【摘要】本文主要通过对目前设备的可行性分析论证,加强设备配套完善,在现有修井机基础上,有针对性的开展创新工作,达到了侧钻施工条件。在侧钻施工中,通过对技术原理的深入学习,能够根据具体井况,优化钻具组合和钻进参数,成功施工了两口侧钻井,积累了丰富的施工经验。同时对今后的应用前景进行了分析。
【关键词】套损 侧钻 保油上产
油田开发中后期,由于套管本身质量差、强度低,固井质量差,井壁坍塌挤压套管,修井中磨鞋、铣锥损坏套管,多次射孔、压裂施工等对套管造成不同程度的损害,加上地质因素影响,施工中发现油水井套管出现了不同程度的损坏,给作业施工带来很大难度,影响生产恢复,严重的会造成油水井报废。
1 开窗侧钻技术是治理套损井的主要工艺
侧钻工艺技术[1]就是在选定的套管损坏井(损坏点较深的严重错断井)的套损点以上某一合适深度位置固定一专用斜向器(也可以是与陀螺仪配套的定向斜向器),利用斜向器的导斜作用,使专用工具如铣锥等在套侧面开窗,形成通向油层的必由通道,然后由侧钻钻具(包括钻头)钻开油层至设计深度,下入小套管固井射孔完成。
开窗侧钻技术可以重新建立新井眼,恢复油水井生产。进一步完善井网,提高区块开发水平。通过对套管整形、加固、取换无法恢复的油水井开窗侧钻可以实现原层位的继续生产,采取定向钻进还可以较好的挖潜局部剩余油。通过配套新套管防砂完井工具,可以实现多层位开采,满足孤东油田开发需要,具有很好的应用前景。
2技术原理、结构、工艺流程
其原理为:对于油层套管损坏严重(如错断、弯曲严重),应用常规修套方法无法修复或修复难度比较大的井,可利用套管内侧钻技术使油水井恢复生产。即在老井套管损坏部位以上的某一位置开窗,再配套钻具组合通过窗口钻出一新的井眼,钻达预定的目的层,然后下尾管固井。基本施工工序包括:井筒准备,下斜向器,开窗,钻进,扩眼,电测,下套管固井,钻塞试压,通井,电测合格交井。
常规套损井治理工艺,处理事故复杂,施工周期长,对套管损坏程度大,套管寿命缩短,短时期内可以恢复生产,一旦套损加剧,将会前功尽弃,生产成本高,投入产出比低,不符合精细管理、挖潜增效的主题。
应用侧钻工艺技术,对复杂的事故可以留井不处理,直接开窗侧钻,然后下小套管固井,恢复生产,大大降低事故处理难度,加快施工进度,能够尽快恢复油水井生产,保持井网完善程度。
3 侧钻工具及钻进参数
3.1 侧钻工具。侧钻类工具一般包括斜向器(导斜器)、送斜器、开窗铣锥和裸眼钻进工具等4大类。
3.1.1 斜向器
也称定向器或导斜器,它是侧钻工艺中重要工具之一,起套管开窗导斜作用,陀螺方位测井仪与之配合可以为定向侧钻定开窗方位。一般与送斜器组合成一套工具。
斜向器带有一定斜度(一般为3°~4°),斜面具有一定长度,其斜度、长度与井底水平位移有关,水平位移大要求斜面角度大、长度短,反之斜面角度小,长度长。斜面硬度与套管硬度相近(常用RC2 60-300),形状为弧面的半圆柱体。其尾部结构不要是固定斜向器不动,使之在侧钻开窗及裸眼钻进过程中不窜动、转动。目前常用的有水泥固定,即在定向器下部接一根6~8m长的废油管或钻杆,外围焊上些钢筋,并钻少量水眼,使水泥浆能灌入管内外达到水泥浆把尾管内外固死的目的。其优点是斜向器的结构简单,制造容易,固定可靠;其缺点是施工麻烦,时间长。另一种卡瓦固定,是在定向器尾部接上一套卡瓦装置,利用卡瓦咬住套管,以达到稳定斜向器的目的。其优点与水泥固定法相反。
3.1.2 送斜器
组装斜向器与送斜器,在井下固定好后利用接在送斜器上的下击器下击,加上钻具质量顿钻断销钉,起出送斜器。
3.1.3 开窗铣锥
开窗铣锥一般包括单式铣锥、复式铣锥两种形式。与磨铣用工具类似,主要区别有,除了要求开窗快、耐磨性好、几何形态利于切削、切削负荷小、不溢卡钻、便于排返钻屑外,一般还要求铺焊硬质合金刀刃时尽量调整好切削角,返排通道大。为了避免开窗后再用钻头扩眼,选开窗铣锥时直径要大于钻头直径1~2mm。
