轉盤面做標記，擺好造斜方位工具面，下鉆過程中，鎖死轉盤，保證下入井內的鉆具無轉動，禁止旋轉轉盤上卸扣，并且在鉆具上劃豎線，一直延伸至開始側鉆施工造斜點；

(2)側鉆過程中，加入潤滑劑，保證泥漿有較好的潤滑性能，防止粘卡事故的發生，為側鉆成功提供有力條件；

(3)根據泥漿性能和井下情況，制定活動鉆具時間，大概每定進30分鐘活動鉆具一次，防止卡鉆，活動鉆具時，將鉆頭提離井底，上提下放過程中嚴格控制速度，每次下放距離井底0.50米時，對準重力工具面以送鉆方式緩慢接觸井底，嚴禁遛鉆、頓鉆；

(4)保證轉盤面以上約2個單根，必要時甩掉一個單根或者接上一個單根，以利于側鉆的成功；

(5)造臺肩，當鉆頭下鉆至井底時，鉆桿畫好記號，開泵不加壓造臺肩，降低排量至31 L/S，前3 m控時1 m/h以內；

(6)側鉆過程中，要求全程經過振動篩，從側鉆開始的第4m開始撈砂樣觀察巖屑返出情況，每包砂樣做對比，標注撈樣時間深度，形成文字材料，并注意查看小鉆壓鉆進至砂樣中巖屑含量達50%時，控時15～20 m/h，適當加大鉆壓，繼續控制鉆時至砂樣中巖屑含量達100%，即完成側鉆出新井眼；

(7)正常鉆井參數繼續側鉆，并通過測量參數(井斜角、方位角，GT和BT值)計算驗證已偏離原井眼，繼續側鉆至夾壁墻厚度滿足要求且避開落魚完成側鉆；

(8)鉆進過程中，隨時進行井眼軌跡參數測量、計算、預測，以便及時調整鉆井參數、鉆井方式及正確地選擇下一套入井的鉆具組合。

4 結語

(1)泥漿泵安全閥在施工前必須進行檢驗并出具檢驗報告，如果必要需對安全閥內部配件進行檢查、更換。更換結束后對安全設置壓力進行實際測試，確保設定準確。同時，在施工中加強設備檢查和保養，確保設備隨時處于可用、好用狀態；

(2)加強地質預測，提前制定針對性的技術措施。同時，加強對不可預見的風險進行識別和防范，并及時采取可行措施避免復雜情況發生；

(3)側鉆井筒的充分準備是側鉆成功的第一步，側鉆前一定保證井筒順暢，水泥塞膠結強度足夠，側鉆前做好承壓試驗；

(4)科學合理的施工方案是工程實施的基礎；

(5)嚴細的現場管理，落實關鍵環節、工序的工藝技術措施是工程實施的關鍵；

(6)側鉆鉆具組合的選擇要依據地層情況，淺層地層松軟必須減少鉆組組合的剛性，以便提高側鉆成功率；地層松軟毋需太大側向力，擺好工具面依靠水力破巖即可；

(7)加強對淺層側鉆的研究，進一步擴大該技術在海洋表層側鉆中的應用。