侧钻井钻后扩眼技术

2024-10-18 来源：威能网

第27卷第2期　　　　　　　　　　　石油钻采工艺　　　　　　　　　Vol.27No.2　2005年4月　　　　　　　　OILDRILLING&PRODUCTIONTECHNOLOGY　　　　　　April2005　　　文章编号:1000-7393(2005)02-0069-02

侧钻井钻后扩眼技术

王智锋　马清明　李作会　王敏生　徐仁起

(1.胜利石油管理局钻井工艺研究院计划科,山东东营　257017;2.中原石油勘探局第三采油厂,山东莘县　252432)

摘要　开窗侧钻定向井已成为复活停产井和报废井,降低老油田开发成本的有效手段,但由于环空间隙小,造成下套管困难、固井质量差等难题,制约了套管开窗侧钻井进一步大面积应用。开发了侧钻井扩眼技术,通过采取水力驱动式钻后扩眼工具使侧钻井段井眼扩大,改善了井眼状况,提高了侧钻井完井质量,在胜利、中原等现场应用几十口井,效果明显,对提高侧钻井完井质量,解决侧钻井应用推广慢的问题具有一定的借鉴意义。

关键词　侧钻井　扩眼　完井　固井　中原油田　胜利油田中图分类号:TE243　　　文献标识码:B

　　在老井开窗侧钻井中,最初󰂊139.7mm套管开窗侧钻井都下入󰂊88.9mm油管,但因其尺寸太小,不但给后续采油带来困难,而且无法进行修井作业,逐渐被放弃。目前胜利油田采用󰂊95mm套管,中原油田自行设计了󰂊101.4mm和󰂊104.1mm套管,但由于尺寸变大,套管与井壁环空间隙较小,导致电测遇阻、套管下不到底、卡套管等一系列钻井事故,给钻井完井作业带来了不便,阻碍了侧钻井的大面积推广应用。

侧钻井钻后扩眼技术即在侧钻井完井后下入扩眼工具扩大井眼尺寸,目的在于:增加套管环空间隙,提高固井质量,延长油井寿命;有效扩大井眼直径,下入较大尺寸的油管、套管,有利于后续采油和修井作业的进行;改变井壁状况,有利于第2界面的固结,防止油、气、水窜槽;扩大油层段井眼,提高原油产量;解决盐膏、易缩径等复杂地层带来的钻井问题和套损问题;为完井新技术的应用提供技术支撑。

泵后,钻井液流经活塞上的喷嘴产生压力降,从而推动活塞下行;活塞上的支撑装置支撑刀片外张,当刀片达到最大位置时,钻井液流截面最大,立管压力下降,这时可进行扩眼钻井作业;作业完毕后,停泵,压力降消失,活塞在复位弹簧的反作用力下复位,刀片同时收回到刀槽内。

图1　扩眼工具结构

1.2　设计特点

(1)采用水力活塞式结构,利用喷嘴压降产生

1　侧钻井钻后扩眼工具

1.1　结构及工作原理

的压力推动活塞外张扩眼刀翼;结构简单,易操作。

(2)扩眼刀翼为近抛物线结构设计,切削刃可

侧钻井扩眼技术所采用的扩眼工具为水力驱动液压式钻后扩眼工具,结构见图1,主要由外壳体、泵压调节装置、活塞总成、复位弹簧、刀片等组成;上端与保护接头连接,下端接引鞋。其工作原理为:开

