海洋钻井浅层侧钻施工实践与认识

王建民，方志学，王明(中国石油集团海洋工程有限公司钻井事业部，天津 300451)

0 引言

辽河油田XX井位于渤海湾盆地辽河滩海浅海海域，三开预探直井，设计井深4 500 m，完钻井深4 500 m，层位沙河街。

1 基础数据

该井采用三级套管结构，一开339.7 mm套管，封隔平原、明化镇、馆陶组地层，为下部安全钻进建立稳定的井口及井眼；二开244.5 mm套管封东营组地层；三开139.7 mm套管，按照地质设计要求套管完井[1]。井身结构图如表1所示。

表1 XX井井身结构

2 卡钻及事故处理经过

一开钻具组合(大钟摆)如下：

Φ444.5 mm钻头*0.42 m+730×630接头*1.22 m+631×630浮阀*0.79 m +Φ203 mm座键短节*0.85 m+Φ203 mm无磁钻铤(带承托环)*8.82 m+ Φ203 mm无磁钻铤*9.17 m+Φ438 mm扶正器* 1.73 m+Φ203 mm钻铤*27.51 m +631×520接头*1.1 m+Φ178 mm钻铤*28.14 m+Φ139.7 mm加重钻杆*138.87 m+Φ139.7 mm钻杆。钻井液体系：海水聚合物，钻井液密度1.05 g/cm3，粘度：33 s。一开钻进至334m，泥浆泵安全阀跳开造成停泵时间过长，环空沉砂堆积在扶正器处，造成卡钻。卡钻点地层及岩性：平原组散砂，岩性为粉砂、细砂岩。卡钻时示意图如图1所示。

图1 卡钻时示意图

多次尝试上提活动无效，进行测卡点和爆炸松扣作业，测得卡点160 m，从189 m处爆炸松扣成功，起出上部钻具，落鱼共计144 m，鱼顶位置187 m，落鱼组合如下：

Φ444.5 mm钻头*0.42 m+730×630接头*1.22 m+631×630浮阀*0.79 m+Φ200 mm MWD短节*0.85 m+Φ203 mm无磁钻铤* 8.82 m+Φ203mm无磁钻铤*9.17 m+Φ438 mm扶正器*1.73 m+ Φ203 mm钻铤*27.51 m+631×520接头*1.1 m+ Φ178 mm钻铤* 28.14 m+Φ139.7 mm加重钻杆*64.62 m。

3 侧钻作业

3.1施工难点

侧钻井段为444.5 mm井眼，上层导管鞋深130 m，鱼顶位置187 m，侧钻距离仅57 m。侧钻井段地质疏松，有大段流沙层，地层漏失情况严重。造斜率窗口窄，经过计算，造斜率低于1.6°/30 m，会在187 m触碰鱼头，造斜率超过1.8°/30 m，钻具侧向力超标[2]，后期施工存在钻组疲劳甚至断钻具风险。

3.2 施工风险

(1)侧钻失败回到老井眼；(2)侧钻过程中导管鞋处水泥环或老井眼水泥块脱落卡钻风险；(3)初期新井眼与老井眼之间轴线距离太近，造成中间夹壁墙倒塌。

3.3 侧钻前准备

组合通井钻具，通井至187 m，循环至井底干净后起钻，下光钻杆至187 m，注水泥塞(泵入前置液7.4 m3，泵入密度1.88 g/cm3水泥浆20.4 m3，顶替淡水0.82 m3，消耗水泥31 t)。候凝至水泥凝固，下钻探塞面，探得塞面位置159 m，修塞面至162 m，下光钻杆继续打水泥塞(注前置液12.3 m3，注平均密度1.88 g/cm3水泥浆30 m3，顶替0.7 m3，消耗水泥42 t)，候凝。下钻探塞面位置120.3 m，钻塞至133 m做承压实验，下压10 t，持续10 min，水泥塞不下移[3]。水泥塞示意图如图2所示。

