DP6水平井311.15 mm井眼侧钻技术探讨

刘文兵

(中国石化集团华北石油局五普钻井技术研发服务中心，河南新乡 453700)

刘文兵

(中国石化集团华北石油局五普钻井技术研发服务中心，河南新乡 453700)

DP6井是华北分公司在大牛地气田布置的一口长水平段水平井。该井设计造斜点井深2510.00 m，在311.15 mm井眼内以平均4.85°/30 m的增斜率增斜钻进至A靶点，增斜钻进至井深3033.05 m时钻穿目的层至下部煤层。为了实现钻井目标，避免煤层坍塌的风险，决定采取上调靶点垂深、填井侧钻的补救处理措施。文章结合老井眼实钻轨迹情况，对侧钻工艺、侧钻点的选择、侧钻井眼轨迹调整、高井斜侧钻技术难点及采取的相应技术措施等进行了分析，对侧钻钻具组合、侧钻施工情况等进行了介绍。该井的成功侧钻为以后同类大井眼侧钻提供了现场经验。

轨迹控制;水泥塞;侧钻;控时钻进;钻具组合;水平井

大牛地气田位于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡东北部，属于低压低渗气田，单井产量比较低。水平井技术能有效扩大储层裸露面积、提高采收率、提高该气田单井产量，从而增加经济效益和社会效益。DP6井是为了继续评价水平井技术提高山1－2石英砂岩产能效果及应用水平井技术进行1亿m3产能建设而布置的一口水平井。该井于2008年4月4日开钻，二开钻至井深2510.00 m开始以平均4.86°/ 30 m定向增斜，增斜钻进至井深3033.05 m(垂深2871.72 m，井斜85.4°，方位317.9°)时，钻穿目的层至下部煤层。为了实现钻井目标，避免继续施工可能出现煤层坍塌的风险，最后决定采取上调靶点垂深、填井侧钻的措施进行处理。

1 原井眼设计与施工简况

1.1 设计情况

1.1.1 地质设计

该井设计目的层为二叠系山西组山1段，设计A靶点垂深为2874.00 m，B靶点垂深为2867.00 m，方位角 316.82°，靶前位移 350 m，水平段长1350.00 m，靶半高≤2.0 m，靶半宽≤10.0 m，采用裸眼完井的方式完井。

1.1.2 井身结构设计

根据水平井设计依据和原则以及水平井钻井的特殊性，结合大牛地气田地层特征，该井一开采用444.5 mm钻头钻至501 m，下入339.7 mm表层套管;二开用311.2 mm钻头钻至水平段A点，下入244.5 mm套管;水平段采用215.9 mm钻头钻至设计井深，裸眼完井。井身结构设计见图1。

1.1.3 剖面轨迹设计

图1 DP6井井身结构设计图

(2)根据大牛地气田地层特性和造斜率不确定等因素，为了便于施工和轨迹调整，选择中等造斜率的造斜工具，给现场轨迹调整留一定的余地。

(3)设计剖面应符合造斜规律和摩阻最小的原则。造斜过程中，小井斜井段造斜率偏低，在井斜60°以上，随着井斜增加造斜率也逐渐增大。

(4)剖面设计中设计稳斜段，便于轨迹调整。

表1 井眼剖面轨迹设计数据表

1.2 施工简况

该井二开钻至设计造斜点井深2510.00 m，开始增斜钻进。

钻井参数:钻压140～160 kN，排量45～50 L/s，泵压16 MPa，复合钻进转盘转速40～50 r/min。

在增斜钻进过程中，实钻轨迹与设计轨迹一直比较吻合。由于实钻目的层垂深与设计偏差较大，在正常增斜钻进至井深 3033.05 m(对应垂深2871.72 m，井斜85.4°，方位315.2°)时，已将目的层砂岩钻穿，进入目的层下部煤层。根据甲方要求，继续复合钻进至井深3083.00 m二开完钻，进行中途电测。为了完成钻井目的，根据该井实钻地层情况和电测资料，最后采取了上调A靶点垂深、填井侧钻的措施进行补救处理。将A靶点垂深由原来的2874.00 m上调为2867.00 m，靶前位移、设计方位及靶区范围均执行原工程设计。

