小井眼钻井技术推广应用

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摘 要：随着钻井科学技术的飞速发展，传统的井身结构已不能满足人们对钻井提速提质的迫切要求，小井眼技术在国际上已经有50多年的发展历史，小井眼技术可降低勘探风险以及勘探成本；对于进入开发中期油田，进行老井加深或侧钻，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，提高最终采收率。80年代以后小井眼钻井的迅速兴起主要出于以下几个目的：小井眼钻井的初期投资较小，包括使用较小的钻机、较小的井场、较细的管材、较少的水泥及钻井液和燃料、较少的搬运费、较少的劳动费用。减少钻机钻柱重量就是减少钻机租用费，而减少井眼容积就是减少泥浆、水泥及套管费用。用小井眼钻井技术在普通井眼里加深钻井，可大大节约成本；小井眼的修井成本较低，射孔、暂时性与永久性堵塞、提捞、抽吸、固井及套管泄露修理都可用钢丝电缆起下工具；小井眼完井不论是单层完井还是多层完井都是平行完井，故可防止邻近井的泄露；小井眼开发较便宜。

关键词：小井眼 钻井技术 研究 推广 应用

一、前言

胜利油田号称“地质大观园”，断层纵横，构造复杂，老油田、老区块已进入开发中后期，为了进一步提高采收率、降低钻井成本，在同一区块儿，多打井、打小井眼井，一方面可以加大开发的力度、进一步提高产量，另一面可以大大节约钻井成本，并减小对资源的浪费和对环境的污染，其经济效益、社会效益不可估价。

2002年在具有“低压、低渗、低产”特点的苏里格气田应用了小井眼钻井技术，钻进井段500-3450m。胜利油田一直没有停止对小井眼钻井技术研究的步伐，最近几年在垦东、孤东、陈庄、沾35区块，已陆续完成10多口φ152.4mm尺寸井眼的气井钻探工作。

通过学习国内的小井眼钻井技术专题，研究和分析近几年来施工的小井眼钻井技术，根据井身结构、套管层序、钻头类型和钻杆尺寸来研究钻井参数和水利参数，并通过一两口井的实验，得出合理的参数设计。借助钻柱力学理论模型和常规井眼的钻具结构，研究适合所钻尺寸的小井眼的增斜、稳斜、降斜钻具结构，并制定相关的技术参数。根据小井眼的井眼尺寸、环空容积、钻具尺寸及钢级，研究小井眼常见事故的处理方法和相关工具。

二、小井眼钻井技术

通过研究和分析近几年来施工的小井眼井情况，根据井身结构、套管层序选择钻头类型和合适的井下专用工具。借助钻柱力学理论模型和常规井眼的钻具结构，研究适合小井眼井各井段钻具结构，并制定出相关的技术参数。最终形成了小井眼井优快钻井技术模式。项目实施以来共施工各类小井眼井13口，其中桩606区块集中实施8口井，全部达到了优质高效的目的。

1.二开设备配套

选用ZJ30L 钻机。为机械统一驱动钻机，采用液力传动、链条并车方案。两台C12V190ZLP 柴油机与Y0ZJ750- 2 偶合正车减速箱组成的动力机组，由万向轴驱动一台SL3NB-1300 泥浆泵及绞车。钻台高6 m底座空间满足小井眼井井控装置配套要求，绞车布置于后台底座上，钻机井架为K 型井架，井架采用低位安装、整体起升方式。灵活方便占地面积小，较适合小井眼井施工。另又配套了20型网电钻机。

2.井身结构确定

针对桩606区块地质特征，同裸眼井段存有多套压力系数相差大的地层，为有效解决钻井中可能出现的复杂情况，加快钻井速度、节约钻井投资，能够保证安全钻井井控的前提下，对表层套管进行优化采用φ339.7mm 表层套管，二开采用φ311.2mm钻头下入φ244.5mm 技套，下深封过馆陶组，改为二开采用φ241.3mm钻头下入φ193.7mm 技套，下深封过沙三下以上的断层；既保证安全钻井的需要，又能满足后期采油作业的要求，同时降低了钻井综合成本，达到高效开发的目的，有效解决井漏、井涌并存的难题，并使完井套管管柱变形率大大降低。

对于三开深井，把二开井眼由311.2mm减小为241.3mm，技套由244.5mm减小为193.7mm，三开井眼由215.9mm减小为165.1mm，完井套管由139.7mm减小为127mm，以达到减少投资，节约成本的目的。

3.优选钻头及钻具配套

3.1在定向段选用Ф165. 1mm 三牙轮钻头，定向工具及仪器的工作相对稳定，有利于定向段的轨迹控制。在增斜后期或稳斜段选用PDC 钻头，钻穿多层系地层以提高机械钻速，达到经济钻井的目的。

