沙特阿美公司钻修井技术应用

王国民 张向峰

[摘要] 沙特阿美公司是一个有60多年历史的综合国际石油公司，是世界最大的石油生产公司和世界第六大石油炼制商，拥有世界最大的陆上油田和海上油田。其凭借雄厚的经济实力和广阔的市场，汇聚了国际上大多数跨国石油服务公司，许多最先进的工艺技术往往都是在阿美公司开始运用，并发展成熟起来。因此有人说沙特是高新技术的演兵场，一点也不为过。通过对沙特阿美公司钻井和钻修井技术应用的介绍，希望对国内钻修井工艺有一定的参考借鉴作用。

[关键词] 沙特阿美公司鉆井工艺钻修井工艺

1.前言

沙特阿拉伯的油田是海相沉积的油田，地层为中生代和新生代，以石灰岩和硬石膏地层为主，主力油层在阿拉伯“C”和阿拉伯“D”地层。从岩性特征上看，上部地层多为松软的白云岩和少量的页岩以及少量的石灰岩，下部地层多为石灰岩、硬石膏和砂岩。但由于地层压力梯度各层厚不等，井漏、井涌时有发生，并且多数区块产层含有H2S气体，因此对井控及防H2S的要求非常严格。

沙特阿美公司是一个有60多年历史的综合国际石油公司，是世界最大的石油生产公司和世界第六大石油炼制商，拥有世界最大的陆上油田和海上油田。其凭借雄厚的经济实力和广阔的市场，汇聚了国际上大多数跨国石油服务公司，许多最先进的工艺技术往往都是在阿美公司开始运用，并发展成熟起来。因此有人说沙特是高新技术的演兵场，一点也不为过。通过对沙特阿美公司钻修井技术应用的介绍，希望对国内钻修井工艺有一定的参考借鉴作用。

2.钻修井工艺

2.1 开钻井口检查

开钻后，检查所有井口压力，以及所有井口设备是否处于良好的工作状况。检测井内压力和确认井内各层套管之间的密封是否失效，为后来的固井及井口转换工作提供依据。

2.2 压井作业

沙特油区地层多为高含硫地区，地层孔隙度大，渗透率较好，稳定性也较强，所以开钻压井都是采用硬压井。由于TCA 内在开钻初期是密闭的，所以开钻首先从油管内进行压井。待井内压力达到平衡，进行钢丝作业，下塞子封住地层压力。再进行4-1/2“油管射孔作业，使上部油管和环空能够建立循环，从而用钻井液（饱和盐水）平衡井内压力，达到压井目的，为起出井内油管提供安全保障。

2.2.1 压井液：由于施工的井大多为低压高产井，所以通常情况下使用设计提供的比重盐水就可完成压井作业，故在实施压井作业时只需要配备足够的盐水即可进行压井作业。

2.2.2 压井设备：目前压井只需要在完成搬家以后，设备验收试压完毕并达到开钻要求，利用钻井泵即可；由于老井均多年维修，井底多数具有大量的H2S，故压井前必须保证H2S探测设施完好，处于正常工作状态，便携式H2S设施也需要到位，消防设施处于工作待命状态。

2.2.3 提前准备工作：检测井口压力、对TUBING HANGER试压1500PSI、接放喷管线到放喷坑、联接井口到放喷管线并对管线进行试压、放喷坑点火。

2.2.4 施工程序：召开安全及协作会后，首先放掉TCA(油管和套管间环空)及油管压力；然后：A、如果管串装有气举阀，并可以实施反循环，则先关闭油管闸门，从TCA 平推一个环空容积，然后再转换闸门从油管平推一个油管容积；钢丝作业人员座塞子到封隔器以下的塞座上，并对塞子试压1000PSI，确保塞子坐封良好，随后使用水泥车实施反循环，放喷顶替出的油气及完井液。B、如果没有气举阀或者气举阀不能打开实施反循环，则只需要平推油管后座塞子、对塞子试压，然后再实施机械射孔作业后循环放喷。最后要在放喷完后对井底的塞子进行重新试压，确保万无一失。

2.3 起油管作业.

