CN117662000A - 一种超深短半径裸眼侧钻施工方法和钻具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超深短半径裸眼侧钻施工方法和钻具，所述钻具的单弯螺杆设置结构弯角，钻头与结构弯角连接；单弯螺杆的弯点处设置偏向垫块；所述施工方法包括：S1形成水泥塞：在老井眼的侧钻点位置注水泥固封，形成水泥塞、S2扫塞：下钻对水泥塞进行扫塞，扫赛至水泥塞面距离侧钻点的指定位置后，起钻、S3、侧钻进、S4、增斜钻进：不起钻进行增斜钻进，在增斜钻进至井斜75度后起钻，将钻具中的单弯螺杆更换为小弯角单弯螺杆，继续钻进至设计井深。本发明在超深老井中能够实现曲率半径40米的短半径一开次裸眼侧钻，实现侧钻，增斜一趟钻，提升侧钻成功概率，极大的缩短了钻井周期，为老井复产增效，提供了新的手段。
Description
技术领域
本发明属于油气田开发钻井技术领域，具体涉及一种超深短半径裸眼侧钻施工方法和钻具。
背景技术
随着老油田的持续开发，老油区油水井井况日趋恶化，严重制约了油田的采收率的提高。为提高采收率可采用加密井和在老井井眼内实施短半径侧钻水平井两种方法。两者相比较，前者有建井周期长，高成本的缺点，而在老井眼内实施短半径侧钻水平井施工，通过井眼的延伸，有效沟通新的储集体，不但可以节约钻井成本，而且还可以提升储集体连通效率，提高采收率和经济效益。侧钻短半径水平井是老区挖潜、增储上产的有效手段。
CN106609656A公开了用于超深硬地层裸眼侧钻施工的方法，该方法包括以下步骤：步骤一：在老井眼的侧钻点位置之上形成大井眼段，并在老井眼的侧钻点位置之下形成小井眼段，以在侧钻点位置处形成台阶；步骤二：在小井眼段和部分大井眼段中形成水泥塞；步骤三：钻除水泥塞到台阶一定距离以进行扫塞；步骤四：使用侧钻钻具进行侧钻进。该方法解决了超深硬地层的侧钻效率问题，但不能实现曲率半径40m短半径侧钻。
CN111197461A公开了水平井悬空侧钻方法，采用第一钻时进行滑动侧钻，在钻压持续升高不回时停止；选取侧钻点的位置；选取侧钻工具；从侧钻点起始，采用第二钻时进行复合侧钻；其中，所述复合侧钻设置为所述侧钻工具与钻头同时旋转钻进。该发明运用带稳定器的单弯螺杆和PDC钻头结合悬空侧钻方法实施侧钻，解决悬空侧钻的托压的问题，其钻具组合不能实现曲率半径40米造斜要求。
马鸿彦等公开了超深超高温潜山气井AT-6X井小井眼侧钻技术(石油钻采工艺，2020-01-04)，其主要提出了以PDC+直螺杆+弯接头(2.5°)的侧钻钻具组合，实施侧钻。利用“方位校正系统”软件校正了老井眼轨迹数据，采用的“半主动半自动”送钻方式提高了小井眼深硬地层同方位侧钻的成功率。但该方法不适用超深井老井侧钻，超深井井径小，不允许使用该钻具，且其方法中的钻具组合不能实现短半径侧钻的造斜率要求。
张绍林等公开了基于柔性钻具低成本超短半径老井侧钻技术(石油机械，2017-12-10)：其利用十字万向节结构柔性钻具实施侧钻，完钻最大井斜角87.3°，水平段井斜角波动不足1°，侧钻曲率半径1.8m,水平钻进距离80.lm。该技术不能随钻测量，存在侧钻不可控的风险，对于超深井风险更加突出，且不能实现曲率半径40米的侧钻造斜率需求。
塔河油田碳酸盐岩未动用储量大。老井侧钻受地质工程因素限制(避水、泥岩坍塌等)，需要上提造斜点(垂距≥70m)，采用开窗一开次或封隔泥岩两开次井身结构，两开次侧钻井费用高。为挖掘老区剩余油潜力，进一步减小定向垂距，降低侧钻点限制，缩短侧钻进尺，保障塔河高效稳产，亟需研发一种可应用于超深井中的短半径侧钻施工方法。
