小井眼钻井井口制约因素及对策

路志武 刘 莉 路玉佳

1.中国石油西部钻探克拉玛依钻井公司 （新疆 克拉玛依 834009）

2.中国石油西部钻探井下作业公司 （新疆 克拉玛依 834009）

3.常州大学石油工程系 （江苏 常州 213016）

小井眼钻井工艺能够减少无用的固体废弃物质—岩屑的形成和排出、缩小泥浆滤液的污染半径、能够提高钻井速度，减少材料消耗，降低成本，是一种极具发展潜力的工艺技术。仅从环境保护的角度来看，小井眼钻井工艺就值得大力推广。但从实际情况来看，小井眼钻井实施数量较少，完成比例很低，占钻井完成井总数的5%以下[1]。其中存在多方面的因素，既有工艺、技术方面的原因，也有装备方面的原因，需要进行进一步的探讨。

1 井身结构影响采油工艺，制约了小井眼工艺的实施

小井眼钻井主要是指技术套管直径为178mm（7"）,并且下入深度达到钻井井深70%～80%的钻井工艺，也称为标准小井眼钻井工艺。通常采用Ф244.5mm表层套管，Ф178mm（7"）技术套管，Ф127mm（5"）油层套管。而对于采油工艺来说，完井套管的直径越大越好，甚至可以下双柱油管,常用的完井套管直径为Ф139.7mm。Ф139.7mm套管接箍直径为Φ153.67mm,而Ф178mm套管内径为Φ156mm,两层套管间隙不足10mm，不便液体循环，影响水泥封固质量，限制了Ф139.7mm套管的使用。标准小井眼钻井工艺不仅对钻井作业有一定的影响，而且对试油、采油工艺也会产生影响，存在技术障碍[2]。

2 套管头的限制

套管头是钻进时连接套管与封井器的井口装置，不仅与封井器型号一致，还应该和酸化压裂时的高压井口装置保持一致，不经过改造，完成各种工艺和测试。

采油树的压力级别有 15MPa、21MPa、24.5MP、35MPa、70MPa、105MPa等。 无论任何压力级别的井，都有进行酸化、压裂的可能，经受90～100MPa的高压。对于70MPa、105MPa的采油树及套管头，经过注塑，不存在承压密封问题，但对于35 MPa以下的采油树及套管头，承压密封则存在问题。一是采油树压力级别不够，必须更换；二是采油树与套管头之间的连接规范不同，无法直接连接，需要转换；三是套管头的压力级别太低，即使进行了转换，也不能保证承压问题，形成先天不足的状况。

在井口装置标准SY/T 5127-2002《井口装置和采油树规范》中，单级套管头可以选择的规格型号较多，压力级别都在35MPa以下，而酸化压裂时需要高压井口装置,现有的技术规范无法解决这一问题。

3 封井器的限制

封井器属于耐用工具，结构复杂，有完整的配套系统，制造难度大，二者的对接，必须压力级别和尺寸相同，并且要根据封井器的规格型号选择确定套管头的规格型号。但标准中没有确定具体的型号，生产、使用非常不便。

4 改进方案、对策

针对钻进、酸化压裂、采油等不同工艺环节对井口承压要求，尽量采用高压井口装置，以高压代替低压，摒弃低压井口装置，减少井口装置种类，减少装置不统一而形成的失误。

4.1 采用非标准小井眼井身结构

采用Ф273mm表层套管，Ф193.67mm技术套管，Ф139.7mm油层套管。

Ф273mm套管内径为Ф250mm，Ф193.67mm套管接箍外径 Ф215.9mm，内径 Ф172mm，与 Ф273mm套管间隙大于34mm，与Ф139.7mm套管接箍间隙约20mm，可以满足工艺要求。该井身结构虽然不是标准的小井眼工艺井身结构，同样具有小井眼工艺的作用和效果，可以将其称为非标准小井眼工艺。非标准小井眼工艺，可以实现标准的Ф139.7mm套管完井，大大提高了小井眼钻井工艺的可操作性。

4.2 采用28-42井口装置

28-42井口装置，通孔直径为Ф280mm、压力级别为42MPa的套管头，下部内径设置为Ф250mm和Ф220mm,加工螺纹后，与Ф244.5mm套管或者Ф273mm套管连接，上部为外径Ф655法兰，使用BX158垫环，可以连接28-70封井器、28-42套管头第二级、70MPa、105MPa甚至 140MPa的采油树连接，进行酸化压裂及采油工艺。使用28-42套管头的意义在于：

（1）没有技术套管，安装单层套管头时，仍可与70MPa、105MPa的采油树连接，进行酸化和压裂作业压。

（2）实现了套管头的压力级别在套管抗内压强度的范围之内。

5 可行性分析

5.1 现场实施分析

近10年来，在新疆境内曾经实施了多口非标准小井眼钻井工艺，采用Ф273mm表层套管，Ф193.67mm技术套管，Ф139.7mm完井套管，安全完成施工。但不足之处在于没有合适的套管头和适宜的封井器，井口使用转换短节将转换，安装Ф339.7mm套管头，连接35-35封井器。技术套管固井时，采用芯轴式悬挂器。

5.2 技术可靠性分析

（1）采用Ф273mm套管作为表层套管，28-42的单层套管头作为第一级套管头，用套管双公短节连接；安装28-70的升高两通、28-70封井器。套管头内部悬挂卡瓦的部位直径为Φ275-Φ276mm，下部直径为Ф250mm，中完时，坐入卡瓦式悬挂器，悬挂Ф193.67mm套管。

（2）割套管后，安装28-42的套管头第二级，进行注塑，提高承压能力。下部通孔直径为Φ172。完井时，坐入卡瓦式悬挂器，悬挂Ф139.7mm套管。

（3）割套管后直接安装70MPa或105MPa的采油树，注塑密封达到额定值，承受酸化压裂的高压。

6 结论与建议

（2）设置使用28-42套管头，使套管头的压力级别处于套管的抗内压强度范围内，提高了表层套管的井口控制能力，完井时能够承受酸化、压裂作业的高压作用。

（3）建议在中国石油集团公司层面进行讨论，形成小井眼钻井工艺技术规范，明确井口装置型号，简化井口装置系列，统一管理，规范执行。

[1]朱全兴.钻采工具手册[M].北京:科学出版社,2002.

[2]孙海芳，冯京海，朱宽亮，等.川庆精细钻井控压技术在NP23-P2009 井的应用研究[J].钻采工艺，2012，35（3）：1-4.