側(cè)鉆井尾管固井技術(shù)研究與應(yīng)用重點

1、側(cè)鉆井尾管固井技術(shù)研究與應(yīng)用編寫人：藺洪業(yè)主要參加人：田衛(wèi)國劉青云王恩新孫相洪2003年12月15日側(cè)鉆井尾管固井技術(shù)研究與應(yīng)用摘要：簡單地介紹了側(cè)鉆井尾管固井技術(shù)在二公司的發(fā)展過程，詳細地介紹了側(cè) 鉆井尾管固井技術(shù)的難點，對碰壓式尾管固井技術(shù)的完善措施，及如何提高頂替 效率，提高固井質(zhì)量的方 法，洼45c井固井實例。關(guān)鍵詞：側(cè)鉆井；尾管固井；技術(shù)措施；洼 45c 到了 90年代遼河油田原油生產(chǎn)進入中后期，由于原井套管長期超負荷生產(chǎn)，長 期受到由于注 氣注水井下工具質(zhì)量差等問題，使套管受到附加額外載荷，產(chǎn)生變 形或損壞，井下大修作業(yè)常 造成的井下落物事故復雜且不易處理，地震產(chǎn)生附加 地質(zhì)應(yīng)力使

2、遼河油田部分區(qū)出現(xiàn)套管斷錯，高注采比長期生產(chǎn)使部分產(chǎn)層枯竭，底水錐進等多種原因的影響，使部分油井不能正常生產(chǎn)，造成原油和天然氣產(chǎn)量出現(xiàn)下滑，嚴重威脅到油田的正常生產(chǎn)；為了充分利用老井的井場道路及輸油設(shè)備，降低噸油綜合成本，在眾多二次采油方案中，遼河油田選準了側(cè)鉆井開窗這 項新技術(shù)，側(cè)鉆開窗一一就是利用老井原有一定長度的完好套管，在其一定深 度，方位范圍內(nèi)，下入導斜器重新開窗側(cè)鉆，采用懸掛尾管方式完井，達到恢復 老井產(chǎn)能，延長老井使用壽命，完善井網(wǎng)，提高油井產(chǎn)量及采收率的目的。側(cè)鉆開窗技術(shù)，目前有96%應(yīng)用在 177.8mm和139.7mm兩種井型上，分別采 用懸掛127mm和101.6mm尾管

3、固井或篩管或裸眼完井；有 4%應(yīng)用于244.5mm井型，采用 139.7mm尾管固 井完井。側(cè)鉆開窗技術(shù)，在遼河油田實施10年來，共完成側(cè)鉆井1565 口，累計增產(chǎn)原油 687*144t使一批 死井”復活，為遼河油田原油穩(wěn)產(chǎn)做出了應(yīng)有的貢獻。一、鉆井二公司側(cè)鉆井尾管固井技術(shù)的幾個發(fā)展階段及存在問題剖析1、簡易倒扣接頭、普通阻流板配合定量頂替探索固井階段 該方法在9294年間使用，當時開窗側(cè)鉆及完井技術(shù)在遼河油田處于起步階段， 側(cè)鉆及完井工 具工藝技術(shù)很不完善，側(cè)鉆井數(shù)量少，且只能在177.8mm套管內(nèi)進行開窗側(cè)鉆，完井下入 139.7mm尾管，采用定量頂替的固井方法，受當時的 固井設(shè)備的限制，

4、頂替量難以準確掌握，常出現(xiàn)尾管內(nèi)留水泥塞或尾管底部水泥漿被替空及尾管口留水泥塞等現(xiàn)象，不得不采用起下鉆兩次，分別采用 152mm尖刮刀+88.9mm鉆桿鉆掉尾管口處水泥塞，然后采用 105m m尖刮刀 +60.3mm小鉆桿鉆掉尾管內(nèi)的多余水泥塞，使側(cè)鉆井周期平均口井增加23天，增加口井側(cè)鉆 成本22.5萬元，且安全系數(shù)降低，常出現(xiàn)鉆塞卡鉆、斷鉆具等完井事故，而且鉆塞鉆具尺寸 小、鋼性弱、旋轉(zhuǎn)鉆塞產(chǎn)生較大的離心力反復敲 擊尾管，破壞尾管與環(huán)空水泥膠結(jié)質(zhì)量，使測聲放幅值增高，影響固井質(zhì)量。2倒扣接頭與插入管柱普通阻流板配合的插管法固井階段該方法在9496年間試用8 口井，當時為了解決尾管內(nèi)留水泥塞