选用了适用于小井眼钻井的P4222MJD -165. 1mm 型专用PDC 钻头、该钻头适合于小钻压、高转速、软到中硬地层，提高机械钻速和钻头寿命，2000 m 左右的井可以一趟钻完成进尺。

针对浅井的地层特点选用了专用的牙轮钻头，型号为Ф165mm HJ437G，该种钻头适合于低抗压强度、高可钻性软地层及有较硬夹层的中软地层。

3.2选用了Ф130mm 5LZ130S7Y-6 型大扭矩的动力钻具，比原来的Ф120mm 动力钻具长度增加20%，扭矩增大40%，使用寿命长。

3.3开发了与钻铤、单弯螺杆钻具配套的不同尺寸的扶正器，适合Ф165.1mm 的井眼尺寸，直井段用Ф158mm 扶正器，稳斜段用Ф143mm 扶正器。

3.4采用Ф101.6mm钻杆，减小了钻具内压耗，提高环空返速，在相同泵压的情况下提高钻头压降91%以上，大大提高了水力利用率，提高机械钻速。

4.小井眼井优快钻井模式

4.1直井段钻井为提高钻速采用PDC钻头加双驱复合钻进技术。

4.2定向段、稳斜段采用四合一钻具结构一趟钻完成：

φ165. 1mmPDC 钻头+φ130mm 单弯动力钻具× 1. 25° +φ143mm 扶正器+φ120mm 无磁钻铤+ MWD 短节+φ88. 9mm 加重钻杆×24 根+φ101.6mm 钻杆。

施工钻进参数： 钻压20～40 kN，泵压18～20 MPa，排量14～16 L /s。

5.小井眼钻井液技术

5.1一开阶段

钻井液配方为预水化膨润土浆+ 清水+ 0. 5% Na2CO3 +0. 1% HV - CMC。

钻井液维护处理要点： 完钻前使用HV - CMC 将钻井液黏度提至40 s 以上，然后大排量洗井，循环充分后起钻，确保表层套管顺利下入井底，固井时水泥返至地面。

5.2二开直井段

钻井液配方： 一开钻井液基础上+ 0.3%～0.5%PAM + 0.5% 铵盐。添加剂为烧碱、降失水剂、防塌剂、双膜承压处理剂、重晶石等。

钻井液维护处理要点：明化镇井段钻井液的失水适当放开，保持较低的固相含量（密度1.05～1.08），聚合物含量充足，提高钻井液的抑制性，使上部井眼具有一定的扩大率，保证不出现糊井眼、起下钻困难现象。根据现场设备的配套情况，二开开始使用双路循环钻进。钻至定向造斜点之前200～300m 改小循环钻进。

5.3斜井段

此段钻进维持钻井液中大、中小型聚合物的合理搭配，强化防塌措施。采用聚合物钻井液体系，配合沥青质类封堵防塌剂对易坍塌地层进行有效的封堵。定向井段保持原油含量在8%-10%，满足钻井液的性。

钻井液配方： 上部井段钻井液+0. 5% NaOH + 0. 3%～0.5% PAM + 0. 5% 铵盐+0.5%-1%聚合物降失水剂+2%～ 3% 褐煤防塌降失水剂+2%～3%沥青防塌降失水剂 +8% 原油+加重剂。

钻井液维护处理要点：提高钻井液滤液的整体抑制性，保持钻井液中不同分子量的聚合物合理搭配。使用高分子防塌降失水剂、双模承压处理剂起到化学固壁提高井壁承压能力作用，注意改善钻井液流变性，防止目的层井段的井眼扩大率超标。

三开钻井液（斜井段）主要钻井液（高温高密度）性能的控制

三、现场应用

在统计的13 口井中，其中3 口是直井，其余都是小井眼定向井地层均为沙三、沙四段。其中最大井深为3930 m，平均井深3498m，累计小井眼进尺4591m，平均机械钻速2.5m/h。完成的小井眼井身质量、固井质量合格率均达100%，并创出了多项区块和油田技术经济新指标。2012 年10 月7 日，完成的桩606-斜11 井，小井眼平均机械钻速达5.26 m/h，达到与常规井眼相当的钻井速度。所有完成区块的机械钻速同比提高20%以上。

四、结论

1.随着油田的勘探开发进入中后期，小井眼钻井成为降低钻井成本的一种重要手段，小井眼技术成为一种发展趋势。

2.小井眼技术推广应用的技术关键在于有通过综合配套，才能充分发挥小井眼钻井的优势。

3.小井眼钻井技术的发展表明其配套钻井技术是可行的，在经济方面也是成功的。

4.小井眼水力参数有待进一步优化研究，以进一步提高水力利用率，提高小井眼机械钻速。

5.研制101.4mm直径加重钻杆以利于进一步优化钻具结构和水力参数。

参考文献

[1]袁秀玲，陈志明，樊珍；气体通过小间隙泄漏量的计算模型[J]；流体机械；1993年03期.