CN112160714B - 一种长井段连续管的安全钻井方法 - Google Patents

一种长井段连续管的安全钻井方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种长井段连续管的安全钻井方法，包括：在目标老井的侧钻点位置开窗；下放侧钻钻具进入目标老井，在开窗点侧钻形成侧钻新井眼，起出侧钻钻具；利用连续管下放钻进工具，沿预设井眼轨迹在侧钻新井眼内钻进；对侧钻新井眼划眼；若划眼无效，起钻下放复合划眼工具至侧钻新井眼，重新划眼。本发明为侧钻水平井提供了两种不同的工具串，分别是钻井工具和复合划眼工具，其中钻井工具利用变径扶正器的变径可以实现初次划眼，修正井壁和井眼，而复合划眼工具作为初次划眼失效后的补救工具，可以利用复合划眼工具内的两个变径扶正器多次变径，反复修正井壁和划眼，对井眼轨迹的拐点进行强行划眼和修正，达到使钻井的井眼光滑无阻卡的目的。

Description

一种长井段连续管的安全钻井方法
技术领域
本发明属于定向钻井领域，具体涉及一种长井段连续管的安全钻井方法。
背景技术
连续管钻井技术具有效率高、占地小、成本低、井底压力控制方便的特点，它与欠平衡流体结合，便于实现连续循环等技术优势，可广泛用于老井侧钻、老井加深及非常规油气藏开发，提高剩余油气采收率，减少作业风险，降低原油生产成本，然而该项技术同时存在以下缺陷：
(1)波浪式轨迹、全角变化率超标
由于连续管自身不能旋转，全程采用纯螺杆方式钻进，如以常规钻进方式钻进极易导致轨迹失控，全角变化率超标，通常连续管钻井开始采用的全角变化率为1°/30m～13°/30m，需不断调整轨迹增降斜及方位变化趋势，结果易导致轨迹蛇形前进、呈波浪式以及不平滑，同时设计的稳斜段钻具组合现场应用效果差，持续增斜，不能满足轨迹控制要求，导致后续钻进磨阻增大，极易诱发井下事故，给后续施工带来安全隐患。
(2)工具面调整困难、托压严重
连续管钻进过程中采用井下换向器调整工具面，开泵后螺杆的节流压降使得管柱内外形成压力差，该压差可以推动活塞运动，压缩导向器，带动管柱旋转，打压一次，旋转45度，目前前期应用的最大井斜仅为35°，而在实钻过程中，当井斜超过30°时，工具面调整困难，调整时间较长，且转动幅度不稳定，调整一次工具面需3个小时以上，长时间调整工具面极易导致井眼出现键槽影响后续施工，且托压现象严重，钻时较慢。
(3)上提钻具调整工具面
针对井下液力换向器工具面调整困难，现场利用连续管起下速度快的特点，每次调整时上提钻具至窗口位置调整工具至正常，同时根据前期施工经验附加一定反扭，然后下放到底钻进，极大的缩短了工具面调整时间，提高了效率，但这种方法也有短板，频繁上体下放极易使井眼出现键槽，给后续施工增加了风险。
发明内容
本发明实施方式的目的在于提供一种长井段连续管的安全钻井方法，以克服上述技术缺陷。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种长井段连续管的安全钻井方法，包括以下步骤：
步骤一，选取目标老井，在目标老井的侧钻点位置开窗；
步骤二，下放侧钻钻具进入目标老井，并在开窗点侧钻形成侧钻新井眼；
步骤三，侧钻完成后，起出侧钻钻具；
步骤四，利用连续管下放钻进工具，沿预设井眼轨迹在侧钻新井眼内钻进；
步骤五，钻进过程中，观察目标老井的井口循环泵泵压，若泵压上升了1～1.5Mpa，则停泵，上提钻进工具20～50m，然后依次执行开启循环泵和关闭循环泵的动作，改变钻进工具内的变径扶正器的外径；
步骤六，利用钻进工具对侧钻新井眼划眼2～3次；
步骤七，若划眼无效，则起出钻进工具，转动、开启并下放复合划眼工具至侧钻新井眼，进行重新划眼，直至侧钻新井眼光滑且无阻卡，起钻，结束钻进。
进一步地，步骤三侧钻完成后，起出侧钻钻具，具体是指在侧钻钻具在进入开窗点10～15m后起钻。