5、的問題，我們技 術(shù)人員經(jīng)過認 真分析，決定改用插管法固井技術(shù)，用 60.3mm油管作為插入管 柱，與前一種方法相比較，具 有替量準確，尾管內(nèi)留水泥塞少等優(yōu)點，但是該方 法要求插入管柱的調(diào)長受到嚴格的限制，插 入管柱與尾管伸長率不同步，循環(huán)孔易堵塞，插入管柱與密封環(huán)間密封性能差， 對于井斜較大，裸眼進尺較長的側(cè)鉆井，插入管柱插入困難，對于裸眼進尺較短 的側(cè)鉆井，由于通過插入管 柱循環(huán)孔在尾管內(nèi)外的循環(huán)壓力無明顯差別，增加了 施工判斷的難度。3、機械尾管懸掛器、內(nèi)管柱與雙向阻流板配合的固井階段該方法在962000年間使用158 口井，當時由于 139.7mm側(cè)鉆井的出現(xiàn)，無法 實現(xiàn)在101.6mm

6、尾管內(nèi)鉆水泥塞，工程技術(shù)人員對尾管固井整個工藝過程進行 了研究，決定在阻流板上做文 章，改進普通阻流板為雙向阻流板，它既能起到普 通阻流板的單流閥作用，又能起到防止替空 及污染環(huán)空水泥漿的作用，在當時為 尾管固井開辟了新的出路，使側(cè)鉆井口井節(jié)余周期23天，口井節(jié)余側(cè)鉆成本22.5萬元，缺點是：對于一些易漏區(qū)塊，由于內(nèi)管柱長度增加，使得管 路沿程 循環(huán)壓耗增加，特別是深井，長裸眼段井更是如此，造成對重復段環(huán)空水泥漿產(chǎn) 生附加壓力，易出現(xiàn)重復段水泥返高低或無水泥，試不住壓，須擠水泥補救。對 于泥漿泵，附加壓力 使其超負荷無法正常運轉(zhuǎn)，只能采用一個凡爾循環(huán)排除多余 水泥漿，循環(huán)時間長，易串槽，如 不

7、及時活動鉆具，易發(fā)生固鉆桿事故，2000 年由于60.3mm油管質(zhì)量問題出現(xiàn)兩口井固內(nèi)管柱 事故，馬153c全井報廢，茨 27-34c經(jīng)過打撈處理12天交井。造成了巨大的經(jīng)濟損失和不良的社 會影響。以上三種固井方法管柱示意圖如下： 注：圖1簡易倒扣接頭、普通阻流板配合定量頂替管柱示意圖 圖2倒扣接頭、普通阻流板配合插入管柱插管法示意圖 圖3機械尾管懸掛器、內(nèi)管柱、雙向阻流板配合管柱示意圖4、碰壓式機械尾管懸掛器固井階段該技術(shù)從2000年開始研究推廣應(yīng)用，它從試驗到推廣應(yīng)用共計對五個部分進行 了改進，使碰 壓式機械尾管懸掛器結(jié)構(gòu)更加合理，坐掛成功率 87%，固井一次合 格率97%，固井優(yōu)質(zhì)率78

8、%, 2003年于2002年同期相比，少擠水泥4 口井次， 節(jié)約側(cè)鉆成本45萬元，取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。為促進該項固井技術(shù)在公司范圍內(nèi)全面應(yīng)用，我們又編寫了碰壓式 尾管固井技術(shù) 操作規(guī)程，用于指導側(cè)鉆井固井施工。它的缺點是；對于大斜度 井，坐掛成功率低。5、液壓-機械雙作用尾管懸掛器、配合特殊完井工具的特殊完井階段 隨著大斜度大位移，側(cè)鉆水平井，側(cè)鉆他分水平井的出現(xiàn)常規(guī)碰壓式機械尾管懸 掛器，坐掛成功率不能得到有效保證、為此我們借鑒了其他單位的液壓-機械雙作用尾管懸掛器坐掛原理，結(jié)合本公司實際改進成具有本公司特點的液壓-機械 雙作用尾管懸掛器，并在齊2-14-10C井（最大井斜47水