发明内容
为了解决以上技术问题，本发明提供了一种超深短半径裸眼侧钻施工方法和钻具。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种钻具，包括大径钻杆、小径钻杆、加重钻杆、非标钻杆、变扣短接、无磁短接、无磁承压钻杆、随钻测量仪器、单流阀、单弯螺杆和钻头；
其中，钻头连接在单弯螺杆下端，所述单弯螺杆上端连接单流阀，所述单流阀上端连接无磁承压钻杆，所述无磁承压钻杆内部有随钻测量仪器,所述随钻测量仪器通过无磁承压钻杆上端的无磁短接固定在无磁承压钻杆内部，所述无磁短接上端连接变扣短接，所述变扣短接上端连接非标钻杆，所述非标钻杆上端连接加重钻杆，所述加重钻杆上端连接小径钻杆，所述小径钻杆上端连接大径钻杆；
所述单弯螺杆设置结构弯角，所述钻头与所述结构弯角连接；所述单弯螺杆的弯点处设置偏向垫块。
优选地，所述单弯螺杆的外径为95mm；所述结构弯角为3.5°；所述偏向垫块的高度为14mm。
本发明还提供了一种超深短半径裸眼侧钻施工方法，包括以下步骤：
S1、形成水泥塞：在老井眼的侧钻点位置注水泥固封，形成水泥塞；
S2、扫塞：下钻对水泥塞进行扫塞，扫赛至水泥塞面距离侧钻点的指定位置后，起钻；
S3、侧钻进：利用前述的钻具进行侧钻进；
S4、增斜钻进：不起钻进行增斜钻进，在增斜钻进至井斜75度后起钻，将钻具中的单弯螺杆更换为小弯角单弯螺杆，继续钻进至设计井深。
优选地，步骤S1中所述水泥的强度≥14MPa/24h。
优选地，步骤S2中所述扫塞前，还包括对水泥塞面进行承压测试。
进一步优选地，所述承压测试的试验压力不小于5吨。
优选地，步骤S2中所述指定位置的计算方法为：
式中，D为原老井眼井径，m；d为钻具直径，m；δ为偏心块高度，m；γ为导向钻具结构弯角，°；L3为钻头端面中心到支撑点距离，m；n为造斜拐点次数。
优选地，步骤S3中所述侧钻进，具体为：
S31、下入钻具至水泥塞面，调整好钻具的工具面，工具面与设计靶点的误差不可超过±15°，使钻具在水泥塞中按照井眼轨道钻进的趋势。
S32、从水泥塞面开始，定时钻进，钻进的钻速为0.3m/h，定时滑动扫赛钻进至侧钻点E，在扫塞长度内，形成扫赛后井眼轨迹；扫赛过程中保持送钻平稳扫塞过程中采用小排量，减少底部钻具组合的震动，严格控制工具面和钻时，及时观察返砂情况，每半小时采集一次岩屑，并观察地层岩屑是否达到90％；
S33、定时滑动扫赛钻进至侧钻点E后，控时侧钻钻进6米，钻进长度6米分为3段，每段2米，其中第一段、第二段、第三段钻速依次分别为0.5m/h，0.75m/h，1m/h；地质捞砂监测，0.5m捞砂一次进行评价，并观察地层岩屑含量。
进一步优选地，步骤S31中所述工具面为定向钻井的设计靶点方位。
优选地，步骤S3中所述增斜钻进的钻压为20-30KN，排量为12L/s。
优选地，步骤S4中所述小弯角单弯螺杆的外径为95mm，结构弯角为1.5°。
本发明的有益效果为：
在超深老井中能够实现曲率半径40米的短半径一开次裸眼侧钻，实现侧钻，增斜一趟钻，提升侧钻成功概率，极大的缩短了钻井周期，为老井复产增效，提供了新的手段。
附图说明
图1为本发明用于超深短半径侧钻钻具的结构示意图。
图2为本发明实施例中侧钻施工过程示意图。
图3为本发明实施例中扫赛完成后的井眼轨道示意图。
其中，1、大径钻杆，2、小径钻杆，3、加重钻杆，4、非标钻杆，5、变扣短接，6、无磁短接，7、无磁承压钻杆，8、随钻测量仪器，9、单流阀，10、单弯螺杆、11、偏向垫块，12、结构弯角，13、PDC钻头、14、钻具、15、侧钻点E、16、水泥塞、17、水泥塞面，18、井眼轨道，19、扫赛后井眼轨迹，20、扫塞长度。
