苏10区块5 1/2〞套管开窗侧钻水平井技术的应用

摘 要：为提高苏10区块开发效果，实现老区稳产、产能接替的任务目标，利用侧钻水平井对区块井网进行加密，进一步挖潜井间剩余气。通过总结前期在该区块实施的侧钻水平井施工经验，优化开窗工具、钻头螺杆选型及优选强抑制性钻井液体系，解决了苏里格5 1/2〞小井眼侧钻水平井“塌、漏、卡”的技术难题。该技术的应用取得了低成本、高增产的良好效果。

关键词：苏里格气田;侧钻水平井;低成本;增产

Abstract：To enhance the development effect of Su-10 Block and achieve the objective of stable production and capacity replacement in old liberated areas， the sidetrack horizontal wells is used to thicken the block network and further tap the remaining gas between wells. By summing up the construction experience of drilling sidetrack horizontal wells on the block， optimizing sidetrack tools ， drilling screw selection and optimizing preferably strong inhibitory drilling fluid system， the Sulige 5 1/2〞slim hole sidetrack horizontal well “collapsed， leaking， card” technical problems are solved. The application of this technology has achieved good results of low cost and high increase in production.

Key words：Sulige gas field;Sidetrack horizontal well;low cost;Increase

0 引言

苏里格气田苏10区块地层山1段～盒8段为开发目的层，属于典型的“低压、低渗、低丰度”三低气藏，储集砂体非均质性强，连续性较差，具有单井控储量低，产量递减快的特点。

目前，该区块有271口井处于间开或关井状态，迫切需求低成本后期改造技术（侧钻水平井技术）来使这些老井复活，延缓产量递减速度，提高采收率[1]。

1 苏里格5 1/2〞侧钻水平井技术难点分析

目前苏10区块的老井完井均采用5 1/2〞套管固井射孔完井方式，可使用Φ118mm钻头对老井进行侧钻改造。这种小井眼钻井的技术难点在于因环空间隙小造成泵压高、携岩困难，托压等一系列钻井难题。

2011年-2012年期间在苏10区块共实施2口5 1/2〞侧钻水平井，2口井在施工过程中，均出现坍塌、掉块、井漏的问题。

1.1 地层复杂

石盒子组地层复杂，含有灰黑色泥岩、泥页岩互层，水化膨胀易缩颈、掉块、坍塌，通井施工经过多次划眼后易形成台阶使得井眼不规则，下完井管柱困难。

1.2 轨迹控制难度大

斜井段钻具外径小、柔性大，摆工具面困难;由于储层薄，入窗精度要求高，井眼轨迹控制难度大。水平段长设计一般为600-700m，2 7/8〞钻具刚度弱同时储层的不确定性導致水平段垂深调整频繁，水平段复合钻井轨迹变化无规律，滑动井段增加，托压严重，水平段延伸能力有限。

1.3 井壁稳定难度大，井漏与井塌并存

“双石层”泥岩段处于增斜段，不但易吸水发生剥落和坍塌，同时泥岩段裂缝极为发育，钻进中极易发生坍塌复杂情况。并且该区块部分井位处于老井压裂带，压裂后导致地层疏松，易发生井漏出砂等复杂情况。

1.4 井眼净化困难

侧钻使用Φ118mm钻头、2 7/8〞钻杆（常用钻杆接箍焊耐磨带Φ110mm），导致环空间隙小单边4mm，泵压高、排量受限，大大降低了钻井液携砂效率，随着井深的增加，砂卡的可能性也增大。如遇卡钻事故，目前无Φ118mm井眼事故处理工具。

2 技术研究及现场应用

分析总结前期实施的侧钻水平井遇到的施工问题，从工程上针对试验过程中遇到的施工问题，优化井眼轨迹设计、优选钻头、螺杆、钻井参数提高小井眼钻井效率;选用低密度、强抑制性钻井液体系，解决泥岩坍塌、井漏的钻井问题。

2015年以来完成了苏10-36-21CH井、苏10-39-21CH井等11口侧钻水平井，平均水平段长度由初期的511m提高到850m，平均建井周期由100天缩短到40天，平均单井日产量由0.18万方提高到3.1万方，平均单井累产1431万方（生产707天），取得了良好的经济效益。

2.1 井位部署及地质设计

基于剩余气分布规律的研究，优选剩余气富集区域、层段，部署有利井。

纵向上位置：利用井为静态Ⅰ类井，以集中发育的砂层组为目的层，水平段位于目的层中部较好的储层。

水平段长度：考虑井网布局和目前工程技术状况，设计水平段为600m，且A、B点距原直井距离应大于400m。

依靠三维地质建模技术，在沉积相约束下建立含气砂层-砂岩-泥岩三相模型，结合实钻资料对比分析邻井电测曲线旋回形态，分析岩屑的粒序特征，综合预判待钻储层。层位选择：储层集中发育的盒8段5、6小层;方位：近南北向。

