小井眼侧钻工艺及常见事故与消减

吴刚 信崇强 魏加强

摘 要：降低钻井工程成本，已成为油气田勘探开发的重要课题。对于进入开发中期油田，进行老井侧钻加深不仅可以降低钻井费用，还可以发现一些新的储量，有助于老油田稳产增产，因此小井眼钻井技术在80到90年取得了突破性进展，成为继水平井之后油气勘探开发中又一门热门技术。本文阐述了小井眼侧钻钻井技术的优点及风险，使大家有一个更清楚的认识。

关键词：小井眼；工艺技术；风险；钻井参数

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.20.062

1 小井眼的定义及优点

对于小井眼的概念，目前还没有一个确切的答案，不同国家和公司有不同的理解。目前，比较普遍认可的定义是：把90%的井身直径小于等于177.8mm（7in）或10%的井身直径小于等于152.4mm（6in）的定义为小井眼。小井眼有很多优点，如：可节约大量材料、减轻钻机负荷、可用小型钻机钻较深井，降低了钻井成本等。目前，国内外已将该项技术用于水平井、深井钻进，侧钻小井眼多分支水平井等。国内目前普遍使用小井眼钻井技术进行老井套管开窗侧钻，用于老油井挖潜增产（在7〞、5 1/2〞套管内开窗侧钻）。

2 小井眼钻井工艺技术介绍

2.1 小井眼钻井装备与工具

为了配合小井眼钻进，国内外开发研究了一系列适合小井眼钻井的配套设备，主要集中在钻进马达、固井、井控、取芯、小井眼水平井钻进等方面。目前专用于小井眼的钻机尚无统一标准，有顶部驱动小井眼钻机，有用连续管钻小井眼的，也有用修井作业机钻小井眼的（适用于较浅井），但大部分仍采用常规钻机钻小井眼。小井眼钻井设备配套要考虑到小井眼钻井的特殊性。由于小井眼使用的钻具、钻头直径小，流道面积小，而且环空间隙也小，泵压高，因此，要求钻井液泵能耐高压。另外，井控装备的配套要能满足小井眼钻井要求，固控设备的配套要比常规井高一级别等。

小井眼钻进采用井下动力钻具钻进较为多见。目前，有适合各种尺寸小井眼钻进的动力钻具，而且取得了较好效果，其直径在38.1mm～171.5mm之间，而且具有高、中、低转速，其抗温已超过200℃。

小井眼钻进钻头的合理选用是十分重要的。过去常使用单牙轮钻头钻进，单牙轮钻头的主要缺点是易发生牙轮事故，牙轮落井后易造成处理困难。经过多年改进，小井眼牙轮钻头的使用时间、机械钻速有了很大提高，但仍克服不了以上风险。目前在小井眼钻进中，只要地层岩性许可，普遍使用四刀翼的PDC钻头钻进。

2.2 钻具结构及钻井参数

2.2.1 增斜段及稳斜段常用钻具组合

120.6mm钻头+95mm动力钻具+88.9mm无磁钻铤（MWD）+88.9mm无磁承压钻杆+81mm加重钻杆+73mm钻杆。滑动钻进：钻压20-60KN，复合钻进：钻压20-40KN，转速40-50rpm，排量10-12 L/s。

2.2.2 通井钻具组合

120.6mm钻头+118mm螺旋稳定器+88.9mm螺旋钻铤+81mm加重钻杆+73mm钻杆。划眼参数：钻压20-40KN，转速40-50rpm，排量10-12L/s。

3 小井眼的风险及措施

3.1 小井眼钻井风险

小井眼侧钻井常见井下事故：卡钻、钻具事故和井控风险。

3.2 小井眼钻井风险消减技术措施

小井眼钻井的另一关键问题是要使用好钻具，严防钻具事故发生。由于受井眼条件限制，小井眼段使用的钻具直径小（3 1/2〞、2 7/8〞），其抗拉、抗扭强度低，稍有不慎就可能发生钻具事故。一旦发生钻具事故，在小井眼内处理十分困难，尤其是超深井小井眼，处理难度更大。因此，合理的使用钻具和优选钻进参数是保证小井眼钻井安全的重要措施，尤其要严格控制转盘扭矩和转速。由于小井眼受井眼条件限制，钻具组合较为复杂（大部分为复合钻具），又处于深井、超深井井段，宜采用小钻压，中、低转速钻进（在钻具组合中如使用2 7/8〞钻杆+3 1/8〞钻铤，钻压一般不超过30kn，转速一般不超过40rpm）。在钻进中要根据井下情况及时调整钻井参数，尤其是要根据转盘扭矩、岩性变化及时调整钻压和转速，以确保井下安全，并尽可能加大排量洗井，以满足携砂和冲洗井壁要求，减少井下复杂情况的发生。加强钻具管理，尤其要加强钻具探伤，严防钻具事故发生。

下钻时要分段循环钻井液，尤其是进入7″或5″尾管的开窗口后要特别注意，防止因下入过多造成开泵困难，甚至开泵不通。进入裸眼后，遇阻下压应不超过20KN。要以开泵循环、划眼的方法通过。起钻中遇卡，要以开泵循环、倒划眼的方法通过。上提不能超过原悬重100KN，严防因强提硬转引发井下事故。起下钻时必须严格控制速度，由于小井眼环空间隙小，要防止因抽汲或激动压力过大造成井下复杂情况，并注意按规定要求灌好钻井液。

小井眼定向井、水平井钻井工程施工中防卡是井下安全工作的重点。除以上所述防止钻具事故造成的卡钻外，防止粘附、压差卡钻、沉砂卡钻、键槽卡钻、缩径卡钻、坍塌卡钻、落物卡钻也是十分重要的。由于受井眼条件限制，水平井段发生卡钻后如用浸泡解卡剂和震击仍不能解卡，其处理是相当困难的。在钻进中要加强钻具活动、划眼。接单根前要大幅度活动钻具，井下情况正常后方可接单根，可以适当转动转盘。

注意岩屑返出情况。超深井大多为两层尾管井身结构。由于受泵压限制，小井眼钻进时排量低，造成岩屑上返困难，尤其是在大套管井段或是裸眼不规则井段，由于返速降低，易造成岩屑堆积或环空岩屑浓度增大。在钻进中要加强短起下钻，并在起下钻中采取分段循环清砂、钻进中注稠浆携砂等措施。当出现井下蹩钻、阻、卡时，在钻进中要加强循环、划眼，防卡钻事故发生。

除了采取必要的技术措施以外钻井液性能的合理选用也是十分重要的。如井下条件许可，选用低固相，甚至无固相钻井液，既可加快钻井速度，也能较好的解决井眼清洁、冲蚀和泥页岩坍塌问题。在塔里木油田山前地区小井眼普遍使用KCL-聚磺体系，对钻井液性能要求是增强钻井液抗高温性能，严格控制高温、高压滤失量，改善滤饼质量和流变性，增强防塌性、润滑性，用好固控设备，降低固相含量等。

做好小井眼钻井井控工作是保证小井眼钻井安全的关键。由于小井眼容積小，一旦发生油气侵，在相同的溢流量下，其上窜高度要比大井眼高得多。因此，控制溢流量是小井眼井控工作的关键。如发现溢流不及时，溢流量过大，极易造成井喷或井喷失控。由于小井眼使用的钻具、钻头直径小，流道面积小，环空间隙也小，因此，溢流压井时泵压高，压井风险大。另外，由于小井眼环空间隙小，起下钻时抽汲压力和激动压力大，极易诱发溢流或井漏。因此，搞好小井眼钻井井控工作是小井眼钻井安全工作的重点。

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