小井眼钻井技术推广应用

小井眼钻井技术推广应用
摘 要：随着钻井科学技术的飞速发展，传统的井身结构已不能
满足人们对钻井提速提质的迫切要求，小井眼技术在国际上已经有
50多年的发展历史，小井眼技术可降低勘探风险以及勘探成本；对
于进入开发中期油田，进行老井加深或侧钻，不仅可以降低钻井费
用，还可以发现一些新的储量，有助于老油田稳产增产，提高最终
采收率。80年代以后小井眼钻井的迅速兴起主要出于以下几个目
的：小井眼钻井的初期投资较小，包括使用较小的钻机、较小的井
场、较细的管材、较少的水泥及钻井液和燃料、较少的搬运费、较
少的劳动费用。减少钻机钻柱重量就是减少钻机租用费，而减少井
眼容积就是减少泥浆、水泥及套管费用。用小井眼钻井技术在普通
井眼里加深钻井，可大大节约成本；小井眼的修井成本较低，射孔、
暂时性与永久性堵塞、提捞、抽吸、固井及套管泄露修理都可用钢
丝电缆起下工具；小井眼完井不论是单层完井还是多层完井都是平
行完井，故可防止邻近井的泄露；小井眼开发较便宜。
关键词：小井眼 钻井技术 研究 推广 应用
一、前言
胜利油田号称“地质大观园”，断层纵横，构造复杂，老油田、
老区块已进入开发中后期，为了进一步提高采收率、降低钻井成本，
在同一区块儿，多打井、打小井眼井，一方面可以加大开发的力度、
进一步提高产量，另一面可以大大节约钻井成本，并减小对资源的
浪费和对环境的污染，其经济效益、社会效益不可估价。
2002年在具有“低压、低渗、低产”特点的苏里格气田应用了小
井眼钻井技术，钻进井段500-3450m。胜利油田一直没有停止对小
井眼钻井技术研究的步伐，最近几年在垦东、孤东、陈庄、沾35
区块，已陆续完成10多口φ152.4mm尺寸井眼的气井钻探工作。
通过学习国内的小井眼钻井技术专题，研究和分析近几年来施工
的小井眼钻井技术，根据井身结构、套管层序、钻头类型和钻杆尺
寸来研究钻井参数和水利参数，并通过一两口井的实验，得出合理
的参数设计。借助钻柱力学理论模型和常规井眼的钻具结构，研究
适合所钻尺寸的小井眼的增斜、稳斜、降斜钻具结构，并制定相关
的技术参数。根据小井眼的井眼尺寸、环空容积、钻具尺寸及钢级，
研究小井眼常见事故的处理方法和相关工具。
二、小井眼钻井技术
通过研究和分析近几年来施工的小井眼井情况，根据井身结构、
套管层序选择钻头类型和合适的井下专用工具。借助钻柱力学理论
模型和常规井眼的钻具结构，研究适合小井眼井各井段钻具结构，
并制定出相关的技术参数。最终形成了小井眼井优快钻井技术模
式。项目实施以来共施工各类小井眼井13口，其中桩606区块集
中实施8口井，全部达到了优质高效的目的。
1.二开设备配套
选用zj30l 钻机。为机械统一驱动钻机，采用液力传动、链条并
车方案。两台c12v190zlp 柴油机与y0zj750- 2 偶合正车减速箱
组成的动力机组，由万向轴驱动一台sl3nb-1300 泥浆泵及绞车。
钻台高6 m底座空间满足小井眼井井控装置配套要求，绞车布置于
后台底座上，钻机井架为k 型井架，井架采用低位安装、整体起升
方式。灵活方便占地面积小，较适合小井眼井施工。另又配套了20
型网电钻机。
2.井身结构确定
针对桩606区块地质特征，同裸眼井段存有多套压力系数相差大
的地层，为有效解决钻井中可能出现的复杂情况，加快钻井速度、
节约钻井投资，能够保证安全钻井井控的前提下，对表层套管进行
优化采用φ339.7mm 表层套管，二开采用φ311.2mm钻头下入φ
244.5mm 技套，下深封过馆陶组，改为二开采用φ241.3mm钻头下
入φ193.7mm 技套，下深封过沙三下以上的断层；既保证安全钻井
的需要，又能满足后期采油作业的要求，同时降低了钻井综合成本，
达到高效开发的目的，有效解决井漏、井涌并存的难题，并使完井
套管管柱变形率大大降低。
对于三开深井，把二开井眼由311.2mm减小为241.3mm，技套由
244.5mm减小为193.7mm，三开井眼由215.9mm减小为165.1mm，完
井套管由139.7mm减小为127mm，以达到减少投资，节约成本的目
的。
3.优选钻头及钻具配套
3.1在定向段选用ф165. 1mm 三牙轮钻头，定向工具及仪器的工
作相对稳定，有利于定向段的轨迹控制。在增斜后期或稳斜段选用
pdc 钻头，钻穿多层系地层以提高机械钻速，达到经济钻井的目的。
