小井眼侧钻技术在大港油田的应用与发展
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摘要：小井眼侧钻技术是油田利用老井提高采收率的重要措施。国内各油田竞相开展了此项技术的研究应用，已形成了一套完整的工艺技术，但在双层套管开窗、小井眼优快钻井、小井眼小间隙固井等关键技术上还存在问题。大港油田随着近几年市场工作量的增大，不断探索新型实用技术提高小井眼侧钻技术水平，通过对开窗工具的改造完善，顺利实现了双层套管开窗；通过改进钻头结构，完善钻头型号，适时应用大角度马达，完善定向钻进工艺措施等方法，提高了优快钻井水平；通过开发新型水泥浆体系、密度可调的隔离液，优选完井套管规格，进一步提高了小井眼小间隙固井质量。
关键词：小井眼侧钻；套管内开窗；优快钻井；小井眼小间隙固井技术
1 大港油田小井眼侧钻技术现状
1.1 开窗工具
大港油田177.8mm和139.7mm套管内开窗方式均主要以钻铰式复合铣锥，一次性完成开窗、修窗作业。2001年Weatherford公司在大港油田采用开窗铣鞋带西瓜铣，可以实现一次性开窗修窗，斜面为凹槽式设计，开窗铣鞋对导斜面不磨损因此开窗效率高、速度快，但施工费用较高。近几年随着双层套管开窗的增多，我们对钻铰式复合铣锥的顶部进行了钨钢颗粒加厚，使其直径由73mm加大至95mm，整体长度由0.95m加长至1.2m。
导斜器从原始简易的地锚固定式导斜器，经过改进，目前普遍采用卡瓦液压锚定式导斜器；双层套管开窗为确保导斜器固定牢靠，发展出了卡瓦液压双缸锚定式导斜器，而导斜面的硬度设计选择与2层套管中强度较大的那层套管相当。
导斜器前采用小直径陀螺测斜仪校正井眼轨迹，并确定导斜器斜面方位。
1.2 开窗侧钻程序
选井-套管内通井，清洗井筒-注水泥封堵老井眼-套管刮削-套管试压-下导斜器，定向-固定导斜器-开窗修窗-试钻-裸眼钻进-测井-下套管、固井-测声幅、井筒试压完井-射孔投产。
1.3 井眼轨迹控制与优快钻井
小井眼裸眼侧钻钻进时，定向钻具外径尺寸小、柔性大、抗扭转变形能力弱、抗地层力的能力弱，钻井参数、地层等因素对井眼轨迹控制效果非常敏感，通常在某些井段，无法用常规经验判断控制效果，只能加强实时检测来确定。
常规钻具结构为：
A:造斜钻具组合：￠120.6mm单牙轮钻头＋￠95mm单弯马达＋止回阀＋定向接头＋￠89mm无磁钻铤（内装MWD仪器）＋￠78.6mm加重钻杆＋￠73mm钻杆
技术参数：WOB:10-20KN Q:8-10l/s R:马达转速
B:稳斜钻具组合：￠120.6mm钻头＋￠118mm稳定器＋止回阀＋￠105mm短钻铤＋￠118mm稳定器＋￠89mm无磁＋￠78.6mm加重钻杆＋￠73mm钻杆
技术参数：WOB:20-50KN R:70－80rpm Q:9-12l/s。
单弯螺杆是各油田小井眼侧钻控制井眼轨迹普遍采用的井下工具，现场使用以95mm的5、7、9头螺杆居多，大多是3级马达；过去大港油田侧钻受井身质量（主要是狗腿角控制）影响，单弯螺杆角度基本选择1.25°，这就造成了滑动钻进井段较长，工具面需要多次调整，遇到硬质地层造斜率低，机械钻速低等问题，近几年，我们通过优化轨迹剖面，适当增大了全角变化率，单弯螺杆角度基本选择了1.5°和1.75°，这样就有效的缩短了滑动钻进井段，相应增长了复合钻进井段，起到了提高机械钻速的作用。在工艺上为保证井身质量采用了短井段、勤调整、小调整和复合钻进等措施，有效控制了井眼曲率变化，提高了机械钻速。应用中1.75°单弯螺杆复合钻进有别断螺杆的风险，使用时要注意。
1.4 钻头选择
小井眼钻头选型范围狭窄，主要是单压轮钻头和PDC钻头，经过现场不断应用，PDC钻头与螺杆钻配合，受螺杆扭矩小的影响，对钻压较敏感，当钻压不合适时容易造成工具面漂移或进尺缓慢，另外，PDC钻头对地层适应性差，造成机械钻速较单压轮钻头低，近几年已基本不使用该类型钻头了。
