超短半径侧钻水平井技术在外围油田的应用

刘岩

中国石油大庆油田有限责任公司 第九采油厂工程技术大队 （黑龙江 大庆 163853）

超短半径侧钻水平井技术在外围油田的应用

刘岩

中国石油大庆油田有限责任公司 第九采油厂工程技术大队 （黑龙江 大庆 163853）

利用大修设备对超短半径侧钻水平井技术，对最初的悬挂筛管完井方式进行改进，用较简单、经济的方法实现完井管柱对钻遇泥岩段的有效封堵，解决泥岩水化产物造成的斜后泥岩层、坍塌和后续生产频繁卡泵问题，取得了较好的应用效果。

超短半径 侧钻水平井 柔性钻杆 导向筛管

1 问题的提出

侧钻水平井是侧钻井与水平井的技术集成，要求井眼的方位、井斜在侧钻点与入靶点之间的有限垂深内完成，最短曲率半径已小于60m，超短半径侧钻水平井技术是钻井领域最新发展技术之一，其最短曲率半径达到了2.87～3.2m，可以达到较高的中靶精度，有效提高砂岩钻遇率。2008～2010年共试验完成11口井，取得了一定效果，但现场试验也遇到许多问题，钻研、施工部门积极协作，解决一些难题。

2 超短半径侧钻水平井技术现状

2.1 技术原理

在套管完井的直井中开窗侧钻,采用柔性钻具与常规钻井设备相结合，通过不同的钻具组合及对钻压、钻速、排量的控制，在油层中使柔性钻具转弯造斜，钻进4.5～5.5m后，钻具成90°弯曲，曲率半径为2.87～3.2m，完成由垂向到径向的转向，目前，中国石油大庆油田第九采油厂试验造斜后钻出的水平段最长达到23m。

2.2 技术特点

（1）曲率半径小，仅为2.87～3.2m，可满足小规模砂体的水平井钻井。

（2）可以多油层开窗，6m地层开2个窗口，10m地层开5个窗口，满足多层、薄互储层的水平井钻井。

（3）水平井段钻井费用少。在直井钻井基础上，侧钻水平井段位移20m，仅增加费用100万元左右。

（4）施工周期短，操作方便。完成短水平段相关施工共1～2天，可用修井机作为动力设备。

3 现场应用情况及效果

3年来共应用油水井11口，其中稠油井2口，稀油井8口，水井1口。

3.1 钻井情况

已施工的11口井中，全部达到水平段20m的设计要求，平均水平段长度达到22.3m，平均水平位移长度达到26.4m。

3.2 应用效果

在稠油井上应用2口井，侧钻初期平均日增液1.3t、日增油0.6t，与原直井相比，2口超短半径侧钻井放喷及转抽阶段产液及产油上升明显，平均周期累积增液603t，周期增油151t。在稀油井上共应用8口井，侧钻初期平均日增液4.7t、日增油1.9t，目前日增液1.9t、日增油0.1t，累计增油1 209t。

从效果上看，可以分为2类情况：①取得明显增油效果的有6口井，侧钻初期平均日增液4.4t、日增油2.8t，目前日增液1.8t、日增油0.3t，已经累计增油1 199t。②取得明显增液效果的有2口井，侧钻初期平均日增液1.0t，目前日增液3.9t，累计增液818t。

在水井上应用1口井，钻前油压16MPa，日注水量1.6m3，侧钻初期平均日增注23.5m3，目前日增注18.2m3，累计增注 7 879m3。

试验效果表明：

（1）超短半径侧钻能够有效提高单井产量，初期平均单井日增液3.1倍，增油1.9倍；但个别井产量递减快，需加强连通井注水补充能量。

（2）超短半径侧钻能够改善注水效果，措施初期注水压力为14.0MPa左右，日注水27m3；半年后，注水压力上升到16.0MPa，日注水2 327m3，注水压力上升速度达到0.3MPa/月，视吸水指数由措施初期1.88m3/MPa下降到1.40m3/MPa。