图2 水泥塞示意图

为有效封固井下落鱼、防止新井眼垮塌，要求原井眼与侧钻新井眼之间有一强度及厚度均比较稳定的夹壁墙，要求夹壁墙厚度不小于原井眼直径的1.5倍。所以侧钻轨迹设计，在不考虑井眼扩大率的情况下，应保证落鱼顶位置的理论夹壁墙厚度不小于0.7 m。设计侧钻剖面数据如表2所示。

表2 侧钻剖面数据

考虑到地层松软，为增加钻具挠性，不接尾扶及螺旋钻铤以便提高侧钻成功率，侧钻钻具组合如下：

Φ444.5mm钻头*0.42 m+1.5°马达*9.75 m +731×630FV* 0.79 m+Φ203 mm座键短节*0.83 m +Φ203 mm无磁钻铤*18.72 m+ Φ203 mm钻铤*27.49 m+631×520接头*1.11 m+ Φ139.7 mm加重钻杆*56.10 m+Φ139.7 mm钻杆。

钻头水眼选用24 mm*3大水眼，主要依靠水力破岩。

3.4 侧钻施工经过

(1)在开始定向的立柱上标上刻度，每1 m标上1 m、2 m、3 m……，每10 cm分成10等份，每厘米严格按要求时间均匀送钻。马达高边与转盘面做标记，摆好造斜方位工具面，下钻过程中，锁死转盘，保证下入井内的钻具无转动，禁止旋转转盘上卸扣，并且在钻具上划竖线，一直延伸至开始侧钻施工造斜点；

(2)侧钻过程中，加入润滑剂，保证泥浆有较好的润滑性能，防止粘卡事故的发生，为侧钻成功提供有力条件；

(3)根据泥浆性能和井下情况，制定活动钻具时间，大概每定进30分钟活动钻具一次，防止卡钻，活动钻具时，将钻头提离井底，上提下放过程中严格控制速度，每次下放距离井底0.50米时，对准重力工具面以送钻方式缓慢接触井底，严禁遛钻、顿钻；

(4)保证转盘面以上约2个单根，必要时甩掉一个单根或者接上一个单根，以利于侧钻的成功；

(5)造台肩，当钻头下钻至井底时，钻杆画好记号，开泵不加压造台肩，降低排量至31 L/S，前3 m控时1 m/h以内；

(6)侧钻过程中，要求全程经过振动筛，从侧钻开始的第4m开始捞砂样观察岩屑返出情况，每包砂样做对比，标注捞样时间深度，形成文字材料，并注意查看小钻压钻进至砂样中岩屑含量达50%时，控时15～20 m/h，适当加大钻压，继续控制钻时至砂样中岩屑含量达100%，即完成侧钻出新井眼；

(7)正常钻井参数继续侧钻，并通过测量参数(井斜角、方位角，GT和BT值)计算验证已偏离原井眼，继续侧钻至夹壁墙厚度满足要求且避开落鱼完成侧钻；

(8)钻进过程中，随时进行井眼轨迹参数测量、计算、预测，以便及时调整钻井参数、钻井方式及正确地选择下一套入井的钻具组合。

4 结语

(1)泥浆泵安全阀在施工前必须进行检验并出具检验报告，如果必要需对安全阀内部配件进行检查、更换。更换结束后对安全设置压力进行实际测试，确保设定准确。同时，在施工中加强设备检查和保养，确保设备随时处于可用、好用状态；

(2)加强地质预测，提前制定针对性的技术措施。同时，加强对不可预见的风险进行识别和防范，并及时采取可行措施避免复杂情况发生；

(3)侧钻井筒的充分准备是侧钻成功的第一步，侧钻前一定保证井筒顺畅，水泥塞胶结强度足够，侧钻前做好承压试验；

(4)科学合理的施工方案是工程实施的基础；

(5)严细的现场管理，落实关键环节、工序的工艺技术措施是工程实施的关键；

(6)侧钻钻具组合的选择要依据地层情况，浅层地层松软必须减少钻组组合的刚性，以便提高侧钻成功率；地层松软毋需太大侧向力，摆好工具面依靠水力破岩即可；

(7)加强对浅层侧钻的研究，进一步扩大该技术在海洋表层侧钻中的应用。