2.3.1 重新检测井口压力并使用清水循环一个到一个半井筒容积。

2.3.2 在TUBING HANGER里座回压阀（如果不能座入，则需钢丝作业在500尺深的油管内座桥塞，并对桥塞试压500PSI）。

2.3.3 甩掉采油树安装封井器，取出回压阀后对封井器试压。

2.3.4 从封隔器中提出油管后循环一个井筒容积，溢流检查后关闸板对套管试压2000PSI.

2.3.5 起钻甩油管。

2.4 段塞固井

在取出井内油管后，做INJECTION RATE实验，通常测试标准为最大泵压不大于1000psi，当泵速>2bbls/min时需要下HALLIBURTON EZ-SV,进行插入式固井;当泵速<2bbls/min时，只需下2-3/8”CS TUBING进行固井封裸眼段，钻具结构为：2-3/8”CS TBG+X/O+4”DP

2.5 更换井口作业

阿美公司的井的完井结构多为13-3/8”,9-5/8”,7”套管悬挂于井口，开井之前对井口悬挂设备进行试压，如果井口悬挂设备有问题，在固井作业后就需要更换，通常在现场遇到的问题是油管头（TUBING SPOOL）试不住压，需要更换。

2.5.1 接哈里伯顿RTTS并坐封在150英尺处，试压合格后和就可以着手拆封井器了。

2.5.2 拆封井器并对套管头上的7”套管卡瓦、9-5/8”套管卡瓦及7”和9-5/8”套管环空、9-5/8”和13-3/8”套管环空分别试压，然后甩掉旧的油管头(TUBING SPOOL)。

2.5.3 对7”套管的密封脖子进行修理，确保和新的油管头能很好的密封，安装新的油管头并试压。

2.5.4 安装封井器并对封井器试压。

2.6 套管开窗工艺

沙特的修井施工多为套管内开窗侧钻水平井作业，转换完新的井口，实施套管开窗侧钻工序。

2.6.1 电测作业 目的是确定座斜向器井深和套管开窗时避开套管接箍。

2.6.2 刮管作业 固井之后，需要通井清洗套管，重点对斜向器座封段清理管壁障碍物。钻具结构为：6-1/8”CONE BIT/FLAT BTM MILL+FLOAT SUB+X/O+7”SCRAPER+4”HWDP+4”DP。

2.6.3 斜向器下入作业 组合为：7”WHIPSTOCK+6-1/8”TRI-MILL+1x3-1/2”DP+R-TOOL PISTON CATCHER+HYDR RUNNING TOOL+MULTI CUCLE VALVE+UBHO。

作业要点

（1）用液动绞车和吊车配和使斜向器安全上钻台。

（2）关上全封闸板，将斜向器慢慢放入井内，卡好卡瓦。

（3）用游车提起一根4”HWDP，连接定向接头和开始铣。

（4）安装销子并连接开始铣。

（5）打开封井器，下放钻具，卡好安全卡瓦，从钻杆和定向接头处卸开。

（6）检查定向接头是否合适，并确认斜向器和定向接头的方向，接MWD。

（7）下入的钻具按要求进行通径，盖好井口。

（8）严格控制下钻速度（1STD／2MIN），斜向器过9-5/8”尾管悬挂器按要求下放钻具，严禁猛

刹猛放，遇阻不超过5KLB，否则，用链钳轻轻转动。

2.6.4 坐斜向器 斜向器下钻至目的位置之后，借助陀螺仪测方位，按照设计要求定位好斜向器方位。斜向器一般采用液压式的，在选择好方位后，开泵顶开斜向器的液压系统使斜向器液压系统工作，撑开斜向器本体上的卡瓦牙，使其悬挂于套管内壁上，然后通过钻具重量下压，剪断铣鞋与斜向器连接的销钉，释放开窗铣鞋。

