一种致密地层悬空侧钻方法与流程

1.本发明属于石油钻完井技术领域，具体涉及一种致密地层悬空侧钻方法。


背景技术：

2.分支井或鱼骨井的常用开窗侧钻方式有斜向器开窗和悬空开窗侧钻方式，在套管井内常用斜向器开窗方式，其开窗可靠，但需要专用的斜向器工具，后期的斜向器的回收可靠性较低。为此在裸眼段开窗可以采用悬空侧钻方式，不需要专用工具，井筒不留工具，井眼畅通。
3.砂岩储层、煤层气采用分支井或鱼骨水平井开发时常采用悬空开窗侧钻方法，首先钻分支井眼，先将工具面向上(图1a所示)，滑动钻进，使分支井眼轨迹远离主井眼，再扭方位钻完分支井眼(图1b所示)，然后在主井眼继续向前钻进，此时常用悬空开窗侧钻工艺，即将工具面向下(图1c所示)，依靠重力作用，小钻压甚至0钻压，在下井壁上慢慢划槽、打窝，形成支撑面，再慢慢增加钻压滑动钻进，使井眼轨迹偏向下方，与分支井眼形成夹壁墙，逐步使主井眼和分支井眼分离，完成悬空开窗侧钻，再正常复合钻进(图1d所示)，完成主井眼。
4.中国专利公开文献cn 111197461 a公开了一种水平井悬空侧钻方法及侧钻工具，解决了在水平井悬空侧钻过程出现托压的问题后，解决托压的问题并继续进行侧钻钻井。该发明的主要技术方案为：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；复合侧钻设置为侧钻工具与钻头同时旋转钻进。
5.《西部探矿工程》2010年第1期b2公开了一种悬空侧钻双阶梯水平井井眼轨迹控制技术，侧钻采用2.25
°
的大螺杆，作业步骤为：(1)下钻到1297m处，以50
°
的工具面划眼到1332m；(2)在1332m处钻具空转1h；(3)在1323.5m井段保持0.2-0.5t的钻压，工具面70
°
，钻速3m/h，开始侧钻；(4)钻完一个单根后，给钻压80kn，反扭较大，钻速正常，并且返出新岩屑占80％，证明已钻入新井眼，侧钻初步成功。
6.《天然气勘探与开发》2009年第32卷第3期公开了《磨溪气田研磨性硬地层水平井悬空侧钻技术应用实践》，悬空侧钻技术措施：(1)拉槽：在井深3152m时，测斜、摆放工具面在150
°
，并保持工具面相对稳定，反复上下拉槽。(2)控制钻时钻进至井深3164m以后，逐渐加块钻速，以1m/h钻进2m，再加快至1.5m/h，重力高边工具面逐渐摆放至120、90、60等方位上，进行扭方位、增斜钻进，把两个井眼彻底分开，直至从mwd上见到井斜明显变化1
°
以上即可正常加压钻进。
7.砂岩储层、煤层气因为岩层相对松软，采用悬空侧钻成功率高，但对于碳酸盐岩、花岗岩等储层，因为岩层致密坚硬，在零钻压划槽、打窝时常常难以在井壁上打出窝，提高钻压常常又会滑入分支井眼，难以实现悬空开窗侧钻工艺。
8.碳酸盐岩、花岗岩等致密坚硬地层，井壁稳定，采用裸眼完井鱼骨水平井开发是非常理想的开发方式，但因为无法悬空侧钻，只能采用斜向器侧钻方式，大大增加了分支井的
开发难度和风险。