选用了适用于小井眼钻井的p4222mjd -165. 1mm 型专用pdc 钻
头、该钻头适合于小钻压、高转速、软到中硬地层，提高机械钻速
和钻头寿命，2000 m 左右的井可以一趟钻完成进尺。
针对浅井的地层特点选用了专用的牙轮钻头，型号为ф165mm
hj437g，该种钻头适合于低抗压强度、高可钻性软地层及有较硬夹
层的中软地层。
3.2选用了ф130mm 5lz130s7y-6 型大扭矩的动力钻具，比原来
的ф120mm 动力钻具长度增加20%，扭矩增大40%，使用寿命长。
3.3开发了与钻铤、单弯螺杆钻具配套的不同尺寸的扶正器，适
合ф165.1mm 的井眼尺寸，直井段用ф158mm 扶正器，稳斜段用ф
143mm 扶正器。
3.4采用ф101.6mm钻杆，减小了钻具内压耗，提高环空返速，
在相同泵压的情况下提高钻头压降91%以上，大大提高了水力利用
率，提高机械钻速。
4.小井眼井优快钻井模式
4.1直井段钻井为提高钻速采用pdc钻头加双驱复合钻进技术。
4.2定向段、稳斜段采用四合一钻具结构一趟钻完成：
φ165. 1mmpdc 钻头+φ130mm 单弯动力钻具× 1. 25° +φ
143mm 扶正器+φ120mm 无磁钻铤+ mwd 短节+φ88. 9mm 加重钻杆
×24 根+φ101.6mm 钻杆。
施工钻进参数： 钻压20～40 kn，泵压18～20 mpa，排量14～
16 l /s。
5.小井眼钻井液技术
5.1一开阶段
钻井液配方为预水化膨润土浆+ 清水+ 0. 5% na2co3 +0. 1% hv
- cmc。
钻井液维护处理要点： 完钻前使用hv - cmc 将钻井液黏度提至
40 s 以上，然后大排量洗井，循环充分后起钻，确保表层套管顺
利下入井底，固井时水泥返至地面。
5.2二开直井段
钻井液配方： 一开钻井液基础上+ 0.3%～0.5%pam + 0.5% 铵盐。
添加剂为烧碱、降失水剂、防塌剂、双膜承压处理剂、重晶石等。
钻井液维护处理要点：明化镇井段钻井液的失水适当放开，保持
较低的固相含量（密度1.05～1.08），聚合物含量充足，提高钻井
液的抑制性，使上部井眼具有一定的扩大率，保证不出现糊井眼、
起下钻困难现象。根据现场设备的配套情况，二开开始使用双路循
环钻进。钻至定向造斜点之前200～300m 改小循环钻进。
5.3斜井段
此段钻进维持钻井液中大、中小型聚合物的合理搭配，强化润滑
防塌措施。采用聚合物润滑钻井液体系，配合沥青质类封堵防塌剂
对易坍塌地层进行有效的封堵。定向井段保持原油含量在8%-10%，
满足钻井液的润滑性。
钻井液配方： 上部井段钻井液+0. 5% naoh + 0. 3%～0.5% pam
+ 0. 5% 铵盐+0.5%-1%聚合物降失水剂+2%～ 3% 褐煤防塌降失水
剂+2%～3%沥青防塌降失水剂 +8% 原油+加重剂。
钻井液维护处理要点：提高钻井液滤液的整体抑制性，保持钻井
液中不同分子量的聚合物合理搭配。使用高分子防塌降失水剂、双
模承压处理剂起到化学固壁提高井壁承压能力作用，注意改善钻井
液流变性，防止目的层井段的井眼扩大率超标。
三开钻井液（斜井段）主要钻井液（高温高密度）性能的控制
三、现场应用
在统计的13 口井中，其中3 口是直井，其余都是小井眼定向井
地层均为沙三、沙四段。其中最大井深为3930 m，平均井深3498m，
累计小井眼进尺4591m，平均机械钻速2.5m/h。完成的小井眼井身
质量、固井质量合格率均达100%，并创出了多项区块和油田技术经
济新指标。2012 年10 月7 日，完成的桩606-斜11 井，小井眼
平均机械钻速达5.26 m/h，达到与常规井眼相当的钻井速度。所有
完成区块的机械钻速同比提高20%以上。
四、结论
1.随着油田的勘探开发进入中后期，小井眼钻井成为降低钻井成
本的一种重要手段，小井眼技术成为一种发展趋势。
2.小井眼技术推广应用的技术关键在于有通过综合配套，才能充
分发挥小井眼钻井的优势。
3.小井眼钻井技术的发展表明其配套钻井技术是可行的，在经济
方面也是成功的。
4.小井眼水力参数有待进一步优化研究，以进一步提高水力利用
率，提高小井眼机械钻速。
5.研制101.4mm直径加重钻杆以利于进一步优化钻具结构和水力
参数。
参考文献
[1]袁秀玲，陈志明，樊珍；气体通过小间隙泄漏量的计算模型
[j]；流体机械；1993年03期.