苏里格气田小井眼侧钻水平井钻完井技术研究与应用

1、苏里格气田小井眼侧钻水平井钻完井技术研究与应用王 龙 喻 晨 龚建凯 庄纯才（辽宁盘锦长城工程技术研究院 124010）摘要：苏里格气田是一个典型的“低压、低渗、低丰度”三低气藏，具有单井控制储量低，产量递减快的特点。目前仅苏10区就有90多口气井处于间开或关井状态，迫切需要借助于侧钻水平井技术来恢复长停井产能，延缓产量递减进程，提高油气采收率。长城钻探公司针对苏里格地区小井眼侧钻水平井的难点开展技术攻关，成功实施了苏里格地区第一口小井眼侧钻水平井S10-34-46CH 的钻井和裸眼分段压裂先导试验，取得了明显效果，具有一定的参考和借鉴意义。主题词：小井眼；侧钻水平井；“三低”气藏；随钻扩孔苏

2、里格气田是一个典型的“低压、低渗、低丰度”三低气藏，储层为冲积背景下的辫状河沉积体系，有效储层为辫状河砂岩沉积中的粗岩相带，储集砂体非均质性强，连续性较差，具有单井控制储量低，产量递减快的特点。如苏10区块2006年9月投产以来，经过三年多时间生产，部分井已进入低压低产阶段，而且随着开采时间的延长，低压低产井逐渐增多。 截止2010年底，该区块共有井306口，其中有90多口井处于间开或关井状态。因此，迫切需要借助于侧钻水平井技术来恢复长停井产能，延缓产量递减进程，提高油气采收率，降低油气开采综合成本。苏里格苏10区目的层岩性主要为灰色、灰白色含砾粗砂岩、不等粒砂岩与绿灰色、紫红色泥岩不等厚互层

3、，地层较复杂。直井井身结构设计采用两层套管结构，完井方式选择套管射孔完井（套管强度如表1）。从表中可以看出，该区域井较深（3300m以上），套管壁厚（9.17 mm），套管内径小(121mm。实施侧钻水平井需要解决的技术难点有：（1）开窗点深，套管壁厚，开窗难度大；（2）井眼小，泵压高，钻具的磨阻扭矩大，钻头加压困难，机械钻速低；（3）地层复杂，如延长组、纸坊组地层，含有灰色泥岩、浅红色泥岩；石盒子组地层含有灰黑色泥岩，水化分散强，易掉块，造成井下垮塌, 井眼不规则，井径扩大率较大；（4）目的层深，水平段长（500m以上），井眼轨迹精确控制难度大；（5）侧钻水平井需满足水平井分段压裂要求，对井

4、身结构、井身质量要求高；(6 分段压裂数多、要求施工规模大,施工风险也增大,给施工工具提出了更高要求。同时,一旦砂堵后砂埋入井工具,小井眼解卡打捞处理异常复杂。表1 套管强度校核表 套管程序表套 井段 (m 规 范 外径螺纹 (mm类型 短圆特殊一、小井眼侧钻水平井钻完井技术研究1、深井厚壁套管开窗技术1.1 开窗位置的选择开窗位置的选择，是确定从老井什么位置开窗、侧钻、造斜的工作。开窗位置与原井套管完好情况、地层岩性、工具造斜能力、开窗方式有关。开窗位置选择的是否正确，直接关系侧钻水平井的成败。以S10-34-46CH 试验井为例，开窗侧钻位置的选择根据地质要求的靶点，综合考虑老井套管接箍位

5、置、扶正器位置、井段封固质量、地层可钻性、地层复杂情况及井眼曲率等方面的因素综合考虑，确定了窗口位置3042m 。1.2开窗工具的研制针对苏10区侧钻开窗点深，3000m 以上，套管壁厚， 9.17 mm ，套管内径小。我们在常规工具的基础上进行改进，研制了高强度开窗铣锥和高强度导斜器，保证了开窗一次成功。（1）工具结构工具由上接头、铣锥体、铣锥头组成（结构如图1所示）。图1 高强度开窗铣锥（2）主要改进点：增加铣锥头硬质合金厚度；增加铣锥布齿密度。（1）工具结构工具由送入管、中心管、斜面、活塞、液缸、卡瓦等组成（结构如图2所示）。图2 高强度导斜器（2） 主要改进点：增加一套锁紧机构，采用一

6、套防旋转卡瓦，二套防移动卡瓦机械； 斜面采用35CrMo 以上材料，表面渗碳，淬火，HRC55。2、小井眼侧钻水平井轨迹控制技术侧钻水平井井眼轨迹控制技术是钻井施工的核心，并贯穿钻井全过程。小井眼侧钻水平井井身轨 迹控制工艺技术主要包括：钻具组合选用、影响轨迹控制因素的分析、测量技术、井底预测技术和实时综合分析技术等几个方面3、小井眼防磨减阻技术 1。在小井眼侧钻水平井钻井过程中，由于环空间隙小，钻具磨阻扭矩大，加压困难。为此，我们设计了专用钻杆防磨接头、新型滚子扶正器、液压加压器等辅助钻井工具，大大降低了钻具的磨阻和扭矩，提高了机械钻速。4、小井眼侧钻水平井钻井液技术苏里格地区钻探施工中，经