3.1.3.1 单式铣锥锥度要与斜向器一致。底面为平式,刀刃数不少于10条。循环水眼为底面侧面3条,每条直径大于20mm。
3.2 侧钻钻进钻柱组合
3.2.1 D139.7mm套管内推荐钻柱组合:
开窗段:D118mm开窗铣锥+D105mm钻铤27m+D73mm钻杆。
磨浮箍、浮鞋、旋流管段:D118mm平底磨鞋+D105mm钻铤27m+D73mm钻杆。
3.3 侧钻钻进参数
PDC钻头:钻压30-50kN、转速60-70r/min、环空返速1.3-1.5m/s(由环空过流面积推算所需排量)。
牙轮钻头 :钻压60-70kN,转盘转速60-70r/min,环空返速1.3-1.5m/s(由环空过流面积推算所需排量)。
3.4 铣锥开窗施工参数
开窗主要分为3个阶段:开窗阶段,骑窗阶段,出窗阶段,开窗进尺不低于2.7m,最好能打到3.5m。各阶段参数如下:
开窗段:0-1.0m,钻压 5-10kN,转速 20-30r/min。
骑窗段:1.0-2.0m,钻压 10-20kN,转速,30-40r/min。
出窗段:2.0-3.0m,钻压 20-40kN,转速,40-50r/min。
4开窗侧钻技术的具体应用
2018年,在XJ450修井机基础上,认真组织讨论设备可行性,配套完善固控系统,配备侧钻钻具和基本配套器材。经过2个月的紧张筹备,第一口井于5月15日开工,经过设备全面调试、试运行验收合格后,正式开工。施工中周密运行,精心组织,分别开展了气层、水层开窗侧钻设计优化,采用不同的钻具组合顺利完成开窗钻进。通过对井身结构优化,采用D127mm套管串完井,并顺利组织了固井施工,仅用15天时间就完成了侧钻施工,实现了一次开窗、扩眼成功,完钻电测、固井电测全部合格,取得了圆满成功。2008年6月30日搬上8-29-13井,该井是一口套变井水,施工目的套管开窗点深度1201.0m,设计深度1280m,7月9日开窗,侧钻84m,由于裸眼段坍塌,关停水井、扩眼、封固后电测成功,下入D114.3mm套管144.85m,恢复日注聚能力90m3/d,于8月3日完井。
2口侧钻井投产后恢复恢复日注水能力170m3/d,侧钻技术的成功应用积累了丰富的侧钻经验,进一步表明大队具备了套管内开窗、钻进、完井、固井的能力,为做好保油上产奠定了坚实基础,同时还改写了孤东采油厂没有自己侧钻队的历史。
5 侧钻施工中的技术创新点
在侧钻过程中开展了以下创新工作:
一是针对井位、井况及钻遇地层特点,编写开窗侧钻施工设计,较好的指导侧钻施工。
二是优化钻具组合结构,根据地层特性调控钻进参数,保证顺利钻进。
三是根据原套管规范,优化完井井身结构,在D177.8mm套管内下入D127mm套管,在D139.7mm套管内下入D114.3mm套管,满足了侧钻后防砂、增注措施的实施。
四是针对井眼坍塌现象,采用调整泥浆性能+水泥浆封固措施保证电测施工。在8-29-13井施工中由于受同层水井影响,侧钻井眼坍塌严重,我们边调整泥浆性能,关停邻近水井,同时采用水泥浆封固工艺,对坍塌段进行封固,取得了良好效果。
五是设计加工套管悬挂装置,完井套管深度更加准确。
6 结论
侧钻工艺技术可以较好的解决套损井治理问题,特别是在D177.8mm套管内侧钻后,可以优化完井套管规范,下D139.7mm套管,侧钻后可以成功实施机械防砂、化学防砂等工艺,推进侧钻技术的应用效果。
随着套变井的增多,为完善注采井网,保证区块开发效果,需加强套变井治理力度,而侧钻工艺由于在原井眼完好套管内进行开窗侧钻,可以在油水井实施,与其他工艺措施相比,具有成本低、见效快等特点,还可以开展定向[2]钻进施工,对挖掘剩余油、完善井网具有更大的作用,因此具有广阔的应用前景。
【参考文献】
[1]万仁溥主编 采油工程手册 石油工业出版社 2000年8月
[2]彭仁田 蒋贤儒主编 修井与集输 石油大学出版社 2000年11月