2 侧钻方案制定

2.1 侧钻工艺的选择

由于侧钻井眼A靶点方位、靶前位移均执行原设计，只有垂深上调7 m，通过对原井眼轨迹数据进行分析，稳方位全力增井斜侧钻有利于侧钻出新井眼，而且有利于下部轨迹控制，所以采取了打水泥塞填井，选用高造斜率工具稳方位全力增斜的侧钻技术工艺。

2.2 侧钻点的选择

侧钻点的选择不仅要考虑顺利侧钻出新井眼和下步井眼轨迹控制问题，还要考虑地质方便的因素，这是侧钻水平井顺利准确着陆和顺利施工的关键。通过对原井眼轨迹数据及实钻地层岩性进行分析，认为侧钻点应选择在2889.24 m左右。一方面是由于老井眼在2889.24～2920.00 m井段增斜率低，采取稳方位全力增斜的侧钻技术措施更有利于侧钻出新井眼，同时也避开了上部2850～2858 m井段钻遇的煤层;另一方面通过对侧钻井眼轨迹设计和造斜工具造斜能力进行分析，在剩余井段内能实现对轨迹进行有效的控制，能保证顺利安全着陆于A靶点。

另外，根据老井眼实钻地质资料，该井段地层稳定、不易坍塌、有利于安全施工。侧钻段老井眼实钻轨迹数据见表2，侧钻井眼轨迹设计数据见表3，侧钻图见图2。

表2 侧钻段老井眼实钻井眼轨迹数据表

表3 侧钻井眼轨迹设计数据表

图2 DP6井侧钻图

2.3 侧钻施工技术难点分析

(1)原井眼实际井径不确定，因而选择多大度数的弯螺杆进行侧钻是一个难题。螺杆弯度过小，侧向力小，钻头会沿着井壁下滑，难以形成新井眼;弯度过大，下钻困难。

(3)侧钻井段有限，必须在2889.24～2920 m井段内侧出新井眼，否则即使侧钻成功，下部井段需要的增斜率也很高，这样对着陆中靶和下部顺利施工不利。

2.4 侧钻主要技术措施

(1)打水泥塞填井前与固井队交好底，要求保证水泥塞质量达到侧钻的要求，以不影响顺利侧钻。

(2)根据设计需要的造斜率对螺杆造斜能力进行计算，决定采用侧向力和造斜率大的197 mm 1.75°单弯螺杆，以提高侧钻成功率。同时选择牙轮钻头，以确保工具面的稳定性。

(3)采取全力增斜的技术措施，工具面稳定在0°左右，以达到最佳的增斜效果。

(4)在2880～2889.24 m井段控时划眼，划眼速度2 m/h、工具面控制在0°左右。划眼的目的是在井眼上方井壁划出一条沟槽，以便在2889.24 m处沿井眼上方侧钻出新井眼，增加侧钻成功率。

(5)在井深2889.24 m，将工具面控制在0°，开泵空钻30 min，目的是在此处钻出新台阶。

(6)侧钻过程中，每侧钻1.0 m捞取岩屑观察一次，做好岩性对比。

(7)采取控时钻进技术措施，侧钻初期钻时控制在2.5～3 h/m;待地层岩屑占岩屑总量的60%后，钻时控制在1.5～2.5 h/m;待返出全部为地层岩屑时，再加至正常钻压。

3 侧钻施工情况

3.1 侧钻钻具组合

3.2 侧钻施工简况

注水泥填井，水泥封固井段2850～2970 m。凝固48 h后下钻探水泥塞面为井深2855.50 m，扫水泥塞至井深2888 m(扫塞过程中，水泥返出很少，而且有放空现象)。做水泥塞承压实验，下压160 kN，下压至井深2889.25 m，稳压5 min，无压降，起钻。

组合侧钻钻具下钻，下钻至井深2880 m，开始控时划眼，工具面控制在0°、排量48 L/s、划眼速度2 m/h，划眼至井深2889.00 m，反复划眼2次。第二次划眼至井深2889.00 m后，将工具面放在0°，以50 L/s的排量循环30 min造台阶。准备工作结束后，开始控时侧钻，工具面控制在0°，钻时控制在2.5～3 h/m。侧钻至2895.00 m时，无水泥返出，停泵做水泥塞承压实验，放空至井深2898.45 m，下压200 kN，稳压5 min，无压降。为了确保侧钻成功，利用好已经在井壁上部形成的沟槽，现场决定继续从井深2895.00 m控时侧钻。