单压轮钻头经过不断发展已逐步系列化了，实践证明，单压轮钻头适于小井眼定向滑动钻进和复合钻进，水平钻进也能适用，目前大港油田小井眼侧钻钻头首选单压轮钻头。
1.5 泥浆体系选择
钻井液的性能对井壁的稳定、井眼清洁、减阻防卡、防漏堵漏和油气层保护等方面有着重要的作用。大港油田套管开窗侧钻井经过多年的研究摸索和现场应用，基本上形成了几套比较成熟的钻井液体系，如聚合物泥浆体系、抑制性泥浆体系、硅基防塌泥浆体系、硅酸盐体系等；侧钻水平井泥浆性能要求除要具有侧钻定向井要求的泥浆性能外，还要具有更好的性和携砂能力，大港油田采用有机正电胶泥浆体系。
2 提高小井眼固井质量的举措
大港油田小井眼固井关键瓶颈是环空间隙小，造成循环压耗大，注水泥过程中更容易发生漏失和水泥浆窜槽现象；另外，水泥环薄，水泥石强度无法保证。为解决上述问题，曾试图通过扩眼来增大环空间隙，达到提高固井质量的目的，但效果不理想，主要原因是扩眼工具不成熟卡钻风险大，扩出的井眼受地层可钻性影响大，容易出现“糖葫芦”井段，另外扩眼机械钻速慢，油气层浸泡时间长，不利于油气层保护；为此重点在水泥浆体系、管材尺寸、套管居中等方面进行了改进，效果较好。
2.1 优化水泥浆体系
小井眼固井水泥浆体系性能要求：密度可调、具膨胀性、低虑失量、零析水、流变性好、触变性强。大港油田目前研制开发了三种不同性能的水泥浆体系，应用效果较好。
（1）纤维微膨胀水泥浆体系配方：油井水泥+BCE-200S防漏增韧剂+BXF-200L降失水剂+CF40S分散剂+G603高效消泡剂+BXR-200L中温缓凝剂
（2）低密高强度水泥配方：油井水泥+BCE-200S防漏剂+漂珠减轻增强材料BXE-600S+降失水剂+分散剂+消泡剂+缓凝剂。
（3）胶乳防窜水泥浆体系配方：油井水泥+BCE-200S防漏剂+BXE-600S+BXF-200L降失水剂+CF40S分散剂+高效消泡剂+BXR-200L中温缓凝剂+胶乳
以上三种水泥浆体系基本满足了大港油田各类地质特点的固井需要，另外针对清水隔离液暴露出的密度低、易漏失、不利于平衡压力、隔离效果差等问题，开发了BCS系列隔离液作为小井眼小间隙固井专用隔离液，基本组成为：由BCS-020S悬浮剂、BCS-021L稀释剂和BCW-600S加重剂组成。密度可以在1.0-1.9g/cm3之间可调。
2.2 套管管材选择及居中
通过对国外小井眼完井状况的调研得知，英国的BP公司在Plungar油田所钻的43/4"井眼（φ120.65mm钻头）完井所用套管为37/8"（φ96.875mm套管）。国内胜利高原公司针对φ139.7mm套管内侧钻完井要求，开发了33/4"（Φ95.25mm）非标套管。较过去广泛采用的φ101.6mm无接箍套管套管相对降低了水泥浆上返摩阻及地层承压，增大了环空间隙；另外，该类型套管带接箍更便于弹性扶正器安装，利于提高套管居中度。
3 大港油田小井眼侧钻发展方向及建议
小井眼侧钻技术发展的关键是在保证井身质量合格的前提下，尽量提高机械钻速，另外要不断提高小井眼小间隙固井质量。
（1）完善小井眼提高机械钻速的配套技术，重点开发抗研磨能力强的单压轮钻头，满足硬质地层提速需要。不断提高井眼轨迹控制水平，试验应用液力加压器、减阻接箍等钻井辅助工具，提高侧钻机械钻速。
（2）继续完善小井眼钻井液体系，针对小井眼钻井特点，加强钻井液日常维护水平，保持钻井液具有良好的剪切稀释性、性和携砂能力，要注意加强钻井液的防漏性能，因为在相同地层中小井眼井漏几率是常规井眼的几倍或几十倍。
（3）随着小井眼侧钻不断向长裸眼、复杂轨迹方向发展，小井眼小间隙固井难度不断加大，要不断加大小井眼小间隙固井工艺研究力度，重点研究如何进一步提高水泥浆顶替效率的方法，试验微台阶扩孔、延迟固井、震动固井等新技术，试验应用膨胀管悬挂器和封隔器式悬挂器，解决水泥浆初凝失重造成的油气水上窜。