2.6.4 开窗作业 用开始铣开始开窗±２英尺，WOB：２KLBS，注意转盘扭矩的变化。 起始铣开窗２Ft后，起钻更换下部工具。

（1）钻具1结构：

开窗铣（Windowmill）+浮阀+钻柱铣（Water Melon Mill）+1根4〞HWDP+4〞HWDP+4〞DP

参数：钻压（4～8KLBS），转速（90-120RPM），排量：450GPM。

作业要点：钻具的上扣扭矩按要求上，防止在钻进过程中钻柱铣松扣，造成事故。在开窗过程中，泥浆灌的泥浆槽内应放置磁铁，并且每5英尺泵入高粘10～15BBLS，在整个开窗过程中避免接单根。钻完±6英尺后，起钻更换钻具结构。

（2）钻具2结构：

开窗铣（Windowmill）+浮阀＋钻柱铣（Water Melon Mill）+

钻柱铣（WaterMelonMill）+1根4〞HWDP+4〞DP

参数同上，作业要点同上。待开窗进尺完成后，在钻±3英尺地层反复活动钻具，重修窗口，待定向井服务人员确认后，方可打高粘，循环一个循环周。然后全井替为油基泥浆后起钻。

2.7 水平井段定向施工工艺

2.7.1 定向主要分为三个阶段：

（1）开窗后用6-1/8"牙轮钻头造斜200-300。

（2） 下6-1/8"PDC 钻头，带MWD定向组合钻增斜、稳斜井段，这段地层为ARAB-C层，属于高压水层，在钻这一地层的时候，选择的钻井液为清水。

（3） 换钻具组合，改用GEO PILOT定向组合，通过旋转钻进实时定向钻ARAB-D地层A区，达到水平井斜及设计方位。通过稳斜，稳方位继续钻水平井段，通常为2000-3000，直至完钻。这一地层钻井液为饱和盐水，其比重通常在76PCF-80PCF.

2.7.2 GEO PILOT简介GEO PILOT是现在比较先进的定向工具，也稱为地质导向钻井。工作原理为通过地面设备控制泵压，调节井下工具面，可在旋转钻进的同时实现井下井斜和方位的控制。该工具的应用，大大提高了机械钻速，缩短了钻进周期。但该工具也有弊端，如果井下地层可钻性强，钻时快，地面调节就会跟不上，容易造成井眼轨迹不规则，为后期起钻带来麻烦，在完井起钻时会经常遇到卡钻现象。

2.8 完井作业 钻至着陆点（LP）后，首先循环清洗井眼，利用顶驱倒划眼到造斜点，然后再下到井底，用30BBLS高粘钻井液清洗井眼，然后泵入60BBLS高粘钻井液封井底，起钻。

2.8.1 通井，通井组合为：6-1/8”CP MILL/BULLNUSE HOLE OPENER+6- 1/8”NB-REAMER+4-3/4”DC+6-1/8”STRING REAMER+4-3/4”DC+6-1/8”STRING REAMER+X/O+4”HWDP+4” DP。

2.8.2 完井管串1#，其组合为：引鞋+ICD筛管+地层封隔器（入井个数取决于设计）+4-1/2" 油管+地层悬挂器+4"HWDP+4”DP,该趟完井管束为钻具输送至井底，根据不同的地层封隔器采取通过开泵或者插入2-3/8"CS TBG进行开泵撑开地层封隔器，以及地层悬挂器，悬挂器悬挂于地层斜井段以上200，其筛管留在水平井段，水平井段为油层。

2.8.3 完井管串2#，其组合为：密封组合+FLOAT COLLAR+1JOINT×4-1/2"TBG+LANDING COLLAR+ECP PACKER+PAC CMT VALVE+4-1/2”TBG+4 1/2”CASING 悬挂器+4"HWDP+4”DP。完井2#，也为钻具输送，至完井1#地层悬挂器顶部，插入密封组合到地层悬挂器内，投球坐于LANDING COLLAR内，开泵撑开ECP PACKER，4-1/2”尾管悬挂器和打开固井使用的旁通阀PAC VALVE及撑开密封组合，使两段完井管束连接起来。

2.8.4 完井管串3#，从井口回接油管至4 1/2"尾管悬挂器。钻具组合为：引鞋+XN NIPPLE+VHR PACKER ASSY.+PBR ASSY.+4-1/2"TBG+4-1/2”TBG HANGER。下入完井管串3#之前，更换适合完井油管尺寸的闸板芯子并对封井器进行全套试压。钢丝作业刮管，确保套管内壁无杂物，保证封隔器的座封效果。