具体实施方式
以下实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。对所公开的实施例的下述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例中，而是可以应用于符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的更宽的范围。虽然在本发明的实施或测试中可以使用与本发明中所述相似或等价的任何方法和材料，本文在此处列举优选的方法和材料。
除非另外定义，本文中使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同意义。
如图1所示，本发明提供了一种钻具14，包括大径钻杆1、小径钻杆2、加重钻杆3、非标钻杆4、变扣短接5、无磁短接6、无磁承压钻杆7、随钻测量仪器8、单流阀9、单弯螺杆10和钻头13；
其中，钻头13连接在单弯螺杆10下端，所述单弯螺杆10上端连接单流阀9，所述单流阀9上端连接无磁承压钻杆7，所述无磁承压钻杆7内部有随钻测量仪器8，所述随钻测量仪器8通过无磁承压钻杆7上端的无磁短接6固定在无磁承压钻杆7内部，所述无磁短接6上端连接变扣短接5，所述变扣短接5上端连接非标钻杆4，所述非标钻杆4上端连接加重钻杆3，所述加重钻杆3上端连接小径钻杆2，所述小径钻杆2上端连接大径钻杆1；
所述单弯螺杆10设置结构弯角12，所述钻头13与所述结构弯角12连接；所述单弯螺杆10的弯点处设置偏向垫块11。
该钻具14的造斜率主要由单弯螺杆10的结构弯角12的大小和位置、偏心垫块11的高度和位置以及钻压等因素控制。钻头13可根据实际工况条件进行选型，如PDC钻头。随钻测量仪器的选取应结合地层条件，同时也应满足钻具14的造斜率要求。
具体地，所述单弯螺杆10的外径为95mm；所述结构弯角为3.5°；所述偏向垫块的高度为14mm。
本发明还提供了上述钻具在超深短半径裸眼侧钻施工中的应用。
本发明的超深短半径裸眼侧钻施工方法中所述“超深”定义为井深超过6000米，所述“短半径”定义为定向井增斜段平均曲率半径小于40米。
本发明还提供了一种利用上述钻具的超深短半径裸眼侧钻施工方法，如图2和3所示，具体包括以下步骤：
S1、形成水泥塞：在老井眼的侧钻点位置注水泥固封，形成水泥塞16；
其中，水泥固封时采用的水泥的强度≥14MPa/24h。
S2、扫塞：下钻对水泥塞16进行扫塞，扫赛至水泥塞面17距离侧钻点E15的指定位置后，起钻；
具体地，所述扫塞前，还包括对水泥塞面17进行试验压力不小于5吨的承压测试，符合强度要求后进行扫赛；
所述指定位置的计算方法为：
式中，D为原老井眼井径，m；d为钻具直径，m；δ为偏心块高度，m；γ为导向钻具结构弯角，°；L3为钻头端面中心到支撑点距离，m；n为造斜拐点次数。
S3、侧钻进：利用所述的钻具14进行侧钻进；
具体为：
S31、下入钻具14至水泥塞面17，调整好钻具14的工具面(所述工具面为定向钻井的设计靶点方位)，工具面与设计靶点的误差不可超过±15°，使钻具14在水泥塞16中按照井眼轨道18钻进的趋势。
S32、从水泥塞面17开始，定时钻进，钻进的钻速为0.3m/h，定时滑动扫赛钻进至侧钻点E15，在扫塞长度20内，形成扫赛后井眼轨迹19；扫赛过程中保持送钻平稳扫塞过程中采用小排量，减少底部钻具14的震动，严格控制工具面和钻时，及时观察返砂情况，每半小时采集一次岩屑，并观察地层岩屑是否达到90％；
