1、蘇里格氣田小井眼側鉆水平井鉆完井技術研究與應用王 龍 喻 晨 龔建凱 莊純才（遼寧盤錦長城工程技術研究院 124010）摘要：蘇里格氣田是一個典型的“低壓、低滲、低豐度”三低氣藏，具有單井控制儲量低，產量遞減快的特點。目前僅蘇10區就有90多口氣井處于間開或關井狀態，迫切需要借助于側鉆水平井技術來恢復長停井產能，延緩產量遞減進程，提高油氣采收率。長城鉆探公司針對蘇里格地區小井眼側鉆水平井的難點開展技術攻關，成功實施了蘇里格地區第一口小井眼側鉆水平井S10-34-46CH 的鉆井和裸眼分段壓裂先導試驗，取得了明顯效果，具有一定的參考和借鑒意義。主題詞：小井眼；側鉆水平井；“三低”氣藏；隨鉆擴孔蘇

2、里格氣田是一個典型的“低壓、低滲、低豐度”三低氣藏，儲層為沖積背景下的辮狀河沉積體系，有效儲層為辮狀河砂巖沉積中的粗巖相帶，儲集砂體非均質性強，連續性較差，具有單井控制儲量低，產量遞減快的特點。如蘇10區塊2006年9月投產以來，經過三年多時間生產，部分井已進入低壓低產階段，而且隨著開采時間的延長，低壓低產井逐漸增多。 截止2010年底，該區塊共有井306口，其中有90多口井處于間開或關井狀態。因此，迫切需要借助于側鉆水平井技術來恢復長停井產能，延緩產量遞減進程，提高油氣采收率，降低油氣開采綜合成本。蘇里格蘇10區目的層巖性主要為灰色、灰白色含礫粗砂巖、不等粒砂巖與綠灰色、紫紅色泥巖不等厚互層

3、，地層較復雜。直井井身結構設計采用兩層套管結構，完井方式選擇套管射孔完井（套管強度如表1）。從表中可以看出，該區域井較深（3300m以上），套管壁厚（9.17 mm），套管內徑小(121mm。實施側鉆水平井需要解決的技術難點有：（1）開窗點深，套管壁厚，開窗難度大；（2）井眼小，泵壓高，鉆具的磨阻扭矩大，鉆頭加壓困難，機械鉆速低；（3）地層復雜，如延長組、紙坊組地層，含有灰色泥巖、淺紅色泥巖；石盒子組地層含有灰黑色泥巖，水化分散強，易掉塊，造成井下垮塌, 井眼不規則，井徑擴大率較大；（4）目的層深，水平段長（500m以上），井眼軌跡精確控制難度大；（5）側鉆水平井需滿足水平井分段壓裂要求，對井

4、身結構、井身質量要求高；(6 分段壓裂數多、要求施工規模大,施工風險也增大,給施工工具提出了更高要求。同時,一旦砂堵后砂埋入井工具,小井眼解卡打撈處理異常復雜。表1 套管強度校核表 套管程序表套 井段 (m 規 范 外徑螺紋 (mm類型 短圓特殊一、小井眼側鉆水平井鉆完井技術研究1、深井厚壁套管開窗技術1.1 開窗位置的選擇開窗位置的選擇，是確定從老井什么位置開窗、側鉆、造斜的工作。開窗位置與原井套管完好情況、地層巖性、工具造斜能力、開窗方式有關。開窗位置選擇的是否正確，直接關系側鉆水平井的成敗。以S10-34-46CH 試驗井為例，開窗側鉆位置的選擇根據地質要求的靶點，綜合考慮老井套管接箍位

5、置、扶正器位置、井段封固質量、地層可鉆性、地層復雜情況及井眼曲率等方面的因素綜合考慮，確定了窗口位置3042m 。1.2開窗工具的研制針對蘇10區側鉆開窗點深，3000m 以上，套管壁厚， 9.17 mm ，套管內徑小。我們在常規工具的基礎上進行改進，研制了高強度開窗銑錐和高強度導斜器，保證了開窗一次成功。（1）工具結構工具由上接頭、銑錐體、銑錐頭組成（結構如圖1所示）。圖1 高強度開窗銑錐（2）主要改進點：增加銑錐頭硬質合金厚度；增加銑錐布齒密度。（1）工具結構工具由送入管、中心管、斜面、活塞、液缸、卡瓦等組成（結構如圖2所示）。圖2 高強度導斜器（2） 主要改進點：增加一套鎖緊機構，采用一

6、套防旋轉卡瓦，二套防移動卡瓦機械； 斜面采用35CrMo 以上材料，表面滲碳，淬火，HRC55。2、小井眼側鉆水平井軌跡控制技術側鉆水平井井眼軌跡控制技術是鉆井施工的核心，并貫穿鉆井全過程。小井眼側鉆水平井井身軌 跡控制工藝技術主要包括：鉆具組合選用、影響軌跡控制因素的分析、測量技術、井底預測技術和實時綜合分析技術等幾個方面3、小井眼防磨減阻技術 1。在小井眼側鉆水平井鉆井過程中，由于環空間隙小，鉆具磨阻扭矩大，加壓困難。為此，我們設計了專用鉆桿防磨接頭、新型滾子扶正器、液壓加壓器等輔助鉆井工具，大大降低了鉆具的磨阻和扭矩，提高了機械鉆速。4、小井眼側鉆水平井鉆井液技術蘇里格地區鉆探施工中，經