优选地，步骤四钻进是指以3°/30m～4°/30m的全角变化率钻进，其中连续管滑动钻进井段占钻进全井段的1/5～2/5。
进一步地，步骤四钻进工具包括自下至上依次连接的聚晶金刚石复合片钻头、螺杆、无线随钻仪、三极变径扶正器、无磁钻铤、液力换向器、加重钻杆、普通钻杆、回压阀和丢手，其中丢手通过连接器连接于连续管的末端。
优选地，聚晶金刚石复合片钻头的规格为φ118mm，螺杆的规格为φ95mm且可调弯角是0.5°，无线随钻仪的规格为φ95mm，三极变径扶正器的规格为φ105mm-φ110mm-φ116mm，液力换向器的规格为φ95mm，加重钻杆的规格为4根φ73mm，普通钻杆的规格为1根φ73mm。
进一步地，步骤五钻进过程包括：
循环压裂液；
下放钻进工具至侧钻新井眼的井底；
在1～1.8吨钻压下，将钻进工具钻进20～30m；
观察在60～90min内井口岩屑返出量，若井口岩屑返出量保持不变，则继续钻进，若井口岩屑返出量减少，则在井口上提钻进工具，并加大循环泵排量直至将井底的岩屑全部带出；
下入连续管0.5～1m；
观察目标老井的井口循环泵泵压，若泵压上升了1～1.5Mpa，说明连续管已发生严重螺旋弯曲，此时立即停泵，上提钻进工具20～50m，然后依次执行开启循环泵和关闭循环泵的动作，改变钻进工具内的三级变径扶正器Ⅰ的外径为φ116mm。
进一步地，步骤六利用钻进工具对侧钻新井眼划眼2～3次，具体包括：
匀速缓慢下放钻进工具，划眼2～3次；
下放钻进工具至侧钻新井眼的井底；
钻进工具内的无线随钻仪测量划眼是否有效。
进一步地，步骤七复合划眼工具包括自下至上依次连接的聚晶金刚石复合片钻头、三极变径扶正器A、螺杆、钻杆短节、三极变径扶正器B、加重钻杆和普通钻杆，其中普通钻杆连接于连续管的末端。
优选地，聚晶金刚石复合片钻头的规格为φ118mm，三极变径扶正器A的规格为φ105mm-φ110mm-φ116mm，螺杆的规格为φ95mm且可调弯角是0.75°，钻杆短节的规格为φ73mm，三极变径扶正器B的规格为φ105mm-φ110mm-φ116mm，加重钻杆的规格为4根φ73mm，普通钻杆的规格为1根φ73mm。
优选地，连续管的口径是φ73mm。
本发明的有益效果如下：
本发明为侧钻水平井提供了两种不同的工具串，分别是钻井工具和复合划眼工具，其中钻井工具利用变径扶正器的变径可以实现初次划眼，修正井壁和井眼，而复合划眼工具作为初次划眼失效后的补救工具，可以利用复合划眼工具内的两个变径扶正器多次变径，反复修正井壁和划眼，对井眼轨迹的拐点进行强行划眼和修正，达到使钻井的井眼光滑无阻卡的目的。
为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举优选实施例，并结合附图，作详细说明如下。
附图说明
图1是长井段连续管的安全钻井方法的流程图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
需说明的是，在本发明中，图中的上、下、左、右即视为本说明书中所述的长井段连续管的安全钻井方法的上、下、左、右。
现参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
第一实施方式：
本发明的第一实施方式涉及一种长井段连续管的安全钻井方法，参见图1，包括以下步骤：
步骤一，选取目标老井，在目标老井的侧钻点位置开窗；
步骤二，下放侧钻钻具进入目标老井，并在开窗点侧钻形成侧钻新井眼；
步骤三，侧钻完成后，起出侧钻钻具；
步骤四，利用连续管下放钻进工具，沿预设井眼轨迹在侧钻新井眼内钻进；
步骤五，钻进过程中，观察目标老井的井口循环泵泵压，若泵压上升了1～1.5Mpa，则停泵，上提钻进工具20～50m，然后依次执行开启循环泵和关闭循环泵的动作，改变钻进工具内的变径扶正器的外径；