S33、定时滑动扫赛钻进至侧钻点E15后，控时侧钻钻进6米，钻进长度6米分为3段，每段2米，其中第一段、第二段、第三段钻速依次分别为0.5m/h，0.75m/h，1m/h；地质捞砂监测，0.5m捞砂一次进行评价，并观察地层岩屑含量。
S4、增斜钻进：不起钻进行增斜钻进，在增斜钻进至井斜75度后起钻，将钻具14中的单弯螺杆10，更换为小弯角单弯螺杆，继续钻进至设计井深；
其中，所述增斜钻进的钻压为20-30KN，排量为12L/s；
所述单弯螺杆的外径为95mm；所述结构弯角12为3.5°；所述偏向垫块11的高度为14mm；所述小弯角单弯螺杆外径为95mm，结构弯角为1.5°。
实施例1
一种超深短半径侧钻施工方法，具体实施过程包括：
根据相关设计要求和老井具体情况选定合适的侧钻点E15的位置，实施步骤一：在老井眼的侧钻点位置上下50米注水泥固封，用于固封的水泥必须满足水泥强度≥14MPa/24h，在完成水泥注入完后，提钻至水泥塞面17以上200m以上冲洗钻具14内水泥浆。冲洗结束继续起钻至井口，预留1000m防喷管柱后关井候凝，关井候凝24h后起钻，累积候凝不小于48h。
第二，下钻探灰面时，探至灰面后施加钻压5t，测试水泥塞强度，确认水泥塞面深度和水泥塞强度后，扫塞至设计井深，设计井深的井底水泥塞面17与侧钻点E15的距离由公式(1)计算得出，按设计要求进行套管试压，测试井筒完整性。扫塞钻进中，要求均匀送钻，适当控制扫塞速度。扫塞到设计井深后大排量洗井2～3周，洗井时调整好钻井液性能，在确保井底干净后方可起钻。
第三，扫塞完成，起钻后，下入钻具14至水泥塞面17，按照设计要求，调整好钻具14的工具面，工具面与设计靶点的误差不可超过±15°，确保钻具14在水泥塞16中有按照井眼轨道18钻进的趋势。
第四，从水泥塞面17开始，定时钻进，钻进的钻速为0.3米每小时，定时滑动扫赛钻进至侧钻点E15，在扫塞长度20内，形成扫赛后井眼轨迹19。扫赛过程中保持送钻平稳扫塞过程中采用小排量，减少底部钻具14的震动，严格控制工具面和钻时，及时观察返砂情况，每半小时采集一次岩屑，并观察地层岩屑是否达到90％。
第五，定时滑动扫赛钻进至侧钻点E15后，正式控时侧钻钻进6米，钻进长度6米分为3段，每段2米，其中第一段、第二段、第三段钻速依次分别为0.5米每小时，0.75米每小时，1米每小时。尽量减少钻具活动次数，且保证送钻平稳。地质捞砂监测，0.5m捞砂一次进行评价，并观察地层岩屑含量。
第六测钻成功后，不起钻，继续加大钻压增斜钻进，钻压控制在20-30KN，排量随着钻进的深度不断加大到12L/s，在增斜钻进至井斜75度后起钻，将钻具14的单弯螺杆10，更换为小弯角单弯螺杆，继续钻进至设计井深。
以上是结合具体实施例对本发明进一步的描述，但这些实施例仅仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。
Claims (11)
1.一种钻具，其特征在于，包括大径钻杆、小径钻杆、加重钻杆、非标钻杆、变扣短接、无磁短接、无磁承压钻杆、随钻测量仪器、单流阀、单弯螺杆和钻头；
其中，钻头连接在单弯螺杆下端，所述单弯螺杆上端连接单流阀，所述单流阀上端连接无磁承压钻杆，所述无磁承压钻杆内部有随钻测量仪器,所述随钻测量仪器通过无磁承压钻杆上端的无磁短接固定在无磁承压钻杆内部，所述无磁短接上端连接变扣短接，所述变扣短接上端连接非标钻杆，所述非标钻杆上端连接加重钻杆，所述加重钻杆上端连接小径钻杆，所述小径钻杆上端连接大径钻杆；
