2019-2020年整理小井眼钻井的施工难点分析 论文doc汇编

小井眼钻井的施工难点分析

钻四32558 见习技术员 谢立志

摘要：2009年32558队完成了几口小井眼井，其中比较有代表性的就是我们完成的梁46-侧11（套管开窗），以及纯67区块的几口小井眼直井。在梁46-侧11的施工中遇到仪器外筒脱扣和断钻具等事故，在纯67-10和纯67-11施工过程中同时出现了在井深1400左右沉沙卡钻。随着生产需求小井眼钻井越来越多，要求越来越高。因此，为了提高打井效率，节约钻井成本，完善小井眼钻井技术很有必要。本文就针对小井眼钻井中的难点谈几点基本认识。

关键词：小井眼 环空压耗 钻井

降低钻井工程成本，已成为油气田勘探开发的重要课题。小井眼是继水平井之后，在80年代后期兴起的又一热点技术。小井眼钻井可以减少消耗，降低成本，已得到公认，其发展潜力得到了充分肯定。 胜利油田经过40多年的开发，因套管损坏、井底落物无法达到地质目的等，造成几千口井无法用常规修并技术恢复生产。为了最大限度地利用现有地面设施，完善注采井网，更好地发掘地下产能，实现二，三次采油以提高原油采收率，胜利油田试验应用了小井眼定向套管开窗侧钻技术，收到了良好的增产效果。目前，小井眼定向开窗侧钻技术已成为胜利油田各采油厂提高采收率，实现稳产增产的重要手段。 1. 小井眼钻头选型

关于小井眼的定义，不同国家，不同油公司有不同的理解，有的根据环空尺寸，有的是依据井径。比较普遍认可的定义是：90 %或更多的井段用小于177.8mm钻头钻进的井眼来定义。本文中的梁46-侧11开窗后所用钻头外径为118mm，小井眼直井在二开所用钻头也仅为165mm，符合小井眼定义。

小井眼钻头选型受到限制，小井眼钻井需要使用小尺寸的钻头，但是，钻头尺寸越小，钻头轴承就越小，因此许用钻压也就越小，结果机械钻速偏低。对于常规PDC或金刚石钻头，由于钻头类型与所钻地层岩性不匹配，使钻速降低。而常规小尺寸牙轮钻头由于轴承弱牙掌单薄，钻头寿命短，并极易发生钻头事故不能适应小井眼高转数，因为转速高，轴承磨损快，钻头进尺小，效率非常低。国外在70 年

代已研制开发了抗偏转的PDC 钻头，热稳定聚晶金刚石钻头(即TSP 钻头) 和天然金刚石钻头，这几种钻头都能适应高转速、全面钻进、连续取芯和与泥浆马达配合使用，且寿命都比常规牙轮钻头高4 倍以上。新型的PDC 聚晶金刚石钻头和TSD 金钢石钻头，外形为穹形刀头，对深层中硬地层二叠纪的钻井及扩眼效果非常好，在降低扭矩、钻头冷却方面都比普通的PDC 和TSD 钻头效果好。

在梁46-侧11所用的是YC-517单牙轮钻头（5只）和P183MD-118pdc钻头（4只），单是换钻头就至少要起下钻九次。在纯67-11中HAT127小井眼三牙轮钻头（1只）和4Fpdc钻头（3只）。因此，将来小井眼钻井时应该对钻头进行优选。 2. 小井眼钻井的钻具要求

小井眼钻柱由于其直径小重量轻，不仅施加钻压的范围受到限制，而且由于钻柱本身刚度小强度低，不能强化钻井技术参数，从而导致小井眼钻井效率降低。对于较小尺寸的钻杆，由于其抗拉、抗扭强度的限制，使得小井眼钻进过程中钻头加压和抗扭矩能力降低。小井眼钻井时转速很高，钻具在井底承受的反扭矩也更大，在加压过大时极易导致扭断钻具的事故发生。

在纯46-侧11接单跟钻水泥（钻压4-6T）至2574m时，突然无进尺，然后加重起钻发现定向仪器外筒从丝扣连接处掉落井内。此时使用的井下钻具结构为：

钻头YC517-118mm*0.2m+接头(230*230*0.4m)+转换接头(231*双梯口*0.37m)+仪器筒11.25m+转换接头(双梯口*2A10*0.33m)+接头(2A10*210*0.41m)+钻铤104mm5根*45.52m+加重钻杆89mm5柱*136.8mm

钻

杆

73mm*2373.1m+

方

保

(211*210*0.31m)+(211*210*0.36m)+方入5m

落鱼为：钻头YC517-118mm*0.2m+接头(30*230*0.4m)+转换接头(231*双梯口*0.37m)+仪器筒8.55m。

针对小井眼钻井时钻速高使得小尺寸的钻杆抗扭矩能力降低，在加压过大时极易导致扭断钻具的事故发生。因此在钻具入井之前一定要检查好钻杆台阶是否平整，有刺漏，公母扣是否磨损，各种不常用的钻具下井前做好探伤，操作人员在上扣时一定要上紧，优化钻井参