7、常出现井壁坍塌掉块、缩径等井下复杂情况。因此，小井眼侧钻水平井的特殊性对钻井液提出了更高的要求。小井眼钻井与常规尺寸井眼钻井的最大区别是环空间隙小，这就要求钻井液必须具有良好的流变性、抑制性和润滑性能，较低的固相含量，适中的触变性，合适的密度以及较低的失水和薄而致密、润滑性好的泥饼。我们选择了复合硅聚合物体系和钾盐聚合物体系进行室内对比试验，最终确定了苏10 区侧钻水平井钻井液体系为复合硅聚合物体系。5、随钻扩眼技术为保证压裂管柱的顺利下入，根据苏里格地层特点，考虑到水平段的油层以砂砾岩为主，胶结相对较为疏松，研制了侧钻水平井随钻扩眼工具（如图3），在常规偏心工具上进行了改进和完善：一是采用硬

8、质合金作为支撑，金刚石复合片作为切削齿，并在几何形状方面进行了合理的布置，以加强金刚石切削齿的切削能力，延缓切削齿发生破裂和磨损的时间；二是切削齿表面高度抛光，减小了剪切应力，改善了排屑能力；三是采用不同高度的刀翼，使切削过程很容易从领眼直径过渡到扩孔直径；四是切削齿分布在刀具的整个轮廓上，以使载荷分布均匀；五是采取和领眼钻头分体安装的两件式设计，对所使用的领眼钻具组合和钻头类型没有限制。该工具由于本身没有活动部件，避免了卡钻的危【】险2。 图3 随钻扩眼工具图钻具组合：单牙轮钻头+斜坡钻杆1根+井壁修整工具+斜坡钻杆+加重钻杆+普通钻杆；6、小井眼侧钻水平井分段压裂技术（以S10-34-46

9、CH 为例）6.1 前置液比例分析苏里格地区的储层特征，区域物性相对较好，水平段滤失比较大，而且该井的水平段较长，为预防砂堵，根据该井区现场施工和该井直井压裂情况，前置液百分比为40%。6.2注入排量3 根据工艺要求，采用油管注入方式压裂，设计排量为3.0m /min，施工时以此为指导，视泵注压力情况进行调整。6.3支撑剂根据苏里格地区常用的支撑剂使用情况，选用20-40目陶粒支撑剂，具体技术参数及数量见下表：表2 支撑剂技术参数 支撑剂名称中密度陶粒 粒径（mm） 0.4250.85 体积密度 3（g/cm） 1.76 真密度 3（g/cm） 3.24 破碎率(% 闭合应力52MPa 下8%

10、6.4 压裂工具的研制为了满足S10-34-46CH 侧钻水平井裸眼袋分段压裂的要求，我们对小井眼分段压裂工具进行了细节优化，对主要工具进行了国产化，主要有小尺寸裸眼封隔器、悬挂封隔器、低密度球系列、小直径三段分级压裂滑套系列等。二、现场应用1、施工简况1苏10-34-46CH 是长城钻探苏里格气田项目部部署的第一口5/2小井眼裸眼压裂侧钻水平井。4月17日开始进行裸眼定向钻进，6月3日定向钻进至3978.29m 时钻遇泥岩发生多次阻卡现象，决定提前完钻。6月18日下随钻扩眼工具扩眼、通井。6月22日下裸眼分段压裂管柱完井，完井结构如图4所示。 图4 S10-34-46CH完井结构图、效果评价

11、该井钻井周期60天，共用PDC 钻头10只，平均机械钻速为2.8m/h。虽然在钻进过程中出现了5次下钻阻卡事故，3次井漏事故，但都及时得到了处理，最终顺利完成了S10-34-46CH 小井眼侧钻水平井的先导试验。目前，该井日产气3万方，是邻近直井的3倍，取得了明显效果。据统计，截至2010年底，苏里格气田累计完井4015口，投产3634口，开井3081口，有653口井处于关井状态。该井的成功实施，对苏里格气田恢复长停井生产，延缓产量递减进程具有重要的参考和借鉴意义。三、结 论1、针对苏里格气田复杂地质条件下小井眼侧钻水平井难点进行攻关，形成了深井厚壁套管开窗技术、随钻扩眼技术、小井眼钻井液技术、小井眼祼眼分段压裂技术等钻完井技术，成功完成了S10-34-46CH 小井眼侧钻水平井的先导试验，对苏里格气田恢复长停井生产，延缓产量递减进程具有重要的指导意义。2、随钻扩眼技术的应用，解决了苏里格小井眼侧钻水平井钻进过程中出现的井眼