7、常出現井壁坍塌掉塊、縮徑等井下復雜情況。因此，小井眼側鉆水平井的特殊性對鉆井液提出了更高的要求。小井眼鉆井與常規尺寸井眼鉆井的最大區別是環空間隙小，這就要求鉆井液必須具有良好的流變性、抑制性和潤滑性能，較低的固相含量，適中的觸變性，合適的密度以及較低的失水和薄而致密、潤滑性好的泥餅。我們選擇了復合硅聚合物體系和鉀鹽聚合物體系進行室內對比試驗，最終確定了蘇10 區側鉆水平井鉆井液體系為復合硅聚合物體系。5、隨鉆擴眼技術為保證壓裂管柱的順利下入，根據蘇里格地層特點，考慮到水平段的油層以砂礫巖為主，膠結相對較為疏松，研制了側鉆水平井隨鉆擴眼工具（如圖3），在常規偏心工具上進行了改進和完善：一是采用硬

8、質合金作為支撐，金剛石復合片作為切削齒，并在幾何形狀方面進行了合理的布置，以加強金剛石切削齒的切削能力，延緩切削齒發生破裂和磨損的時間；二是切削齒表面高度拋光，減小了剪切應力，改善了排屑能力；三是采用不同高度的刀翼，使切削過程很容易從領眼直徑過渡到擴孔直徑；四是切削齒分布在刀具的整個輪廓上，以使載荷分布均勻；五是采取和領眼鉆頭分體安裝的兩件式設計，對所使用的領眼鉆具組合和鉆頭類型沒有限制。該工具由于本身沒有活動部件，避免了卡鉆的危【】險2。 圖3 隨鉆擴眼工具圖鉆具組合：單牙輪鉆頭+斜坡鉆桿1根+井壁修整工具+斜坡鉆桿+加重鉆桿+普通鉆桿；6、小井眼側鉆水平井分段壓裂技術（以S10-34-46

9、CH 為例）6.1 前置液比例分析蘇里格地區的儲層特征，區域物性相對較好，水平段濾失比較大，而且該井的水平段較長，為預防砂堵，根據該井區現場施工和該井直井壓裂情況，前置液百分比為40%。6.2注入排量3 根據工藝要求，采用油管注入方式壓裂，設計排量為3.0m /min，施工時以此為指導，視泵注壓力情況進行調整。6.3支撐劑根據蘇里格地區常用的支撐劑使用情況，選用20-40目陶粒支撐劑，具體技術參數及數量見下表：表2 支撐劑技術參數 支撐劑名稱中密度陶粒 粒徑（mm） 0.4250.85 體積密度 3（g/cm） 1.76 真密度 3（g/cm） 3.24 破碎率(% 閉合應力52MPa 下8%

10、6.4 壓裂工具的研制為了滿足S10-34-46CH 側鉆水平井裸眼袋分段壓裂的要求，我們對小井眼分段壓裂工具進行了細節優化，對主要工具進行了國產化，主要有小尺寸裸眼封隔器、懸掛封隔器、低密度球系列、小直徑三段分級壓裂滑套系列等。二、現場應用1、施工簡況1蘇10-34-46CH 是長城鉆探蘇里格氣田項目部部署的第一口5/2小井眼裸眼壓裂側鉆水平井。4月17日開始進行裸眼定向鉆進，6月3日定向鉆進至3978.29m 時鉆遇泥巖發生多次阻卡現象，決定提前完鉆。6月18日下隨鉆擴眼工具擴眼、通井。6月22日下裸眼分段壓裂管柱完井，完井結構如圖4所示。 圖4 S10-34-46CH完井結構圖、效果評價

11、該井鉆井周期60天，共用PDC 鉆頭10只，平均機械鉆速為2.8m/h。雖然在鉆進過程中出現了5次下鉆阻卡事故，3次井漏事故，但都及時得到了處理，最終順利完成了S10-34-46CH 小井眼側鉆水平井的先導試驗。目前，該井日產氣3萬方，是鄰近直井的3倍，取得了明顯效果。據統計，截至2010年底，蘇里格氣田累計完井4015口，投產3634口，開井3081口，有653口井處于關井狀態。該井的成功實施，對蘇里格氣田恢復長停井生產，延緩產量遞減進程具有重要的參考和借鑒意義。三、結 論1、針對蘇里格氣田復雜地質條件下小井眼側鉆水平井難點進行攻關，形成了深井厚壁套管開窗技術、隨鉆擴眼技術、小井眼鉆井液技術、小井眼祼眼分段壓裂技術等鉆完井技術，成功完成了S10-34-46CH 小井眼側鉆水平井的先導試驗，對蘇里格氣田恢復長停井生產，延緩產量遞減進程具有重要的指導意義。2、隨鉆擴眼技術的應用，解決了蘇里格小井眼側鉆水平井鉆進過程中出現的井眼