数，尤其是选择合理的钻进参数。 3. 小井眼钻井的施工特点及难点 3.1井控问题

通过与常规井眼间隙对比，小井眼的环空体积更小。在小井眼钻井时，钻具转速很快，使环空中高速上返的泥浆也高速旋转产生很大的离心力撞击井壁，进而破坏井壁，影响泥浆的携岩效果；同时与泥浆的上返运动合并产生旋流，大大的增加其环空压耗；加之钻杆接头处的凸起也进一步消耗了钻井液能量，降低其携岩能力。在常规井眼中由于环空间隙较大，其外径对钻进影响可以忽略，因此小井眼钻井对井控提出了很高要求。

为保证小井眼钻井的安全，井控设备有: 全封、半封闸板防喷器和钻柱内防喷工具、动平衡压井所需除气装置和管汇，并储备性能良好的加重泥浆，以及两台液面检测仪。

表1；小井眼与常规井眼间隙对比

井眼直径 钻杆本体间隙 mm 钻杆尺寸 间隙 mm mm 215.9 165 118

127 88.9 73 44.5 38.05 22.5 间隙比例 % 100 85.5 50.56 过水段面积 井眼截面积 mm 36951 21372 10930 2 钻杆本体 环形间隙 面积比mm 10661 6204 4183 mm 23930 15168 6747 例 % 100 63.38 28.19 表2：小井眼与常规井眼钻杆接头处间隙对比

井眼直径 mm 钻杆接头间隙 接头尺寸 mm 215.9 118 162 间mm 27 隙 间隙比例 % 100 24.78 钻杆接头过水面积 断面积 环空面mm 20602 8618 2钻杆水眼 面积比例 % 100 14.46 面mm 9258 2344 100 25.32 2积 比例 % 积mm 15989 2312 2 104.78 6.61 由于在小井眼环空压力损失占整个系统约90 %以上，而常规井大约90%损失在钻柱和钻头。同时钻柱偏心度在小环空压力损失起重要

作用，钻杆转动与不转动环空压力损失比为1.1～1.6。因此，对于以环空损失占主要地位的小井眼井，动态压井成为有效的井控方法。动态压井是用循环时环空摩擦损失来控制地层压力，可以通过改变排量、转速或泥浆性能来控制不平衡地层压力。同时通过纯67-12和纯67-15成功的实践经验证明：现有好的重钻井液技术和小井眼井控技术可以安全钻进。 3.2 小井眼钻井液要求

小井眼钻井的特点一是环空间隙小(小井眼环隙只有常规井的20% )，环空压力损失大，二是转速高(500-1000转/分)，钻井液中的固相在离心作用下易粘附于钻杆内壁，因而对钻井液提出特殊的要求，小井眼钻井或小井眼取芯钻井方面对泥浆的要求比较严格，其特殊要求如下： (1) (2)

能够在较低的排量下清洗井底，携带和悬浮岩屑； 小井眼环隙小，即使在较低的排量下环空钻井液大多呈紊

流流态．因此要求钻井液具有最低的失水、低粘度，良好的造壁性、较强的防塌能力，以保证在紊流流态下井壁的稳定性； (3)

由于小井眼的压力损失主要在环空，因而增加了钻井液的

当量密度，增大了起下钻时的波动压力，易造成井下复杂情况。因此通过调整钻井液的流变参数，以达到降低环空压力损失、优化环空流型，将是小井眼钻井液技术的关键之一； (4) (5) (6)

要求有很好的润滑性能，较低的摩阻系数．并能很好地保抑制稳定页岩并使井眼保持标准尺寸，特别是对具有冲蚀适合于岩芯评价，这样就不会由于岩芯受到污染而丧失有

护油气层； 作用的 高速转动； 价值的资料。

4. 事故分析及技术总结 4.1 外筒脱扣及断钻具事故

梁46-侧11井一次断定向仪器外筒事故，连续6次打捞，打捞出3节外筒，由于井下复杂，井眼小，打捞工期长，打捞费用和时间不经济，于是放弃打捞井内落物（钻头+双母接头+转换接头），一次断

钻具事故，主要因素为：

a井眼环空间隙小，泵排量不足，不利于携砂，导致活动钻具摩阻大。b杆断裂处壁厚在6.2到7mm左右不等，壁厚较薄，小于该钢级钻杆标准壁厚（9.2mm），钻杆强度减弱。

