２０１５年第８期 西部探矿工程 ３９ 塔河油田深层侧钻水平井膨胀套管钻井设计及实践 蔡鹏 ，侯婷，吴柳根 （胜利石油工程有限公司钻井工艺研究院，山东东营２５７０１７） 摘要：膨胀套管技术是一项可在钻井过程中充当技术套管封隔复杂地层的新技术，可优化井身结 构，进行封隔异常高压层、坍塌层和漏失层等。塔河油田深层侧钻井需要满足避水要求，且需钻遇石 炭系易漏层和易坍塌层，存在２套压力体系，使钻井和后期完井面，１名诸多困难，造成该油区深部地层 原油难以得到，采用膨胀套管充当技术套管，为解决塔河油田侧钻水平井开发难题提供了一种 全新的解决方案。针对塔河油田（２ｊ１７７．８ｍｍ套管深层开窗侧钻井的开发难点，提出一套膨胀套管技 术解决方案，膨胀套管实施后采用非常规直径１３０ｍｍ井眼钻进，分析了膨胀套管施工技术难点，确 定施工程序及方案，并从膨胀套管及配套技术两方面详细论证分析，验证其在深层侧钻水平井中应 用的可行性。详细介绍了膨胀套管技术首次在该地区侧钻水平井ＴＫ６－４６３ＣＨ井中进行钻井封堵 应用的实施情况。现场试验表明，所设计的膨胀套管钻井技术方案可以解决塔河油田深层侧钻水平 井的钻井难题，并得到很好的技术实践。 关键词：膨胀套管；塔河油田；钻井封堵；技术方案；现场实践 中图分类号：ＴＥ２４９文献标识码：Ｂ文章编号：１Ｏ０４—５７１６（２０１５）０８一Ｏ０３９—０４ 随着油田开发中后期的到来，深井、复杂井将越来 越多，其井身结构也越来越复杂。针对复杂地质条件 和复杂深井，当钻遇高压层、盐膏层等复杂地层时，膨 胀套管技术可为非常规套管井身结构提供有效的技术 １技术方案及难点 在侧钻水平井钻井设计中引人膨胀套管技术，为塔河 手段，利用它可封隔异常高压层、漏失层等，对解决复 杂深井难题，具有良好的应用前景阻 ］。 近年来，塔河油田 １７７．８ｒａｍ套管开窗侧钻时需 要满足地质避水要求，开窗侧钻层位主要集中在石炭 系巴楚组和奥陶系桑塔木组，目前 １７７．８ｒａｍ套管开 窗侧钻井面临着２大问题：①泥岩坍塌掉块问题比较突 出： １７７．８ｒａｍ套管开窗侧钻，侧钻轨迹将穿过石炭系 巴楚组泥岩地层，易发生垮塌掉块，钻井和完井过程阻 卡严重，钻井、完井管柱无法到位；②井漏现象严重：石 炭系地层压力高（１．２１～１．２４ｇ／ｃｍ。），奥陶系地层压力 低（１．０８～１．１Ｏｇ／ｃｍ。），同一井眼揭示２套不同压力系数 的地层，易出现井壁垮塌、井漏等复杂情况，造成后续 施工困难。目前，塔河油田 １７７．８ｒａｍ套管开窗侧钻 井无法下人技术套管，该类侧钻井以现有的常规技术 无法实施，导致塔河油田奥陶系剩余油多年来无法解 放。膨胀套管技术为解决塔河油田侧钻水平井开发难 题提供了一种解决方案口 。 收稿日期：２０１４—０８—０４ 油田侧钻井水平井开发提供一种技术方案。然而，相对直 井而言，在侧钻水平井中大斜度井段实施膨胀套管难度更 大，风险更高，且后续钻进对膨胀套管强度要求更高。 针对塔河油田 １７７．８ｒａｍ套管开窗侧钻井所面临 的因井漏和泥岩坍塌而难以钻达目的层等技术难题， 采用膨胀套管固井技术方案，具体方案为： １７７．８ｒａｍ 套管内进行开窗侧钻后， １４９．２ｍｍ井眼钻进至奥陶 系顶部，并用扩眼工具将井眼尺寸扩至 １６５ｍｍ，下人 １３９．７ｒａｍ膨胀管，膨胀后内径可达到 １３４．５ｒａｍ，封隔 石炭系泥岩和易漏层位，下人 １３０ｍｍ钻头继续钻进。 针对塔河油田深层侧钻井所面临的困难，对膨胀套 管及其配套技术进行研究分析，探讨膨胀套管及其配套 技术在深层侧钻井中应用的可行性。目前 １３９．７ｒａｍ 膨胀套管适合在 １４９．２ｍｍ井眼中试验，自２００９年以 来，胜利油田钻井院对膨胀套管在塔河油田开窗侧钻 井中可行性和适宜性进行了反复的论证，制定了完备 的工艺措施和应急预案 。 ２关键技术分析 ２．１井身轨迹优化 基金项目：中石化重点攻关项目“裸眼封堵等井径膨胀套管技术研究”（ＪＰ１１００７）资助。 第一作者简介：蔡鹏（１９７８一），男（汉族），湖南益阳人，工程师，现从事膨胀管技术研究推广和完井工具技术开发工作。 ４２ 西部探矿工程 ２０１５年第８期 ３现场试验 产１３９．７ｍｍ膨胀套管２项纪录，标志着膨胀管技术在解决钻 井复杂难题匕取得了重大突破，为解决塔河油田 １７７．８ｒａｍ 目前，该方案在塔河油田深层侧钻井中实施７口井，国 内首次应用膻，刖 为教鸳莲寸± 耕高压层， 辛仓『Ｊ造了国 套管开窗侧钻水平井的技术瓶颈奠定了基础。 表４国外公司 １０５ｍｍ ＭＷＤ仪器参数 ３．１首次现场实践： 及其配套技术在塔河油田深层侧钻井中应用的可行ｌ生。 （２）以膨胀套管为核心的侧钻水平井钻井方案得以 膨胀套管方案首次在ＴＫ６—４６３ＣＨ井应用，该井采 用段铣方式开窗，一开采用 １４９．２ｍｍ钻头钻进和液压 式扩眼器进行钻后扩眼，完钻井深５５０９．９３ｍ，最大井斜 ３１．２６。，电测测井径为 １６５ｍｍ以上，井眼条件满足膨 胀管下入要求。采用 １５１ｍｍ专用通井规通井后，下 人 １３９．７ｍｍ膨胀套管４３７．２２ｍ，固井膨胀顺利。钻塞 后，进行膨胀套管承压试验，管体抗内外压强度合格。 二开钻进采用 １３０ｍｍＰＤＣ钻头钻进，配套ｊ２『１０５ｍｍ 非标小直径ＭｗＤ仪器和非标钻具组合，完钻井深 ５７４０ｍ，垂深５５４９．５２ｍ，井斜９２．７。，总进尺２３０．０７ｍ，顺 利钻达目的层，满足地质避水要求，裸眼完井［ 。 ３．２工艺探讨与完善 实践，并对膨胀套管及配套钻井工艺整体技术进行了有 力探索，有效促进随钻扩眼和小井眼钻井技术发展。 （３）膨胀套管技术成功封隔高压层和易塌地层，其 抗内压、抗外压和耐磨性均可满足后续钻井及地质避 水要求，性能可靠，保障了后续小井眼钻进安全，为解 决塔河油田 １７７．８ｍｍ套管开窗侧钻水平井的技术瓶 颈奠定了基础，可进一步进行推广试验。 参考文献： ［１］张建兵；练章华；贾应林，采用膨胀套管技术优化复杂深井 超深井下部井身结构『Ｊ］．石油钻采工艺，２００８，３０（４）：卜４． 为继续探索深井侧钻水平井膨胀套管钻完井工艺 技术，缩短建井周期，降低钻井成本，在首获成功后，又 陆续完成ＴＫ７—６４０ＣＨ、Ｔ８１６ＣＨ２、ＴＨ１０２３３ＣＨ等６ 口试验井的钻井实践，对膨胀套管及配套钻井工艺整 体技术进行了有力探索，促进工艺技术完善。先后成 功试验深井膨胀套管及双心钻头大斜度随钻扩眼技 术，采用双心钻头随钻扩眼后达到膨胀套管下入要求； １３９．７ｍｍ膨胀套管作业长度最长达５２６．８８ｍ，作业深 度最深达６０６５ｍ，随钻扩眼最大井斜角６５．８。，成功封隔 了高压的石炭系地层；后续 １３０．０ｒａｍ井眼采用特殊 钻具结构钻进，最长进尺达４６１．０ｍ，对膨胀套管钻完井 工艺整体技术进行了有力探索，为西部深井小井眼侧 钻井提供了一种全新的二开次钻完井方式ｎ 。 ４结论 （１）通过从井身轨迹优化、开窗方式、斜井扩眼、膨 【２］班丽，姜秀．采用实体膨胀管技术实现钻探深地层目标［Ｊ］． 国外石油工程，２００３，１９（１ １）：２７—２８． 【３］姚彤宝，于好善，夏柏如，等．膨胀管技术在地质勘探领域应 用初探『Ｊ］＿探矿工程，２００８，２９（２）：８－１ １． ［４］庄德宝．膨胀管应用及技术研究［Ｊ１．内蒙古石油化工，２０１２， ２１（７）：１０３—１０４． ［５】龙斌．实体膨胀管技术在塔河ＴＫ１０５ｌ井的应用［Ｊ】．西部探 矿工程，２００９，３２（９１：４６—４８． 【６］ 张新旭，魏学成．膨胀管技术在河坝１井的应用【ＪＪ．西部探矿 工程，２００５，２８（９１：６１—６３． ［７］唐明，唐成磊，宁学涛，等．实体膨胀管技术在油田开发中的 应用［ＪＪ．钻采工艺，２００８，３１（３）：７０—７２． ［８］唐明，宁学涛，吴柳根，等．膨胀套管技术在侧钻井完井工程 中的应用研究 ．石油矿场机械，２００９，３８（４）：６４－６８． ［９】唐明，吴柳根，赵志国，等．深层侧钻水平井膨胀套管钻井封 堵技术研究ｌＪＩ．石油机械，２０１３，４１（２）：６—９． ［１０】何伟国，唐明，吴柳根．塔河油田深层侧钻水平井膨胀套钻 井管完井技术［Ｊ１．石油钻探技术，２０１３，４１（５）：６２—６６． 胀套管及小井眼钻进等方面分析论证，验证了膨胀套管
