石油鉆探小井眼鉆井技術(shù)

1.小井眼的定義關(guān)于小井眼的意義非常多，世界上各國(guó)各公司及有關(guān)專(zhuān)家的定義都不一樣。但從以下兩個(gè)方面定義小井眼是大家成認(rèn)的。(1)依據(jù)環(huán)空尺寸大??；(2)依據(jù)經(jīng)過(guò)一口井的90%井深的最大鉆頭尺或井眼直徑，目前比較普遍的定義是：90%的井身直徑小于177.8mm到70%的井身直徑小于127mm之間的井為小井眼片。2.小井眼的優(yōu)點(diǎn)與缺乏小井眼鉆井的優(yōu)點(diǎn)在于：1).井眼小節(jié)約鉆井液用量，如采用160mm井眼比用216mm井眼，1560m井深可節(jié)約鉆井液60m3〔原用160m3〕；2).環(huán)隙小節(jié)約水泥，如采用160mm井眼，下101mm油層套管比用216mm井眼，下140mm套管，1500m井深可節(jié)約水泥17t〔原用32.2t〕；2.小井眼的優(yōu)點(diǎn)與缺乏3).所用鉆具尺寸和套管尺寸小可節(jié)約鋼材，101mm套管與140mm套管比照，每米少11.16kg；4).由于小井眼所用鉆具和套管尺寸小所以選用的鉆機(jī)及其相應(yīng)的設(shè)備減??；5).由于選用小的占機(jī)及配套設(shè)備，能源消耗低；6).由于鉆機(jī)小，鉆具及套管尺寸小，減少了運(yùn)輸量及勞動(dòng)費(fèi)用；2.小井眼的優(yōu)點(diǎn)與缺乏8).占地面積小，土地就是金錢(qián)，所以油公司要想方法減少打井時(shí)的占地面積，小井眼鉆井，由于鉆機(jī)及配套設(shè)備小而輕，鉆具及套管直徑小等都能減少占地面積；9).保護(hù)環(huán)境；環(huán)境在美、加兩國(guó)特別重視，所有井場(chǎng)打完井后必須將墊井場(chǎng)的土運(yùn)走，所有鉆井液必須拉走，不得隨便排放。小井眼鉆井、井場(chǎng)小那么減少污染面積，減少運(yùn)土量，也減少鉆井液用量。2.小井眼的優(yōu)點(diǎn)與缺乏10).適用于遙遠(yuǎn)，無(wú)陸上交通地區(qū)的鉆井，如在新幾內(nèi)亞西南的鳥(niǎo)頭地區(qū)，Conoco公司于1986年使用新設(shè)計(jì)的直升飛機(jī)吊運(yùn)輕便鉆機(jī)打了12口小井眼井。平均每口井費(fèi)用2百萬(wàn)美元，而過(guò)去在同一地區(qū)打井每口井要655萬(wàn)美元；11).小井眼對(duì)采油來(lái)說(shuō)也存在很多好處，如：抽油桿重量減輕，抽油機(jī)設(shè)備變小，節(jié)能等。2.小井眼的優(yōu)點(diǎn)與缺乏表1平均井深，4267m的?，F(xiàn)井與小井眼井的比較2.小井眼的優(yōu)點(diǎn)與缺乏小井眼鉆井的缺乏之處：小井眼有很多優(yōu)點(diǎn)，并不是說(shuō)小井眼可以完全代替大井眼，它的應(yīng)用范圍仍有一定的局限性，相對(duì)大井眼來(lái)說(shuō)也存在不少缺點(diǎn)，這些缺點(diǎn)國(guó)外有些已經(jīng)解決，有的正在攻關(guān)。1).小井眼產(chǎn)量受到限制；2).分層壓裂及大排量壓裂，分層開(kāi)發(fā)受到限制；3).測(cè)井工具受到限制，現(xiàn)有測(cè)井儀器還不能完全滿(mǎn)足各種小井眼測(cè)井需要；4).鉆井工具受限制。品種少，難以到達(dá)用產(chǎn)要求。3.小井眼鉆井方式根據(jù)小井眼鉆井選用鉆機(jī)類(lèi)型，鉆井方式及相關(guān)設(shè)備、裝置、小井眼鉆井方式可以分成以下三種根本方式：1).小井眼連續(xù)取心鉆井；2).旋轉(zhuǎn)式鉆井；3).井下馬達(dá)鉆井；3.小井眼鉆井方式3.2旋轉(zhuǎn)式鉆井旋轉(zhuǎn)式鉆井主要通過(guò)轉(zhuǎn)盤(pán)鉆或頂部驅(qū)動(dòng)鉆來(lái)完成小井眼鉆井。旋轉(zhuǎn)鉆井主要應(yīng)用于打直井、斜直井、定向井或老井加深。有時(shí)也可用于水平井。井眼尺寸一般在171mm到120mm。根據(jù)貝克休斯英特公司介紹，該公司1993年在法國(guó)完成了兩口小井眼深井，上部用的是轉(zhuǎn)盤(pán)鉆，其最小井眼為73mm。加拿大6-6-30-16井，在井深571m以上局部用的就是轉(zhuǎn)盤(pán)鉆井。