9、平位移345m）,文51- C36井（最大井斜59水平位移576m）試驗取得成功， 為公司側(cè)鉆井后續(xù)市場做了必要的技術(shù)儲備。該工具的缺點是：液缸剪斷銷釘壓 力難以控制，當井下不正常有沉砂，開泵循環(huán)時發(fā)生蹩堵，循環(huán)壓力增加，易剪 斷銷釘產(chǎn)生坐掛。該工具的優(yōu)點是：坐掛成功率高，卡瓦內(nèi)凹中途不易發(fā)生坐掛磨損而先期損壞， 過流面積不大易蹩堵，循環(huán)壓力低。對于古潛山油藏，根據(jù)甲方潛山井段裸眼完井，或下割縫入篩管不固井完井，其 他井段正常下入完井管柱固井的要求。我們研究與應(yīng)用上固下不固特殊尾管完井 技術(shù)，及相應(yīng)的管柱配件，在歡612c、歡2-14-8C等開發(fā)潛山油藏井取得成功。二、側(cè)鉆井尾管固井技術(shù)難點1

10、、采油中后期，地層嚴重虧空易發(fā)生固井施工中井漏。2、井眼與套管環(huán)空間隙小，水泥環(huán)薄固井質(zhì)量差，油井壽命短。3、井眼不規(guī)則套管不居中，頂替效率差。4、完井工具結(jié)構(gòu)不合理，有待于改進。5、側(cè)鉆井尾管固井測聲放尾管口遇阻次數(shù)多。6、替量及附加量難以掌握。三、二公司碰壓式尾管懸掛器固井原理示意圖四、固井工藝技術(shù)研究改進措施對于采油中后期，地層嚴重虧空易發(fā)生固井施工中井漏。遼河油田易漏區(qū)塊主要在千12、歡127、冷東6區(qū)、洼38、海外河等，凡進入該區(qū)塊施工的修井隊首要任務(wù)是防漏、防卡把井漏隱患消除在 策鉆過程中，為固井營造一個良好的氛圍。鉆井措施（1）衡鉆井。（5）（7）充分循環(huán)、認真劃眼，（6）保證井

11、眼暢通與井身平滑。對于側(cè)鉆施工 中，（8）滲漏的井采用復（9）合堵漏技術(shù)泥漿性能達到設(shè)計要求，（2）用好 凈化設(shè)備（3）嚴控密度，（4）做到平（3#+2#+CaCO3）（4）對于井漏較嚴重的井，采用膠質(zhì)水泥或水泥封堵，形成假井壁。2、固井措施（1）采用低密度CMC完井液降低液柱壓力，減少井漏機會。（2）采用低密度水泥固井，降低施工壓力與液柱壓力。（3）采用 兩凝”水泥固井，減少水泥漏失機會。（4）在保證環(huán)空返速的條件下，采用低排量固井。（5）合理確定固井水泥漿附加量，降低液柱壓力防漏。井眼與套管環(huán)空間隙小，水泥環(huán)薄固井質(zhì)量差，油井壽命短。有資料顯示遼河油田錦45塊側(cè)鉆井平均壽命為2.5年，僅為

12、鉆井油井壽命的 1/4,表面原因是 側(cè)鉆井固井質(zhì)量問題造成，根本原因是受原井套管尺寸限制， 使得裸眼與尾管環(huán)空間隙過小， 水泥環(huán)過薄，強度低，加之射孔震動，起下管柱 的撞擊，注氣高溫高壓的影響，使側(cè)鉆靜水泥環(huán)早期脫落，油井壽命降低。為此我們采取措施如下：（1）對于177.8mm套管側(cè)鉆井，我們在2001年立項與牡丹江石油工具廠合 作，加工KYQ152 -180型擴孔工具兩套，并隨時提供刀具零部件；經(jīng)過近兩年的 擴孔實踐，取得良好的效果，平 均井徑均在175mm左右，高于未擴孔側(cè)鉆井平 均井徑55mm左右。（3）為了防止擴眼過程中出現(xiàn)新眼（曙 1-14-23C擴孔出新眼）我們在擴孔器前 面增加了

13、導向部分。（4） 擴孔操作平穩(wěn)，送鉆均勻，防止擴成糖葫蘆”井眼。對套管不居中，頂替效率低，采取措施如下（1）調(diào)整好完井液性能在保證完井液攜砂要求的條件下，盡量降低完井液的屈 服值，改善井 眼與套管窄邊完井液流型，提高頂替效率。（2）優(yōu)選前置液體系與數(shù)量，在已知裸眼環(huán)空容積條件下，根據(jù)設(shè)計達到紊流 狀態(tài)排量下，應(yīng)保證前置液接觸時間大于7min，來確定前置液的數(shù)量，并盡量 選擇與完井液，水泥漿具有良 好配伍性的前置液體系。（3）與地質(zhì)人員密切配合，認真分析井徑圖，合理選擇扶正器的安放位置及數(shù)量，確保套管 居中，提高頂替效率。（4）采用套管漂浮固井技術(shù)保持套管居中，提高固井質(zhì)量。即在套管內(nèi)替入低 密