步骤六，利用钻进工具对侧钻新井眼划眼2～3次；
步骤七，若划眼无效，则起出钻进工具，转动、开启并下放复合划眼工具至侧钻新井眼，进行重新划眼，直至侧钻新井眼光滑且无阻卡，起钻，结束钻进。
本实施方式中选择目标老井是因为：进入中后期油田随着长期的注采、地层运动、落物等原因造成低效井、套损井、报废井越来越多，而打加密井或更新井会使采油成本大幅上升，与此同时精细油藏描述和剩余油分布等研究证明了在大量报废老井的近井地带仍存在大量的剩余油，通过原井开窗侧钻可以大幅度降低开采成本，因此选择老井作为开窗侧钻水平井的目标。
开窗侧钻是利用斜向器和开窗铣锥，在设计位置将目标老井的套管磨穿而形成窗口，然后再用侧钻工具钻出新井眼，其中侧钻点位置要尽可能选择上层套管无变形、无断裂、固井质量较好、老井眼井径规则、全角变化率较小的井段，避开膨胀页岩、砾岩、盐岩及坚硬地层，最好是选择比较均质的砂岩层，便于钻头尽快吃入新地层，形成新井眼。
目前主要有侧磨开窗和段铣开窗两种开窗工艺，对于常规井一般采取侧磨开窗工艺，对于一些特殊井况(非标套管、开窗点磨蚀严重等)采用段铣开窗工艺，其中段铣开窗的钻具组合是扶正器+段铣器+钻铤+加重钻杆+钻杆，侧磨开窗的钻具组合是开窗铣锥+钻铤+加重钻杆+钻杆，以上的钻具组合是最优选择，但不仅限于此，也可以根据目标老井的现场情况自行调整钻具组合。
在钻井过程中，其目的是形成水平井。
可以看出，本实施方式在新井眼的钻进过程中，设计了两种钻井工具，分别是钻井工具和复合划眼工具，其中钻井工具利用变径扶正器的变径可以实现初次划眼，修正井壁和井眼，而复合划眼工具作为初次划眼失效后的补救工具，可以利用复合划眼工具内的两个变径扶正器多次变径，反复修正井壁和划眼，对井眼轨迹的拐点进行强行划眼和修正，达到使钻井的井眼光滑无阻卡的目的。
在钻井过程中，循环泵的作用是循环压裂液。
第二实施方式：
本发明的第一实施方式涉及长井段连续管的安全钻井方法，参见图1，包括以下步骤：
步骤一，选取目标老井，在目标老井的侧钻点位置开窗；
步骤二，下放侧钻钻具进入目标老井，并在开窗点侧钻形成侧钻新井眼；
步骤三，侧钻完成后，进入开窗点10～15m后起出侧钻钻具；
步骤四，利用连续管下放钻进工具，沿预设井眼轨迹在侧钻新井眼内以3°/30m～4°/30m的全角变化率钻进，其中连续管滑动钻进井段占钻进全井段的1/5～2/5；
步骤五，钻进过程中，观察目标老井的井口循环泵泵压，若泵压上升了1～1.5Mpa，则停泵，上提钻进工具20～50m，然后依次执行开启循环泵和关闭循环泵的动作，改变钻进工具内的变径扶正器的外径；
步骤六，利用钻进工具对侧钻新井眼划眼2～3次；
步骤七，若划眼无效，则起出钻进工具，转动、开启并下放复合划眼工具至侧钻新井眼，进行重新划眼，直至侧钻新井眼光滑且无阻卡，起钻，结束钻进。
全角变化率是指从井眼内的一点到另一个点，井眼前进方向变化的角度。井的全角变化率过大会增加钻井和采油作业的困难，易导致井下事故，而本实施方式为了避免此问题的发生，在经过大量试验后将全角变化率定为3°/30m～4°/30m。
滑动钻进是一种水平井或定向井施工时采用的导向钻进方法，滑动钻进可改变井眼方向、增斜和降斜，在本实施方式中井眼轨迹，或者称为连续管钻进井段，优选连续管滑动钻进井段占钻进全井段的1/5～2/5，确保最佳增降斜。
钻进工具包括自下至上依次连接的聚晶金刚石复合片钻头、螺杆、无线随钻仪、三极变径扶正器、无磁钻铤、液力换向器、加重钻杆、普通钻杆、回压阀和丢手，其中丢手通过连接器连接于连续管的末端。
复合划眼工具包括自下至上依次连接的聚晶金刚石复合片钻头、三极变径扶正器A、螺杆、钻杆短节、三极变径扶正器B、加重钻杆和普通钻杆，其中普通钻杆连接于连续管的末端。