3.小井眼鉆井方式

3.3井下馬達(dá)鉆井使用井下馬達(dá)完成小井眼鉆井可以有幾種方式：(1)由鉆具連接井下馬達(dá)，通過(guò)馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)完成鉆井工作，在鉆井時(shí)可通過(guò)鉆具和助推器給鉆頭加壓。(2)撓曲油管配合井下馬達(dá)，通過(guò)馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)完成鉆井工作。但鉆井時(shí)必須通過(guò)助推器給鉆頭加壓。(3)轉(zhuǎn)盤(pán)和井下馬達(dá)同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)完成鉆井工作。以上三種井下馬達(dá)鉆井方式，可以用于打直井、斜直井、定向井、水平井、側(cè)鉆井及老井加深。利用撓曲油管鉆機(jī)還可以完成酸化、修井等作業(yè)。

4.小井眼井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

4.1小井眼井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的問(wèn)題(1)井眼穩(wěn)定(2)油井產(chǎn)量(3)完井測(cè)試(4)取心(5)壓裂(6)鉆井中測(cè)斜(7)鉆機(jī)選擇4.小井眼井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.2小井眼井身結(jié)構(gòu)根本類(lèi)型(1)套管系列：14089(2)探井完井井眼尺寸67~86mm〔裸眼完井〕(3)生產(chǎn)井完井井眼尺寸114~120mm〔下89~101mm油層套管、如果油層致密可用67~73mm裸眼完井〕。(4)目前大部小井眼為120~170mm①170mm101mm套管②120mm89mm套管

5.小井眼鉆具結(jié)構(gòu)及工具

5.1鉆具結(jié)構(gòu)特點(diǎn)小井眼鉆具結(jié)構(gòu)與常規(guī)鉆井相比最大差異在于：(1)組合中不加鉆鋌，一般用加厚壁鉆桿或鉆桿加壓；(2)為了保證正常加壓，及減少鉆柱振動(dòng)，在下部鉆具組合安放助推器；(3)加震擊器；(4)采用可變穩(wěn)定器

5.小井眼鉆具結(jié)構(gòu)及工具

5.2鉆具組合典型組合：105mm鉆頭+95mm細(xì)桿+95mm助推器+98mm厚壁鉆桿+89mm震擊器+73mm厚壁鉆桿+73mm鉆桿+方鉆桿5.小井眼鉆具結(jié)構(gòu)及工具5.3小井眼鉆井主要井下工具(1)助推器(2)震擊器(3)可變經(jīng)穩(wěn)定器(4)串聯(lián)工井下動(dòng)力鉆具(5)小井眼鉆頭在鉆小井眼時(shí)，與國(guó)內(nèi)鉆常規(guī)鉆井一樣，根本使用的是牙輪鉆頭及PDC鉆頭。牙輪鉆頭由于軸承小，相對(duì)而言進(jìn)尺少、壽命短，但由于地層因素所致，有時(shí)還必須使用。一般來(lái)講，上部軟地層用牙輪鉆頭，下部用PDC鉆頭，5.小井眼鉆具結(jié)構(gòu)及工具5.3小井眼鉆井主要井下工具這兩種鉆頭有時(shí)在不同條件下交替使用，目前有不少種類(lèi)的鉆頭可用于小井眼鉆井。在深井中由于地層溫度高，井眼容積小，鉆井液缺乏以充分冷卻鉆頭，此時(shí)一般采用TSD熱穩(wěn)定性鉆頭。據(jù)資料介紹，當(dāng)前世界上最小尺寸的鉆頭是由Slimdrll及Borles公司制造的PDC鉆頭，其尺寸為38.23mm。

6.小井眼鉆井液由于小井眼環(huán)隙小，循環(huán)壓降高，在鉆井施工中會(huì)出現(xiàn)一系列問(wèn)題，因此所使用的鉆井液比常規(guī)鉆井液要求的更為嚴(yán)格。小井眼鉆井液必須滿(mǎn)足小井眼鉆井及取心要求：(1)固相含量低，防止離心作用而將固相沉積在鉆桿內(nèi)壁上，當(dāng)然對(duì)低轉(zhuǎn)數(shù)鉆機(jī)來(lái)說(shuō)可能影響小些；(2)由于小井眼環(huán)隙小、壓降高，所以要求鉆井液粘度低；(3)有抑制、穩(wěn)定頁(yè)巖并能使井眼接近標(biāo)準(zhǔn)尺寸；

6.小井眼鉆井液

(4)有攜帶固相能力；(5)濾失小，泥餅薄且有彈性；(6)由于循環(huán)時(shí)間短、散熱差、所以要求鉆井液熱穩(wěn)定性要好。Amoco及哈里伯頓公司根據(jù)室內(nèi)、現(xiàn)場(chǎng)及各種條件下的試驗(yàn)，完成了CBF小井眼鉆井液體系，并得出該體系鉆井液的維護(hù)及控制方法見(jiàn)表2和表3。

6.小井眼鉆井液CBF鉆井液性能

6.小井眼鉆井液CBF鉆井液的維護(hù)

8.小井眼固井小井眼由于套管與井壁的環(huán)空間隙小，為了提高固井質(zhì)量及水泥環(huán)的強(qiáng)度，國(guó)