侧钻至井深2907.17 m时，测量静态数据:测深2894.73 m，井斜61.48°，方位319.26°，与老井眼数据对比，井斜增幅较大，侧钻取得一定效果。钻时控制在2 h/m左右继续侧钻，钻至井深2910.99 m时，测量静态数据:测深2898.14 m，井斜62.58°，方位319.66°，对井底参数进行预测，采用最近距离法对新老井眼轨迹进行防碰扫描，井底已偏离老井眼0.61 m。由于侧钻速度慢，水泥塞质量不好，岩屑和水泥返出量很少，无法根据返出岩屑情况判断是否完全侧钻出新井眼，因而不能加大钻压。仍然将工具面控制在0°左右，控制钻时在1 h/m左右继续侧钻。钻至井深2916.55 m时，测量静态数据:测深2903.03 m，井斜64.34°，方位319.56°。进行防碰扫描，此时井底已偏离老井眼0.89 m，判断已侧钻出新井眼。于是起钻换203 mm 1.5°单弯螺杆，恢复正常增斜钻进。当钻进至井深2930.16 m时，井底已经偏离原井眼1.68 m。

侧钻井眼与原井眼轨迹数据扫描结果见表4，侧钻段实钻井眼轨迹数据见表5。

本次侧钻，由于水泥塞质量不好，整个侧钻过程水泥返出量很少，给侧钻带来很大的困难，无法根据返出岩屑比例判断是否侧钻成功，整个侧钻过程基本上按照悬空侧钻的原则进行作业。虽然侧钻井段全角变化率整体偏高，但在后来的起下钻和下套管作业中，侧钻井段均无明显的阻卡现象，而且在测技术套管固井质量时测井仪器一次下放距井底30 m，说明井眼轨迹比较平滑，本次侧钻比较成功。

4 s几点认识

(1)该地区地层岩性硬、可钻性差，在大井眼、高斜度情况下稳方位增斜侧钻一次性取得了成功，为同类井侧钻提供了经验。

(2)侧钻点的选择非常重要，要对原井眼轨迹数据和侧钻井眼轨迹设计数据进行分析，根据采用的侧钻工艺选择利于侧钻的井段，同时也要考虑地质因素，侧钻段地层稳定很重要。

表4 侧钻段实钻井眼轨迹数据表

表5 侧钻井眼实钻轨迹数据表

(3)要根据现场实际情况制定合理的施工技术措施，侧钻时要控制好工具面，要根据钻压、扭矩和工具面角的变化以及对新老井眼的防碰扫描来判断是否侧钻出新井眼。

(4)在打水泥塞填井时，要制定好施工工艺，水泥塞质量一定要好，以免给顺利侧钻带来影响。

(5)大井眼、地层可钻性差的情况下侧钻比较困难，侧钻速度也很慢，施工中要有耐心，以免前功尽弃。

(6)在地质资料不是很明确，目的层变化较大的情况下施工水平井，建议采取稳斜探顶技术，以避免重新填井侧钻，浪费进尺。

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Discussion of Sidetracking Technology for311.15mm Borehole of DP6 Horizontal Well

LIU Wen-bing(Wupu Drilling Company of North China Petroleum Bureau，SINOPEC，Xinxiang Henan 453700，China)

DP6 well is a long horizontal well in Daniudi gas field，its designed kickoff point was at 2510.00m depth，drilling with average building up rate of 4.85°/30m to target A in311.15mm borehole，and penetrating the target strata at 3033.05m depth with increasing angle to underlie coal seam.Up-regulating the vertical depth of target point and sidetracking were adopted to avoid coal seam collapse.The paper analyzed sidetracking technology，selection of sidetracking point，trajectory adjusting for sidetracking，difficulties in large hole deviation sidetrack drilling and the relative technical measures;and introduced the drill assembly and construction of sidetracking.

trajectory control;cement plug;sidetracking;time-controlled drilling;drill assembly;horizontal well

TE243

A

1672－7428(2011)12－0027－05

2011－07－01

刘文兵(1965－)，男(汉族)，河南人，中国石化集团华北石油局五普钻井技术研发服务中心副主任、工程师，物理专业，从事技术及管理工作，河南省新乡市洪门，yffwzx@163.com。