因此应对我们钻井队技术员培训最新的井底打捞工艺，配备齐全的小井眼打捞工具，以提高打捞成功率，降低钻井成本。 5.2卡钻事故

在井深到1400米左右馆陶组砾石层，纯67-11在测斜等仪器上返期间，上提钻具时发生了沉沙卡钻，纯67-10由于接单根不及时也发生了沉沙卡钻。这说明小井眼钻井对钻井液的携岩能力要求非常高，尤其在钻遇岩屑体积大，不规则，比重大时一定要调整好泥浆性能，控制好粘度确保携岩效果，同时对职工的岗位技能也提出了相当的挑战，接单根速度一定要快，不要长时间静置钻具，若测斜仪在一定时间仍不上返应果断压井起钻。

在钻至2050米井深，沙二底界至沙三上，纯67-14钻遇薄层盐膏，瞬时泥浆粘度增大，钻时明显变慢，加纯碱及无荧光粉降粘剂处理钻井液，恢复正常钻进。

小井眼钻井过程中，由于井眼和环空间隙均比较小，增加了井眼不稳定及压差卡钻的可能性，因而就要进行打捞作业或下入中间套管。在较小的环空间隙内，打捞管壁较薄、尺寸较小、强度较低而柔性又较大的钻柱及井下工具，难度较大且成功率较低。作业人员通常下入打捞筒进行打捞作业，这种作业在小井眼中比较困难，对于低强度易裂管柱进行打捞可能要用打捞矛。几次打捞失败进行侧钻可能是最经济的方法。 6.钻进过程的注意事项

1）在二开正常造浆后，井队应认真落实好储备重泥浆，以防备钻遇复杂地层，以备急用，小井眼钻井遇特殊情况要求更高。

2）改小循环后加大药品投入，及时调整好泥浆流型，保证足够的黏度，确保停泵后其有一定的悬浮能力，在泥浆未成型之前尽量不要长时间停泵车测斜。

3）穿油层前一定去附近注水站落实注水井的停注情况，加强与甲方

协调。

4）快完井穿复杂地层，或油层时候一定注意钻时变化情况，一旦钻时突然变快，应加强坐岗，观察返浆及振动筛出砂情况，检测钻井液各项参数。 7.结语

胜利油田作为一个从上世纪六七十年代开始全面开发的老油田，保持稳产在2700万吨左右，部分油区已经进入二次开发。小井眼水平钻井是很有吸引力的钻井方法，不管是在占用场地，选用小马力钻机，还是钻井液药品及套管方面都极大的节约了成本。同常规井眼相比，小井眼钻井可节约成本30%-50%，尤其在设备增加了二次开发老油区的经济性。

黄河钻井更应紧跟市场形势大力发展小井眼钻井技术，尤其在侧钻井及小井眼水平井方面的研究力度。今后研究重点：

1) 具有合理结构的小尺寸PDC、TSP、金刚石钻头，甚至高速牙轮钻头。

2) 高效率小井眼井下打捞工具。 3) 小尺寸测斜仪器及MWD。

4) 钻具尽量采用API 标准钻具，同时需设计专用的小尺寸，钻头推进器(加压器) 、钻柱振击器，小尺寸可变径扶正器等。 参考文献

[1]李广,韩强等.胜利油田小井眼定向套管开窗侧钻技术[J].石油钻探技术,2008,36(04):75~78

[2]盛子堂.中原油田小井眼钻井技术实践[J].中外能源,2008,13(06):43~46

[3]张戈李森,黄克献等.小井眼侧钻水平井技术的应用[J].大庆石油地质与开发,2005,24(06):40~41

协调。

4）快完井穿复杂地层，或油层时候一定注意钻时变化情况，一旦钻时突然变快，应加强坐岗，观察返浆及振动筛出砂情况，检测钻井液各项参数。 7.结语

胜利油田作为一个从上世纪六七十年代开始全面开发的老油田，保持稳产在2700万吨左右，部分油区已经进入二次开发。小井眼水平钻井是很有吸引力的钻井方法，不管是在占用场地，选用小马力钻机，还是钻井液药品及套管方面都极大的节约了成本。同常规井眼相比，小井眼钻井可节约成本30%-50%，尤其在设备增加了二次开发老油区的经济性。

黄河钻井更应紧跟市场形势大力发展小井眼钻井技术，尤其在侧钻井及小井眼水平井方面的研究力度。今后研究重点：

1) 具有合理结构的小尺寸PDC、TSP、金刚石钻头，甚至高速牙轮钻头。

2) 高效率小井眼井下打捞工具。 3) 小尺寸测斜仪器及MWD。

4) 钻具尽量采用API 标准钻具，同时需设计专用的小尺寸，钻头推进器(加压器) 、钻柱振击器，小尺寸可变径扶正器等。 参考文献

[1]李广,韩强等.胜利油田小井眼定向套管开窗侧钻技术[J].石油钻探技术,2008,36(04):75~78

[2]盛子堂.中原油田小井眼钻井技术实践[J].中外能源,2008,13(06):43~46

[3]张戈李森,黄克献等.小井眼侧钻水平井技术的应用[J].大庆石油地质与开发,2005,24(06):40~41

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/z1la.html