对地层实现多级切削,切削效率高。

(3)采用柱式PDC复合片作为切削刃,出刃高,

自锐性好,可提高扩眼效率;各扩眼刀翼设有保径

3重大项目:国家十五攻关课题“复杂油藏配套钻井技术及关键装备研究”子专题“钻井扩眼技术研究与应用”部分成果。

课题编号:2003BA613A-11。

　　作者简介:王智锋

1975年生。1998年毕业于大庆石油学院石油工程系,现主要从事井下工具及取心技术研究,工程师。

电话:0546-8556875,Email:wangzf@slof.com。

石油钻采工艺　2005年4月(第27卷)第2期　

表1　扩眼前后套管间隙对比

套管直径扩眼前套管

/mm95101.4104.1

齿,可有效避免产生“锥形”井眼。

(4)刀片为内置式结构设计,可保证刀片在起下钻过程中不外张,便于顺利通过套管及窗口。

(5)设计有锥形引鞋,在斜井中施工可保证工具居中,并能有效防止钻出新眼。

(6)相对于双心、牙轮等扩眼工具而言,该工具具有工作平稳,扭矩低且加压显示良好,易于判断,扩出的井径比较规则等优点。

扩眼后套管间隙/mm

22.5019.3017.95

甲方手册规定套管间隙值/mm

最小最优

12.70

19.00

间隙/mm

11.508.306.95

甲方钻井手册规定的最小间隙值,而扩眼后达到了最优间隙值,扩眼后增大了套管环空间隙,能有效加大水泥环厚度,为提高固井质量打下了坚实基础。3.1.2　井径变化对比　中原油田胡12-侧5井扩

2　侧钻井钻后扩眼工艺

侧钻井钻后扩眼技术通过在中原油田、新疆、胜利等油田30多口套管开窗侧钻井的应用与实践,形成了一套独特的侧钻井扩眼工艺。2.1　扩孔参数选择

眼井段1940～2420m,进尺480m。扩眼前个别井段从󰂊118mm缩小到󰂊100mm,缩径率达到15.3%。该井段井径小于118mm的井段累计165m,占总裸眼井段的31.7%。扩眼后,井径大于140mm的井段为310m,占总扩眼段的64.5%,井径大

在参数选择上,要充分考虑井眼轨迹、钻具组合、设备状况、井下安全等方面的问题,以小钻压、低转速、小排量为原则,推荐扩眼作业参数为:钻压10～20kN;转速40～50r/min;排量8～10L/s。2.2　防出新眼技术措施

于130mm的井段累计400m,占总扩眼段的83.3%,平均井径大于136mm。扩眼效果明显。部

分扩眼井井径对比情况见表2。

表2　部分井扩眼前后井径变化

井　号

胡12-侧5濮2-侧4明18侧正10-侧9营14-测4永37-侧斜11

扩前井径/mm扩后井径/mm扩大率/%

11413619.3

118119116114114

140140139140138

18.617.619.822.821.1

扩孔过程中,认真分析每个待扩单根对应井段的全角变化率、井斜及井径,对狗腿度大或大肚子井眼,谨慎扩孔,一旦扩速变慢,立即停转盘提起钻具,停泵下通,回到原方入重扩,保证不出新眼。2.3　进出窗口

工具进出窗口是开窗侧钻定向井扩孔的一个关键点,这不仅与工具本身结构尺寸有关,而且与开窗铣锥的有效直径、窗口形状有直接的关系。除从工具设计上保证能顺利进出窗口外,在工具进出窗口以前,要准确计算好钻具长度,达到窗口附近时,要以尽量低的起、放速度通过窗口。2.4　扩眼钻井液

　　由表2可以看出,扩眼后井径质量明显改变,扩大率均在15%以上。

3.1.3　井壁变化对比　扩眼前井眼直径为118mm,地层自然缩径后不少井眼井径小于118mm,井

壁变得极不规则,加上钻井周期长,形成的滤饼厚并粘附有大量岩屑。这些对固井质量影响较大,特别是严重影响第2界面的胶结。扩眼后重新形成新井壁,井径变得平直,加之扩速高,作业时间短,井壁形成了薄而韧的优质滤饼,有利于第2界面的固结。3.2　完井固井质量明显提高

由于扩孔破坏了老井壁,重新形成了新井壁,因此钻井液要有优良的性能,不但要稳固井壁,而且要有较强的悬浮和携岩能力。

3　应用效果分析

3.1　井眼状况明显改善

3.1.1　扩眼前后套管间隙对比　󰂊139.7mm套管

　　扩眼后增大了井眼直径,扩大了套管间隙,改善了井壁状况,从而为固井质量的提高创造了条件。中原油田2003年侧钻井未扩眼前电测一次成功率仅为36.2%,固井合格率81%,扩眼后电测一次成功率90%,固井合格率100%。特别是正10-侧9井扩后电测解释平均井径达到139.7mm,固井电测