（3）超短半径侧钻能够提高稠油蒸汽吞吐效果，从稠油应用情况看，与原直井相比，2口超短半径侧钻井放喷及转抽阶段产液及产油上升明显。

4 难题的研究解决

4.1 研究应用注水泥塞封固重新造斜技术

大64-70首次造斜角度只有15°，分析可能是油层比较软，给予导向管的支撑力不够，导致井斜无法达到设计要求。对水泥特性进行分析并得到钻井研究所的技术支持，注水泥封固已侧斜井眼，利用原开窗口后重新造斜，完成水平段23m的钻进。

4.2 提高侧钻施工管理，防止井壁泥岩坍塌

新 90-82、大 84-70、古 149-100、大 64-70 4 口井造斜后发生井壁泥岩坍塌，其原因：一是工具工艺原因，施工时间加长，导致泥岩塌方；二是打开产层后不能连续施工，砂泥岩浸泡时间加长；三是工作液与储层特性不适应。分析已完钻的10口井，井壁坍塌井的平均施工周期为23天，而正常井的平均施工周期为18天，在提高侧钻施工管理上下功夫，研究施工工序的合理衔接，在新90-侧平82井上进行连续施工试验,开窗后经过33h的连续施工,顺利完井。

4.3 首次在斜井上应用

由于斜井施工时管柱扭矩大，调整转盘齿轮精度低，导斜器方位调整难度大，钻进时对钻杆扭矩要求高等问题，一直无法在斜井上实施。2011年对工程及地质方案进行优化,认为最大井斜达到20.4°的龙3-斜10井具备施工条件，该井仅用10天顺利完井。

4.4 改善完井工艺，有效防止井壁坍塌

新90-82井造成卡泵的原因是井壁坍塌造成泥岩水化，为防止对后续的下泵生产造成影响，改进完井工艺：为封堵泥岩段，在外部包覆PVC密闭材料，在进入砂岩段1m处采用两个Φ128mm皮碗，并在皮碗外侧缠遇油水膨胀的密封材料；改用卡瓦封隔器；为防止地层出砂，将裸眼完井改为0.15～0.18mm(80-100目)外网筛管完井，改进后的完井工艺见图1。

图1 改进后的完井工艺

改进工艺已在大84-70、古149-100、大64-70、新90-侧平82 4口井进行应用，目前平均有效期64天，生产情况较好，侧钻初期平均日增液3.7t、日增油1.3t，目前日增液1.8t、日增油0.4t，但时间较短。

5 需要突破的技术

（1）加深对储层特性的认识，针对性采用钻井液，防止塌方。

（2）开展随钻监测技术研究，开展导向钻进，有效控制井眼轨迹。

（3）提高柔性钻进系统强度，减少施工周期。

（4）目前泥岩段封隔技术应用时间短，效果需进一步观察，研究有效的泥岩段封固技术。

（5）修井技术完善程度低，制约后续措施的实施，需要进一步完善配套技术。

6 认识及结论

（1）超短半径侧钻能够有效提高单井产量，从10口井的生产动态看，为直井产量的3～5倍，在砂体发育连片、储层物性好、连通层注水能量充足的井层实施，能提高储层动用程度。

（2）钻井过程对设备、工具要求简单，普通的修井机即可满足施工要求。

（3）曲率半径小，超短的靶前距，可达到较高的中靶精度，避开其它复杂层位及水层，提高砂岩钻遇率。对受断层距离近或目的层与水层间夹层小限制、压裂措施风险大的井、砂体规模小的区块，有较好的应用前景。

Ultrashort Radius Sidetrack Horizontal Well Drilling Technique is continuously improved using overhaul equipment.The well completion method of hanging screen liner was improved by using a simple and economic method,and completion pipe string effectively plugs the drilled mudstone,which solves the collapse of mudstone layer caused by shale hydration and the frequent stuck pump in follow-up production.The ultrashort radius sidetrack horizontal well drilling technique has achieved good application results.

ultrashort radius;sidetrack horizontal well;flexible drilling pipe;guide screen liner

刘岩(1967-),男,高级工程师,主要从事采油工艺措施管理、科研及新技术推广，井下作业及大修监督工作。

路萍

2012-09-10▌