以上是本实施方式针对长井段连续管钻井而设计的两种不同的工具串，其中钻井工具利用三极变径扶正器的变径可以实现初次划眼，修正井壁和井眼，而复合划眼工具作为初次划眼失效后的补救工具，可以利用复合划眼工具内的两个变径扶正器(三极变径扶正器A和三极变径扶正器B)进行多次变径，反复修正井壁和划眼，对井眼轨迹的拐点进行强行划眼和修正，达到使钻井的井眼光滑无阻卡的目的。
三极变径扶正器A和三极变径扶正器B可进行六次变径，达到反复修正井壁和划眼，使井眼光滑无阻。
第三实施方式：
本发明的第一实施方式涉及一种长井段连续管的安全钻井方法，参见图1，包括以下步骤：
步骤一，选取目标老井，在目标老井的侧钻点位置开窗；
步骤二，下放侧钻钻具进入目标老井，并在开窗点侧钻形成侧钻新井眼；
步骤三，侧钻完成后，起出侧钻钻具；
步骤四，利用连续管下放钻进工具，沿预设井眼轨迹在侧钻新井眼内钻进；
钻进工具：聚晶金刚石复合片钻头PDC+螺杆LZ+无线随钻仪MWD-SUB+三极变径扶正器+无磁钻铤NMDC+液力换向器+加重钻杆+普通钻杆+回压阀+丢手，其中聚晶金刚石复合片钻头的规格为φ118mm，螺杆的规格为φ95mm且可调弯角是0.5°，无线随钻仪的规格为φ95mm，三极变径扶正器的规格为φ105mm-φ110mm-φ116mm，液力换向器的规格为φ95mm，加重钻杆的规格为4根φ73mm，普通钻杆的规格为1根φ73mm。
步骤五，钻进过程中，观察目标老井的井口循环泵泵压，若泵压上升了1～1.5Mpa，则停泵，上提钻进工具20～50m，然后依次执行开启循环泵和关闭循环泵的动作，改变钻进工具内的变径扶正器的外径；
钻进过程包括：
循环压裂液；
下放钻进工具至侧钻新井眼的井底；
在1～1.8吨钻压下，将钻进工具钻进20～30m；
观察在60～90min内井口岩屑返出量，若井口岩屑返出量保持不变，则继续钻进，若井口岩屑返出量减少，则在井口上提钻进工具，并加大循环泵排量直至将井底的岩屑全部带出；
下入连续管0.5～1m；
观察目标老井的井口循环泵泵压，若泵压上升了1～1.5Mpa，说明连续管已发生严重螺旋弯曲，此时立即停泵，上提钻进工具20～50m，然后依次执行开启循环泵和关闭循环泵的动作，改变钻进工具内的三级变径扶正器Ⅰ的外径为φ116mm；
步骤六，利用钻进工具对侧钻新井眼划眼2～3次，具体包括：
匀速缓慢下放钻进工具，划眼2～3次；
下放钻进工具至侧钻新井眼的井底；
钻进工具内的无线随钻仪测量划眼是否有效；
步骤七，若划眼无效，则起出钻进工具，转动、开启并下放复合划眼工具至侧钻新井眼，进行重新划眼，直至侧钻新井眼光滑且无阻卡，起钻，结束钻进；
复合划眼工具：聚晶金刚石复合片钻头PDC+三极变径扶正器A+螺杆LZ+钻杆短节+三极变径扶正器B+加重钻杆+普通钻杆，其中聚晶金刚石复合片钻头的规格为φ118mm，三极变径扶正器A的规格为φ105mm-φ110mm-φ116mm，螺杆的规格为φ95mm且可调弯角是0.75°，钻杆短节的规格为φ73mm，三极变径扶正器B的规格为φ105mm-φ110mm-φ116mm，加重钻杆的规格为4根φ73mm，普通钻杆的规格为1根φ73mm。
连续管的口径是φ73mm，使用大参数连续管可以提高连续管的强度。
利用本实施方式提供的钻具串以及钻进方法，可以为连续管侧钻水平井提供技术支撑，随着应用数量的增加，应用效果也将会显现。
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种长井段连续管的安全钻井方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，选取目标老井，在所述目标老井的侧钻点位置开窗；
步骤二，下放侧钻钻具进入所述目标老井，并在开窗点侧钻形成侧钻新井眼；
步骤三，侧钻完成后，起出所述侧钻钻具；
步骤四，利用连续管下放钻进工具，沿预设井眼轨迹在所述侧钻新井眼内钻进；