(下转第73页)

内开窗侧钻定向井最大井眼直径为118mm,扩眼后达到140mm。胜利油田下入󰂊95mm有接箍套管,中原油田下入󰂊101.4mm和󰂊104.1mm无接箍套管,其套管间隙见表1。

　　由表1可见,扩眼前井眼与套管间隙均未达到

　张新旭等:膨胀管技术在通61-侧162井的应用柱应使用󰂊33.27mm的通径规通径。

(4)下入膨胀管组合。整个膨胀管尾管串结构从下到上为:浮鞋+启动器(包括膨胀锥、心轴和安全短节)+膨胀管+尾管悬挂器。每下入1根膨胀管,用清洁的钻井液灌满。

(5)下入内管柱组合。使用联顶节下入膨胀管悬挂器组合,卸掉联顶节,下入内管柱组合。内管柱组合由下向上依次为:安全短节+转换接头+油管短节+油管。

(6)开泵。膨胀管送到井底后,缓慢开泵循环。2.2.5　固井　充分循环后按常规进行固井。打完

水泥浆后投入胶塞,然后泵入0.5m隔离液,并用固井车以7.45L/s的速度替入钻井液。当胶塞到位后,继续加压,确保压力较最终循环压力高3.5MPa。2.2.6　胀管　固完井后上提管柱10t后开泵泵入顶替塞,顶替塞进入浮鞋,将工作管柱的底部密封,产生一个压力室。然后压力达到一定值后(44.8MPa)膨胀过程开始,该压力憋坏底部装置里的一个圆盘片,将压力传到膨胀锥的底部。该压力将促使膨胀锥向上移动并且使套管膨胀。提高泵排量至1.07L/s,然后缓慢上提钻具,保持悬重为油管柱重量加上50%的膨胀管的重量,直至胀完,膨胀率达到13.4%。膨胀管施工前后的基本数据见表2。

表2　通61-侧162井膨胀管基本数据

参数膨胀前

膨胀后

外径

/mm

2.3　应用效果

通61-侧162井应用膨胀管技术完井后电测,固井质量合格。膨胀管技术的应用使通61-侧162井完井管柱内径由原设计的82.00mm扩大为109.25mm,泄油面积较普通套管扩大了77.51%,为下一步采油和修井作业提供了更多选择。

通61-侧162井投产后,产液73.2t/d,油3.35t/d,含水95.5%,产量较老井末期提高109.37%。

3　结论

(1)通61-侧162井的实践证明,膨胀管技术

从施工工艺上来说是成熟的,这将为优化井身结构、解决钻井生产中的井壁稳定、井漏等复杂情况和完井作业方面的某些技术难题提供新的方案。

(2)为保证胀管过程中的润滑冷却和防粘卡,应选择合适的钻井液类型和性能,特别要控制含砂量,保证摩擦因数低,润滑性能好。

(3)目前膨胀管和相关工具全部依靠进口,成本相对较高,膨胀管产品和技术的国产化是推广应用该技术的前提。

参　考　文　献

[1]　孟庆昆,谢正凯,冯来.可膨胀套管技术概述.钻采工

艺,2003,26(4):67～68

[2]　StephenKent,RogervanNoort.IsolationofProblematic

ZonesUsingaCementedExpandableSlottedLiner.IADC.SPE72295:1～6

[3]　PaulMetcalfe,KevinMartyn,ScottAitken.SuccessfulI2

solationofanOverpressuredGasZoneUsinganExpand2ableDrillingLiner.IADC.SPE62749:1～6

(收稿日期　2004210224)