14、度壓塞液+完井液，使其密度低于環(huán)空水泥漿密度，保證套管處于漂浮狀態(tài)， 不易貼邊。（5）及時活動套管，防止粘卡形成窄邊，且有助于清除井壁浮泥餅，提高水泥膠結(jié) 效果。（6）采用變排量頂替技術(shù)，即在水泥漿 “ U型管效應(yīng)發(fā)生時，以600800mlm/min 排量迅速追擊水泥面，然后，采用正常排量頂替，直到理論替入量，轉(zhuǎn)入小排量 頂替附加量到碰壓為止。（四）完井井工具結(jié)構(gòu)不合理的改進措施。（四）井工具結(jié)構(gòu)不合理的改進措施。（1）改進碰壓式尾管懸掛器中心管活塞密封結(jié)構(gòu)，防止出現(xiàn)固井短路，達到良 好的密封效果。（2）改進鉆桿膠塞的結(jié)構(gòu)與皮碗質(zhì)量，保證刮削效果與密封性能。（3）擴大尾管口流道面積36%，減少

15、循環(huán)及固井蹩堵現(xiàn)象。（4）采用雙阻流板增強密封效果。（5）對于井斜大于28的側(cè)鉆井，為解決單流閥密封不及時密封效果差，水泥漿 易倒返，我們采用彈簧阻流板增加密封的可靠性。（五）對于側(cè)鉆井尾管固井測聲放尾管口遇阻次數(shù)多等問題，我們在以下幾個方 面進行了研究：（1）改進碰壓式尾管懸掛器中心管結(jié)構(gòu)，加長中心管活塞以下段長度。（2）完善尾管口沖洗技術(shù)措施。（六）對于替量及附加量難以掌握問題采取的措施如下：（1）認真計算地面管匯附加量。（2）認真觀察鉆桿膠塞與中空膠塞復合時的替入量，并與計算鉆桿內(nèi)容積相比較，其差值定 為實際附加量。7mm （2）對于139.7mm套管側(cè)鉆井，我們與 工程院聯(lián)合擴孔，效果

16、也較好，平均井徑可達 13（3）采用電腦計量與人工卡水位計量相結(jié)合，避免電腦中途發(fā)生停電故障，或 泵上水不好，實際替入量小于電腦計量數(shù)據(jù)的情況。五、洼45c固井實例（一）洼45c井簡介洼45c是洼19區(qū)塊的一口177.8mm套管側(cè)鉆井歷屬金馬油田由我公司鉆修 4隊 施工；200 3年8月21日搬安，9月11日完鉆，完鉆井深2265m,窗口深度 1715m,裸眼進尺550m，9月12日采用KYQ152-180型擴孔工具擴孔完畢，擴孔井段 17202265m, 9月13日完井電 測，連斜實測靶心距1.32m，最大井斜49.14,水平位移287m井身質(zhì)量合格，9 月14日下套管、固井，9月15日測聲

17、放檢查固井質(zhì)量評定為優(yōu)質(zhì)。（二）固井計算過程1入井管柱組合：引鞋0.3m+旋流短節(jié)3m （安裝彈簧阻流板）+127mm短套管0.92m （安裝自鎖阻流板）+127mm套管串590.2m+中空膠塞短 節(jié)0.38m+懸掛器總 成3.2m。2、套管數(shù)據(jù)：127mm7.52-N80天津產(chǎn)套管下深 2263m 阻位 2258.88m懸掛器頂深1665m重復井段長50m3、電測井徑及裸眼注灰量計算數(shù)據(jù)表井深 m 1765 1815 1865 1915 1965 2015 2065井徑 cm 18.1 17.8 17.2 17.4 17.6 18.1 17.5注灰量 m3 0.653 0.611 0.528

18、 0.555 0.583 0.653 0.5694、累計注灰量：（附加系數(shù)65%）累計注灰=40152+4.152*65%+ （0.162-0.127） *0.785*50=7m35、替量計算： 88.9mm鉆桿內(nèi)容積=3.87*1665/1000=6.44m3 127mm套 管內(nèi)容積=9.85*593.78/1000=5.85m3累計替量=6.44+5.85+.25=12.52m3 （附加 0.25）6、負荷計算： 88.9mm鉆桿浮重=19.8*1665*84/1000=27.7 噸 127mm套管浮重=22.32*598*84/1000=11.2 噸7、方入調(diào)整為1.25m&前置液選CMC膠液，注入量4m3密度1.05g/cm3（三）固井施工過程如下