2.8.5 在下完3趟完井管束后，将PBR内的插入管拔出，将上部油管与环空之间建立循环， 把井筒内顶替成为完井液（一般为加有抑制剂的柴油），形成负压。

2.8.6 油管挂坐至油管头内后，把油管头的顶丝上紧，再对油管和环空各自试压至1500PSI。

2.8.7 在油管挂内座回压阀，甩掉封井器安装BONNET及采油树，并试压。

2.8.8 钢丝作业取出井底的塞子。

2.8.9 联接采油树到节流管汇并试压，放喷，直至地层流体达到地面。

2.8.10 关闭井口所有闸门并用盲板堵塞各闸门，完井。

3.膨胀套（筛）管完井工艺

在阿美公司，有的水平井完井工艺采用膨胀套（筛）管完井， 膨胀套（筛）管经膨胀后，与井壁紧密相接触，提高了井壁的稳定性，延长了产油周期， 提高产出原油的产量和质量，降低二次成本的投入。

3.1 扩眼作业 下入膨胀套管前要先对裸眼段进行扩眼作业。

3.1.1 钻具结构：划眼器+扩眼器（新工具）+近钻头扶正器+钻杆（超过水平段长度）+加重钻杆+钻杆。

3.1.2 入井前首先进行地面测试，检查扩眼器是否能过张开。下钻时禁止开泵循环，防止在套管内张开。当扩眼器到达裸眼后，开泵到设计排量，先下放钻具，观察是否有遇阻现象，以此来判断扩眼器是否张开，然后上提至原悬重，启动转盘，进行扩眼。在扩眼过程中，每2-3柱检查一下扩眼器是否正常张开，方法如上。

3.2 处理泥浆：扩眼到预定井深后，打入高低粘彻底清洗井眼。此过程是下膨胀套管的关键之所在，到时需要甲方提供两台大功率的离心机，安装在罐后面处理泥浆，直到WETHERFORD工程师连续三次实验成功为止。

3.3 膨胀套管下入过程：井口准备4-1/2"吊卡，4-3/4"钻铤卡瓦，安全卡瓦。一根根慢慢下，千万不能快，而且安全卡瓦不能打的过于紧，膨胀套管下完后，紧接着下相应的悬挂器。

3.4 坐封悬挂器：首先对管线试压4000PSI，投球，打压到1600PSI稳10MINS，然后继续打压到4000PSI，稳压5MINS，在此过程中你会发现在2600PSI左右，泵压表稍微颤动一下，那说明卡瓦已经开始膨胀。完毕后泄压，关万能，从环空打1000PSI试密封，然后上提，下放活动几次，直至确定悬挂器已经坐封。

3.5 膨胀过程：下面接膨胀工具+3-1/8"DC+扶正器+3-1/8"DC若干+加重钻杆+4-3/4"DC+6-1/2”DC+旁通+钻杆；在膨胀过程中泵压保持3000PSI，且最大下压50KLBS，在此过程中不能停，要保持匀速下放，直至到达目的井深，完毕后投球打开旁通起钻。在接立柱前停泵，等泵压降为0时方可再接。

4.认识

4.1 阿美公司的钻井工艺，上部地层的特点是易垮塌和漏失，钻井参数采用小钻压、小排量、低转速，防塌、防卡、防漏是重点，钻具组合多采用随钻划眼器（REAMER）来扩眼修正井壁和防止卡钻事故的发生。如果发生井漏，钻进时要定时向环空打入高密度的泥浆作为泥浆帽（MUD CAP）,保持井眼的压力平衡。

4.2 阿美公司的钻修井工艺是一种工具繁多、程序复杂、参与服务的专业化公司较多的一种作业。通过在老井开窗测钻出新眼,水平钻进,最后裸眼或筛管完井。同时它也是一种风险程度较高的作业。所以，甲方对每一件工具，每一道工序的控制也很严格。

4.3 阿美公司应用新技术工艺的速度很快，钻井工艺详细周到，钻井工具完善可靠，考虑到了每一种可能发生的情况，并制定了相应的预防措施，有效的保证了施工的安全和产层保护。