悬空侧钻技术在苏里格气田的应用与分析

徐红国，简泽林，李全祺

（1.中国石油渤海钻探工程公司定向井分公司，天津大港300280；2.中国石油渤海钻探工程公司井下作业分公司）

悬空侧钻在苏里格气田三开井中应用比较多，而且成功率也颇高。一般在三开后（在气层里）的大段碳质泥岩钻进过程中可能会出现井下复杂情况，这时需要重新找层（河相沉积能形成多层产层）。为缩短钻井周期、简化施工工序、避免因打水泥塞污染产层及钻井液、打水泥塞侧钻后掉水泥块易造成的井下复杂等原因，倡导进行悬空侧钻。顾名思义，悬空侧钻就是在不打水泥塞的情况下侧钻出另外一个合符要求的新井眼，它与打水泥塞侧钻相比优点显而易见，但这同时给定向井施工提出了严峻的挑战。

1 侧钻点与钻具的选择

1.1 常规水平井侧钻点的选择

（1）侧钻点尽量选择在井斜、方位朝侧钻要求相反方向变化的层段，或转动钻进的井段。

（2）侧钻点一定选择在砂岩层段，杜绝在泥岩段悬空侧钻。

（3）侧钻点尽量选在距技术套管鞋30～50 m附近，这样可以尽量消除水平段所造成的钻具托压，充分提高悬空侧钻的成功率；（水平段钻进200～300 m出层，若再退回到技套附近侧钻太浪费井段，应重新考虑侧钻点）。

（4）侧钻点的选择要充分考虑侧钻成功后起下钻井眼通畅的问题。

1.2 分支水平井侧钻点的选择

（1）首先考虑侧钻点附近的井眼状况，井下情况应该正常，无掉块和垮塌，钻具上提下放的摩阻较小。如果选定的侧钻点摩阻较大，先循环划眼处理，摩阻正常后侧钻；如果摩阻降不下来，要重新选择侧钻点。

（2）侧钻点应位于气层的中上部，该点的井斜最好高于地层倾角，如果低于倾角1～2°以上，应放弃该点，另选侧钻点。

（3）侧钻点以下10 m，主井眼的井斜应是增斜或稳斜，避免选在降斜的井段；主井眼的方位变化不能与侧钻的分支井眼方位一致。

1.3 侧钻钻具结构的选择

（1）牙轮钻头（保证使用60～80 h）＋1.25°～1.5°螺杆（建议单扶）＋无磁钻铤（钻具的刚性越大越有利于提高造斜率）＋正常使用的钻具。

（2）侧钻PDC钻头＋1.25°～1.5°螺杆（建议单扶）＋无磁钻铤＋正常使用的钻具。

（3）建议：井斜低于90°时使用牙轮钻头可能效果要好一些，井斜高于90°时（若侧钻段增斜不明显的话）使用牙轮钻头可能效果要差许多，尤其在粗砂岩、致密性砂岩地层悬空侧钻时，152.4 mm牙轮钻头（加强型）侧面梆子轴承密封处的磨损较为严重，甚至油杯处都会遭到破坏，严重影响牙轮钻头的使用寿命，并危及悬空侧钻的成功率。

（4）侧钻PDC有着牙轮钻头无法比拟的优势，从悬空侧钻的效果看，其信赖程度不低于牙轮钻头，常配合1.5°单扶螺杆使用；配合1.25°单扶螺杆只要控制好速度，侧钻效果也非常好。

2 悬空侧钻施工技术

2.1 施工要求

（1）拉槽造台阶阶段（持续时间10～24 h）。下钻至设计侧钻点做好方入标记，然后开始上提下放，活动范围10 m左右，将钻柱中的扭力释放，工具面角摆到150°开始拉槽，拉槽时按正常钻进速度下放，下放时间约为15～20 min；拉槽完放置侧钻点处造台阶5～10 min后可微量下放，下放速度以5～6 h／m为原则；造台阶约20～30 min后拉槽。

（2）造台阶拉槽阶段。进尺2.0～7.0m，以造台阶为主，拉槽距离缩短为最后的1.00～2.00m，拉槽时还按第一阶段的速度下放，拉槽的主要目的为修正造台阶井段；钻柱拉槽完放置造台阶处5～10 min后继续微量下放，下放速度以3～5 h／m为原则；造台阶约1小时左右后拉槽。

（3）侧钻阶段。进尺7.0～16.0m，进入此阶段时需要验证侧钻成果，停泵试验台阶承压能力，101.6 mm钻具下放0.4～0.5 m后钻压应该有60～80 kN；验证成果后可正常滑动钻进，钻压一般控制在10～20 kN；悬空侧钻总计完成16.00m左右时，应该测到侧钻效果了，可复合钻进半根钻杆进一步确定侧钻效果。