步骤五，钻进过程中，观察所述目标老井的井口循环泵泵压，若泵压上升了1～1.5Mpa，则停泵，上提所述钻进工具20～50m，然后依次执行开启循环泵和关闭循环泵的动作，改变所述钻进工具内的变径扶正器的外径；
步骤六，利用所述钻进工具对所述侧钻新井眼划眼2～3次，实现初次划眼，修正井壁和井眼；
步骤七，若划眼无效，则起出所述钻进工具，转动、开启并下放复合划眼工具至所述侧钻新井眼，进行重新划眼，复合划眼工具作为初次划眼失效后的补救工具，可以利用复合划眼工具内的两个变径扶正器多次变径实现反复修正井壁和划眼，对井眼轨迹的拐点进行强行划眼和修正，直至所述侧钻新井眼光滑且无阻卡，起钻，结束钻进。
2.如权利要求1所述的长井段连续管的安全钻井方法，其特征在于，步骤三所述侧钻完成后，起出所述侧钻钻具，具体是指在所述侧钻钻具在进入所述开窗点10～15m后起钻。
3.如权利要求1所述的长井段连续管的安全钻井方法，其特征在于，步骤四所述钻进是指以3°/30m～4°/30m的全角变化率钻进，其中连续管滑动钻进井段占钻进全井段的1/5～2/5。
4.如权利要求1所述的长井段连续管的安全钻井方法，其特征在于，步骤四所述钻进工具包括自下至上依次连接的聚晶金刚石复合片钻头、螺杆、无线随钻仪、三极变径扶正器、无磁钻铤、液力换向器、加重钻杆、普通钻杆、回压阀和丢手，其中丢手通过连接器连接于所述连续管的末端。
5.如权利要求4所述的长井段连续管的安全钻井方法，其特征在于，所述聚晶金刚石复合片钻头的规格为φ118mm，所述螺杆的规格为φ95mm且可调弯角是0.5°，所述无线随钻仪的规格为φ95mm，所述三极变径扶正器的规格为φ105mm-φ110mm-φ116mm，所述液力换向器的规格为φ95mm，所述加重钻杆的规格为4根φ73mm，所述普通钻杆的规格为1根φ73mm。
6.如权利要求5所述的长井段连续管的安全钻井方法，其特征在于，步骤五所述钻进过程包括：
循环压裂液；
下放所述钻进工具至所述侧钻新井眼的井底；
在1～1.8吨钻压下，将所述钻进工具钻进20～30m；
观察在60～90min内井口岩屑返出量，若井口岩屑返出量保持不变，则继续钻进，若井口岩屑返出量减少，则在井口上提所述钻进工具，并加大循环泵排量直至将井底的岩屑全部带出；
下入连续管0.5～1m；
观察所述目标老井的井口循环泵泵压，若泵压上升了1～1.5Mpa，说明所述连续管已发生严重螺旋弯曲，此时立即停泵，上提所述钻进工具20～50m，然后依次执行开启循环泵和关闭循环泵的动作，改变所述钻进工具内的三级变径扶正器Ⅰ的外径为φ116mm。
7.如权利要求4或5所述的长井段连续管的安全钻井方法，其特征在于，步骤六所述利用所述钻进工具对所述侧钻新井眼划眼2～3次，具体包括：
匀速缓慢下放所述钻进工具，划眼2～3次；
下放所述钻进工具至所述侧钻新井眼的井底；
所述钻进工具内的无线随钻仪测量划眼是否有效。
8.如权利要求1所述的长井段连续管的安全钻井方法，其特征在于，步骤七所述复合划眼工具包括自下至上依次连接的聚晶金刚石复合片钻头、三极变径扶正器A、螺杆、钻杆短节、三极变径扶正器B、加重钻杆和普通钻杆，其中普通钻杆连接于所述连续管的末端。
9.如权利要求8所述的长井段连续管的安全钻井方法，其特征在于，所述聚晶金刚石复合片钻头的规格为φ118mm，所述三极变径扶正器A的规格为φ105mm-φ110mm-φ116mm，所述螺杆的规格为φ95mm且可调弯角是0.75°，所述钻杆短节的规格为φ73mm，所述三极变径扶正器B的规格为φ105mm-φ110mm-φ116mm，所述加重钻杆的规格为4根φ73mm，所述普通钻杆的规格为1根φ73mm。
10.如权利要求1所述的长井段连续管的安全钻井方法，其特征在于，所述连续管的口径是φ73mm。
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