内径

/mm

通径

/mm92.08

壁厚

/mm6.35

管体抗压/MPa

内压外挤

56.844.4

27.025.0

107.9595.25

120.83109.25104.835.80

2.2.7　试压、钻塞　膨胀后试压15MPa,憋压15min,压力未降。接钻具通井,扫掉多余水泥塞。

〔编辑　薛改珍〕

　　(上接第70页)

解释第1、2界面全部胶结,尤其是储层段二界面均固结良好,全井固井质量优良。

高打下了坚实基础,有效地解决了侧钻井固井质量难以提高的问题。

参　考　文　献

[1]　周跃云,许孝顺.胜利油田套管开窗侧钻技术.石油

4　结论

(1)侧钻井钻后扩眼能有效扩大井眼尺寸,可

钻探技术,2001,29(4):34～35

[2]　唐世春,崔龙兵.小井眼扩孔技术在塔河油田的应用.

下入较大尺寸的套管,为后续采油和修井作业创造了有利条件,提高了完井质量,增大了采油段面积,

有利于提高产能,延长油井寿命。

(2)侧钻井钻后扩眼技术的应用改善了井眼状况,扩大了套管与环空的间隙,从而为固井质量的提

石油钻探技术,2001,29(3):35～36

[3]　董奇杰,雷明平,杨朝辉.卫侧317-7井小井眼侧钻钻

井实践.钻采工艺,2002,25(4):20～21

(修改稿收到日期　2004201218)

〔编辑　薛改珍〕

　Vol.27No.2　　　　　　　　　　　　　　　ABSTRACT　　　　　

mainmeanstodeveloppotentialityremainingoilofinterlamina2tion,buttheproblemofcasingleakagehasgraduallybeenbe2comingoneofrestrictingfactorinthedevelopmentofsidetrack2ingwells.Therearethreetypesofcasingleakageincludingtopcasingleakage,extensionhangerleakageandsidetrackingcas2ingleakage/outsidesidetrackingcasingchanneling.Themajorreasonsfordifferentleakagesofsidetrackingwellswereana2lyzedinthispaper.Furthermore,theleakagesealingandplug2gingtechnologyfordifferentleakageswaspresentedtogetherwithtypicalwellexamples,whichobtainedidealresultinfieldpractice.

Keywords　sidetrackingwell　casingleakage　sealingoff　channelingplugging

REAMINGTECHNIQUEOFSIDE-TRACKEDWELL

WangZhifeng,MaQingming,LiZuohui,WangMinsheng(DrillingTechnologyResearchInstituteofShengliPetroleumAdministrativeBureau,Dongying257017,Shandong),XuRen2qi

Abstract　Alongwiththeprogressofoilfielddevelop2ment,cuttingwindowsidetrackdrillingdirectionalwellhasbe2comethevalidmeanswhichrevivesdeadwellandabandonedwell,andreducesthedevelopmentcostofoldoilfield.Butduetotheannularspaceissmallinsidetrackedwellresultsinset2tingcasingdifficultlyandbadcementjobquality,andrestrainsthesidetrackdrillingappliedextensively.DrillingtechnologyresearchinstituteofShengliOilfielddevelopssidetrackdrillingreamingtechniquebyadoptingthehydraulicdrivetypereamerafterdrillingmakesthewellboreextends,improvingthewell2borecondition,increasessidetrackedwellcompletionquality.ItappliedtenswellsinShengliandZhongyuanOilfield,ob2tainedtheobviousresult.Itresolvesquestionofsmallannularofsidetrackedwell.Howtoincreasesidetrackedwellcomple2tionqualityandsolveslowdeploymentofsidetrackedwell,thisstudyhasverymuchreferencemeaning.