所述单弯螺杆设置结构弯角，所述钻头与所述结构弯角连接；所述单弯螺杆的弯点处设置偏向垫块。
2.根据权利要求1所述的钻具，其特征在于，所述单弯螺杆的外径为95mm；所述结构弯角为3.5°；所述偏向垫块的高度为14mm。
3.权利要求1-2任一项所述的钻具在超深短半径裸眼侧钻施工中的应用。
4.一种超深短半径裸眼侧钻施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、形成水泥塞：在老井眼的侧钻点位置注水泥固封，形成水泥塞；
S2、扫塞：下钻对水泥塞进行扫塞，扫赛至水泥塞面距离侧钻点的指定位置后，起钻；
S3、侧钻进：利用权利要求1-2任一项所述的钻具进行侧钻进；
S4、增斜钻进：不起钻进行增斜钻进，在增斜钻进至井斜75度后起钻，将钻具中的单弯螺杆更换为小弯角单弯螺杆，继续钻进至设计井深。
5.根据权利要求4所述的超深短半径裸眼侧钻施工方法，其特征在于，步骤S1中所述水泥的强度≥14MPa/24h。
6.根据权利要求4所述的超深短半径裸眼侧钻施工方法，其特征在于，步骤S2中所述扫塞前，还包括对水泥塞面进行承压测试。
7.根据权利要求4所述的超深短半径裸眼侧钻施工方法，其特征在于，步骤S2中所述指定位置的计算方法为：
式中，D为原老井眼井径，m；d为钻具直径，m；δ为偏心块高度，m；γ为导向钻具结构弯角，°；L3为钻头端面中心到支撑点距离，m；n为造斜拐点次数。
8.根据权利要求4所述的超深短半径裸眼侧钻施工方法，其特征在于，步骤S3中所述侧钻进，具体为：
S31、下入钻具至水泥塞面，调整好钻具的工具面，工具面与设计靶点的误差不可超过±15°，使钻具在水泥塞中有按照井眼轨道钻进的趋势；
S32、从水泥塞面开始，定时钻进，钻进的钻速为0.3m/h，定时滑动扫赛钻进至侧钻点E，在扫塞长度内，形成扫赛后井眼轨迹；严格控制工具面和钻时，及时观察返砂情况，每半小时采集一次岩屑，并观察地层岩屑是否达到90％；
S33、定时滑动扫赛钻进至侧钻点E后，控时侧钻钻进6米，钻进长度6米分为3段，每段2米，其中第一段、第二段、第三段钻速依次分别为0.5m/h，0.75m/h，1m/h；地质捞砂监测，0.5m捞砂一次进行评价，并观察地层岩屑含量。
9.根据权利要求8所述的超深短半径裸眼侧钻施工方法，其特征在于，步骤S31中所述工具面为定向钻井的设计靶点方位。
10.根据权利要求4所述的超深短半径裸眼侧钻施工方法，其特征在于，步骤S3中所述增斜钻进的钻压为20-30KN，排量为12L/s。
11.根据权利要求4所述的超深短半径裸眼侧钻施工方法，其特征在于，步骤S4中所述小弯角单弯螺杆的外径为95mm，结构弯角为1.5°。
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| CN202211033005.5A Pending CN117662000A (zh) | 2022-08-26 | 2022-08-26 | 一种超深短半径裸眼侧钻施工方法和钻具 |
Country Status (1)
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| CN (1) | CN117662000A (zh) |
-
2022
- 2022-08-26 CN CN202211033005.5A patent/CN117662000A/zh active Pending
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