2.2 一体化开窗技术

针对苏10区块侧钻开窗点深（3000m以上），套管壁厚（9.17mm），套管内径小的情况，对开窗工具进行了优化改进。

首先提高了开窗工具丢手机构的安全可靠性，可实现液压和机械双保险丢手。增加铣锥头部硬质合金厚度和布齿密度，提高铣锥进尺效率，从而实现一支铣锥完成开窗施工。

开窗施工时铣锥慢慢接触导斜器斜面，采用轻压慢转，钻压0.5-1t，转速50-60rpm;当铣锥与斜面接触稳定后，可适当增加钻压1-1.5t，转速提倒60-70rpm。当开窗深度达到3.5m并且有铁屑、水泥块、地层岩屑返出后，应缓慢上提，循环并且反复修正窗口，至窗口无刮卡现象后完成开窗施工。

2.3 小井眼钻井提速技术

针对苏里格区块地层特点，对常规PDC钻头进行了优化设计。

首先加大了钻头保径部位布齿密度，优化钻头冠部形状，采用5刀翼设计，为了加大钻头流道面积，提高携岩效果，降低循环压耗，采用浅内锥、短抛物线剖面，提高钻头的穿夹层能力。单口井钻头使用个数为4只，单钻头最大进尺343m，平均机械钻速3.5m/h，应用效果突出。

水平段使用双稳定器钻进，提高水平段稳斜效果，增大复合钻进比例，有利于携岩、提高机械钻速。

水平段钻具组合：

PDC+1°单弯螺杆（螺杆自带Φ113mm稳定器）+Φ113mm球形稳定器+变扣+定位接头+Φ102mm无磁钻铤+2 7/8〞钻杆。

2.4 轨迹控制技术

造斜段钻进时随时对比分析实钻井眼轨迹与设计轨迹的偏差，预测下步井段所需的造斜率，及时调整井眼轨迹。滑动+复合钻进保证井眼平滑，使实钻井眼轨迹应控制在安全范围内，确保顺利入窗。斜井段前期使用Φ102mm螺杆×1.5°螺杆定向，造斜率4.0-6.5°/30m，后期使用Φ102mm螺杆×1.25°螺杆定向，造斜率达5.5-7.5°/30m。轨迹严格按照设计要求施工，在86°井斜后稳斜下探气层，此时及时起钻倒换钻具组合，加入1个Φ114mm稳定器，控制复合增斜率。

水平段钻进过程中及时修正实钻井眼轨迹与靶点要求轨迹的偏差，进行滑动调整。每打完一根上下大幅度划眼2遍，确保井壁规则。前期每钻进200m或24h进行短起下作业。

当钻时、砂样发生明显变化时加密测点，及时纠正因为地层突变造成井斜的突增突降。钻时过快时应当控制钻压，下钻时应当进行分段循环。根据水平段长度以及中和点位置调整钻具结构，防止因钻具疲劳发生井下事故[2]。

2.5 小井眼钻井液技术

苏里格区块钻井过程中，经常出现井壁坍塌掉块、缩颈等井下复杂情况。同时由于小井眼环空间隙小钻井难点，使得钻井液必须具有良好的流变性、抑制性和润滑性。2011-2012年在苏10区块实施的侧钻水平井分别使用了油基钻井液和有机硅钻井液体系，在钻进过程中出现坍塌，井漏等复杂情况。2015年对钻井液体系進行了优选，选用聚氨抑制剂+KCL钻井液体系，用化学抑制代替力学平衡，解决了泥岩坍塌、井漏的钻井难题。现场应用表明，采用该钻井液体系后，钻完井过程中均没有出现掉块、卡钻等情况。

3 应用效果

通过工程技术配套，苏10区块实施的侧钻井平均机械钻速持续提升，由2m/h提高到3.5m/h，平均建井周期缩短超过一半，由100天缩短到40天，侧钻井钻井效率大大提升，钻井成本大幅下降。

已实施侧钻水平井13口，除开2011-2012年2口试验性侧钻井，其余单井日产量均得到大幅提高，平均单井日产量由0.18万方提高到3.1万方，平均单井累产1431万方（生产707天），取得了良好的开发效果。

如图1所示。

4 结论

①从已实施井来看，苏10区块老井井间存在大量剩余气，并能通过工程手段实现经济开发。该技术的成功应用对苏里格气田恢复长停井生产，延缓产量递减具有重要意义;

②钻井液技术是小井眼侧钻水平井成功实施的关键技术，需确保钻井液体系的抑制性、润滑性、携岩性能够与地层有效配伍，保证水平井钻井施工顺利进行。

参考文献：

[1]李皓利.侧钻井技术在老油田挖潜中的研究及应用[J].断块油气田，2005，12（5）：69-71.

[2]燕金友，张克键，董士同.深井小井眼短半径水平井钻井技术[J].石油钻探技术，2006，34（4）：34-37.

作者简介：

胡靖（1986- ），男，汉族，籍贯：湖北省荆州市，研究生学历，工作单位：长城钻探工程技术研究院，研究方向：分支井钻完井技术。