Keywords　side-trackedwell　reaming　wellcomple2tion　wellcement　ZhongyuanOilfield　ShengliOilfieldAPPLICATIONOFBULGEDTUBETECHNOLOGYINTONG61-CE162WELL

ZhangXinxu,WeiXuecheng,ZhangLingcun(YellowRiverDrillingCompanyofShengliOilfield,Dongying257064,Shan2dong)

Abstract　Thebulgedtubeisanewproductofcasingfamilythatwasdevelopedinlastcentury90’s.Becauseoflowcarboncontent,thebulgedtubeismoreflexiblethancommoncasing,andhasstrongerplasticity,primarilyusedforoptimi2zingtheholestructureofdeepwell,andhandleswellcollapse,plugginglost-circulationzoneinhighpressurelayerorlowpressuresandrepairthedamagecasinginthewell,enlargethedrainageareaofproducingpayunderthecertaindiameterofopenhole.Thoughthemechanicalmethodsofwellsidetrack2ing,reaminghole,runningbulgedtube,wellcementing,tubeexpandingetc.inTong61-Ce162,maketubebodytakeplacepermanentplasticdeformation,andthewellcompletionpipestringdrainageareaenlarges77.51%thanthecommoncasingstring,andtheproductionraise109.37%thantheoldwellin

lastphase.Thisshowsthat,bulgedtubetechnologyhasvastapplicationprospect.

Keywords　bulgedtubetechnology　welltong61-ce162　application

DEVELOPMENTOFKCZ140-JTYPEMECHANICALCASINGWINDOWSIDETRACKINGTOOL

HeYunzhang,LiChuanhe,WuXuguang,LiYantao,GuoMing’an(TheThirdProductionFactoryofZhongyuanOilCom2pany,XinCity252432,Shandong),LouWenxiang

Abstract　Forresolvingtheoperationcomplexandlowsettingsuccessratiooftheconventionhydrauliccasingwindowsidetrackingtool,wedevelopedtheKCZ140-Jtypemechani2calcasingwindowsidetrackingtool.Andthetoolisincludinghighlyefficientmillcone,deflectorandanchorpacker.Afterboreholepreparedcompletely,allthetechnologyprocessofsidedrillingincasingisoperatedbyoncegoinginthehole(amongthemincludingtheorientation,deflector,cuttingwindowandfixwindowetc.).Thestructuralcharacteristicsofthetools,operatingprincipleandthefieldusagesituationareintroduced.Thereasonableconstructionofnewanchorpackercanensurethatthedeflectorwillnotdescendorrotatewhencuttingwindowornormaldrillingaftercuttingwindowundertheconditionofgoodcementqualityintheoriginalcasingwindowposition.Thiscancutdownthecostofoilwellsidetrackingandincreasesuc2cessfulrateandsuggesttoemploymentineachoil-field.

Keywords　cuttingwindowtool　construction　princi2ple　characteristics　experiment

STUDYONPLUGREMOVALCORINGAPPARATUS

XuJunliang,JiangQingxiang,BoWanshun(DrillingTechnologyResearchInstituteofShengliPetroleumAdministra2tiveBureau,Dongying257017,Shandong)

Abstract　ThisstudyintroducesanewtechniqueofplugremovalcoringdevelopedbyShengliOilfieldinrecentyearsespecially.Thistechniquecanresolve1～2timesofcoreblock-offproblemsduringcoringoperation,andithasthepracticalfunction.Expounditsstructureandtheobservationofbothlabandfieldexperimentsbriefly.Thetoolconstructionisfeasibleandconfirmedbythelabandfieldtests.Itbenefitssinglerunfootageandimprovescorerecovery.

Keywords　ShengliOilfield　plugremovalbarrel　co2ring　technique

ANTIFRICTIONTOOLANDITSAPPLICATION

SuYi′nao,DouXiurong,WangJiajin(ExplorationandDevelopmentResearchInstitute,Petrochina,Beijing100083)

Abstract　Decreaseoffrictionisveryimportanttechniquequestioninextendedreachwelldrilling,andapplicationofan2tifrictiontoolistheeffectivewaytosettlethisquestion.Thisstudyintroducestheconstruction,mechanismofreducetorqueandantifriction,applicationmethod,announcementitemsandapplicationeffectofthenonrotationaldrillpipeprotector(NRDPP)especially.Weintroducethestructureandcharac2teristicofthetorquedrillpipe,DSTRnipplejoint,lowertorquedrillpipesimply.

Keywords　extendedreachwell　friction　tool　struc2ture　application

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