（4）悬空侧钻的一般降井斜侧钻时相对容易，在摆放工具面时要特别注意，摆工具面一定要带有30°左右的方位降斜，目的：①悬空侧钻成功后起下钻防止导入新眼，有效减少夹壁墙的垮塌；②侧钻时尽量缩短螺杆近钻头扶正器受力点的井段，努力提高侧钻成功率。

（5）在遇到要求增斜悬空侧钻井时，侧钻相对困难一些，在摆放工具面时要特别注意，要带有30°左右的增斜扭方位，目的：①悬空侧钻成功后保证起下钻井眼顺畅；②侧钻时尽量缩短螺杆近钻头扶正器受力点的井段，努力提高侧钻成功率；③侧钻8.00～10.00m且停泵后能吃住60～80 kN钻压时，适时将工具面调整至全力扭方位，侧钻16.00m左右确定悬空侧钻成功后再次将工具面调整至30°增斜扭方位。

（6）在比较符合实际的情况下，设计造斜率尽量稍大，一般在6°／30m左右，但要防止因实际造斜率过高不能满足地质要求。

2.2 施工注意事项

（1）悬空侧钻可供选择的侧钻点一般很有限，符合既是砂岩、与侧钻要求相反方向的井斜方位（或稳斜段）又要减少损失产层段等诸多要求井段不是很多，一般选在距技术套管鞋50 m左右悬空侧钻的井居多。

（2）如果悬空侧钻第一次失败，并且具体判断不清在何处失败，还在原侧钻点侧钻的话，形成新的有效台阶将十分困难，侧钻的成功率将会受到很大的影响，即使成功也会对侧钻设计的造斜率造成较大影响。

（3）悬空侧钻点距技术套管鞋距离越远，侧钻时越易产生托压，这将严重影响悬空侧钻的成功率。重新选择侧钻点极有可能使侧钻点向下移，远离技术套管鞋。

3 悬空侧钻操作步骤

以苏48－19－64H2井为例，该井三开水平井段侧钻剖面设计见表1。

表1 苏48－19－64H2三开水平段侧钻剖面设计

苏48－19－64H2井在三开水平段钻遇较长泥岩段造成井下复杂后，为缩短钻井周期，简化施工工序，决定在斜深4339.79 m、垂深3 581.52 m、水平长度534 m后，在水平段实施悬空侧钻作业。悬空侧钻技术在苏里格气田三开井水平段实施难度较大，具体操作说明如下。

（1）侧钻钻具组合：152.4 mmDM565DT＋127 mm1.25°单扶单弯＋121 mm 浮阀＋121 mm 专用无磁钻铤＋133 mm防磨接头＋121 mm接头＋101.6 mmHWDp 1根＋101.6 mm18°斜坡 Dp 45根＋101.6 mmHWDp 44根＋101.6 mm18°斜坡Dp若干。

（2）在使用牙轮钻头侧钻时，选用较小排量的泥浆泵，比正常钻进时的排量小2 L／s左右，以便降低螺杆转速，延长钻头的使用寿命；侧钻时由于钻具相对静止时间较长，务必将钻井液性能处理好，减少托压现象，减轻悬空侧钻时对所形成的台阶及台阶所承受钻压判断的干扰。

（3）下钻至侧钻点处开泵正常后，将工具面放置在210°～230°处（带着方位侧钻为的是侧钻成功后下钻时井眼的通畅），开始造台阶（第一次在侧钻点压住刹把30分钟左右）拉槽侧钻；先在3844.00m处压住刹把造台阶20～30 min，然后在锁死转盘钻柱不转动的情况下开始拉井壁5.00～10.00m，拉槽下放时间一般控制在20 min左右，上提及下放钻具时尽量放慢速度，均匀操作，以提高拉槽效果。

（4）最初的造台阶及拉槽应该以拉槽为主，钻柱尽量不要下放，一般持续约20 h以上（依据地层特性而定），平均拉槽每30 min一次，拉槽完后把钻柱放到原位置压住刹把5～10 min才可以微量下放（笔者认为：微量下放要比拉槽所产生的台阶质量、效果稍好一些，拉槽兼有修整并加强微量下放所形成台阶的作用）。

（5）根据井上造台阶及拉槽的情况，以及拉槽侧钻返出的岩屑状况，可调整造台阶与拉槽的时间比例，拉槽周期可延迟至1小时一次，正常进行稳定的侧钻作业时，尽量少活动钻具，以免破坏夹壁墙；侧钻时严格按照定向井工程师要求的工具面控时钻进，均匀送钻，预计侧钻定向20.00m左右完成侧钻施工，20.00m后可复合钻进查看效果；复合钻进时转盘转速降至最低，防止转动钻进时使 夹壁墙破坏严重。

（6）如侧钻使用的是三牙轮钻头，施工过程中注意钻头使用情况，当滑动过程中出现工具面不稳的情况，就说明钻头寿命已到，此时就必须起钻换钻头；侧钻完成后进入正常施工阶段时，每次起下钻到侧钻点时一定要控制起下钻速度，禁止在侧钻点开泵划眼。