技术实现要素：

9.本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种致密地层悬空侧钻方法，针对碳酸盐岩等坚硬致密地层无法划槽打窝的问题，利用水泥塞的较低硬度，实现划槽打窝功能，从而实现在坚硬地层的悬空开窗侧钻。
10.本发明是通过以下技术方案实现的：
11.本发明提供了一种致密地层悬空侧钻方法，在钻分支井眼前，先在裸眼主井眼内打上一段水泥塞，然后再钻分支井眼和悬空开窗侧钻。
12.本发明的进一步特点在于：
13.所述方法具体包括以下步骤：
14.步骤1，在裸眼主井眼内打上一段水泥塞；
15.步骤2，钻分支井眼；
16.步骤3，悬空开窗侧钻。
17.本发明的进一步特点在于：
18.步骤1中水泥塞的长度大于分支井眼和主井眼的重叠段的长度。
19.本发明的进一步特点在于：
20.步骤1中水泥塞的长度优选为30-40m。
21.本发明的进一步特点在于：
22.步骤2中钻分支井眼具体为：
23.工具面向上或侧向上，先采用预设角度为2-2.5度的弯螺杆在水泥塞上向上爬坡，造斜率20
°
/30m，快速远离主井眼；然后采用预设角度为1.5度的单弯螺杆，定向及复合钻进。
24.本发明的进一步特点在于：
25.步骤3中悬空开窗侧钻具体为：
26.分支井眼钻完后，将工具面向下，钻头在水泥塞上划槽、打窝，形成钻头支撑面；然后提高钻头钻压，正常复合钻进，完成悬空开窗侧钻。
27.本发明的进一步特点在于：
28.悬空开窗侧钻时采用预设角度为2-2.5度的单弯螺杆。
29.本发明的进一步特点在于：
30.划槽、打窝时，钻头钻压为0-0.5t。
31.本发明的进一步特点在于：
32.正常复合钻进时，钻头钻压为0.5-1.5t。
33.本发明的进一步特点在于：
34.悬空开窗侧钻前10m按照控时钻进的方法进行侧钻，钻进速度不大于0.5m/h，钻头钻压0-0.5t；10m-20m钻头钻压提高到0.5-1.5t。
35.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
36.本发明针对碳酸盐岩、花岗岩等致密地层难以悬空开窗侧钻的问题，采用先在主井眼内打上一段水泥塞的方法，利用水泥可钻性高的特点，实现致密地层的悬空开窗侧钻。
37.本发明可以实现碳酸盐岩等致密坚硬地层的悬空开窗侧钻，大大简化了开窗侧钻工艺，降低了施工难度。
附图说明
38.图1a是现有悬空开窗侧钻中工具面朝上钻进示意图；
39.图1b是现有悬空开窗侧钻中扭方位钻进示意图；
40.图1c是现有悬空开窗侧钻中工具面朝下钻进示意图；
41.图1d是现有悬空开窗侧钻中复合钻进示意图；
42.图2是本发明一种致密地层悬空侧钻方法中主井眼打水泥塞示意图；
43.图3是分支井眼钻进示意图；
44.图4是本发明悬空开窗侧钻示意图。
45.图中，1、主井眼、2、水泥塞、3、分支井眼。
具体实施方式
46.下面结合附图对本发明作进一步详细描述：
47.本发明的实质是针对碳酸盐岩等坚硬致密地层无法划槽打窝的问题，利用水泥塞的较低硬度，实现划槽打窝功能，从而实现在坚硬地层的悬空开窗侧钻。
48.水泥塞位于主井眼，因为水泥塞硬度较低，相对于碳酸盐岩等坚硬致密地层比较软，所以钻头能够在水泥塞上划槽打出窝，当打出窝后，钻头有了受力面，能够加上钻压，就可以向侧面钻进，从而实现在坚硬地层悬空开窗侧钻。若没有水泥塞，直接在硬地层悬空侧钻，因为很难打出窝，钻头就没有受力面，如果加钻压就直接滑到分支井眼了。
49.本发明提供的一种致密地层悬空侧钻方法，针对碳酸盐岩等致密坚硬储层，在钻分支井眼前，先在裸眼主井眼1内打上一段水泥塞2，然后再按常规方法钻分支井眼3和悬空开窗侧钻。
50.本发明致密地层悬空侧钻方法的实施例如下：
51.【实施例1】
52.该方法具体包括以下步骤：
53.步骤1，在裸眼主井眼1内打上一段水泥塞2，如图2所示；
54.打水泥塞的施工工艺不需要特别工艺，水泥硬度不需要特别要求，因为打水泥塞侧钻工艺是常规成熟工艺。
55.进一步地，水泥塞的长度大于分支井眼和主井眼的重叠段的长度，一般约为30-40m即可。
56.步骤2，钻分支井眼3，如图3所示；
57.钻分支井眼就是要把分支井眼偏离出主井眼即可，但为了钻完分支井眼后悬空开窗钻主井眼，需要把分支井眼向上钻，这样悬空侧钻时可以利用钻柱的重力，向下可以划槽打出窝。如果分支井眼在主井眼下方的话，悬空侧钻就没法利用重力，就更难划槽打出窝来。
58.一般钻分支井眼工具面向上或侧向上即可，可以采用预设角度为2-2.5度的弯螺杆在水泥塞上向上爬坡，造斜率20
°
/30m，快速远离主井眼，然后可采用预设角度为1.5度的
单弯螺杆，满足定向及复合钻进。
59.钻分支井眼因为是单一井眼，对钻压、时间没有要求，但通常为由有随钻的mwd仪器来确定井斜、方位等数据。
60.步骤3，悬空开窗侧钻。
61.如图4所示，分支井眼3钻完后，再将工具面向下在水泥塞2上划槽、打窝，此时钻压为0-0.5t，因为水泥硬度远小于碳酸盐岩，可以很容易实现打窝、划槽，形成钻头支撑面，然后提高钻压至0.5-1.5t，正常复合钻进，形成主井眼的钻进，完成致密地层悬空开窗侧钻工艺。
62.需要说明的是，工具面向下可以最大限度利用重力，工具的角度由单弯螺杆来决定，一般采用预设角度为2-2.5度的单弯螺杆即可。
63.进一步地，一般悬空侧钻前10m按照控时钻进的方法进行侧钻，钻进速度不大于0.5m/h，钻压0-0.5t；10m-20m钻压可提高到0.5-1.5t。
64.本发明中侧钻方法和打水泥塞不需要用新工具，用现有工具即可。
65.下面以塔里木盆地顺南区块奥陶系碳酸盐岩储层为例，对本发明方法进行进一步说明。
66.【实施例2】
67.以塔里木盆地顺南区块奥陶系碳酸盐岩储层，该区块为碳酸盐岩地层，储层致密稳定，通常采用裸眼完井。
68.因为为缝洞型储层，采用分支井开发，单井连通多个缝洞储集体可以大幅度提高单井产量，提高单井储量控制面积，降低开发成本。但因为储层致密，围压高，悬空侧钻难以形成工具面，需要采用斜向器等方式才能侧钻出去，而采用斜向器侧钻方式，侧钻完后必须要打捞出斜向器，才能继续钻其它分支井眼，斜向器在超深井中的打捞成功率较低，从而大大增加了分支井的施工风险。
69.按照本发明方法，先在主井眼的水平段注入一段水泥塞，候凝后，工具面朝上钻分支井眼，然后对分支井眼进行完井，分支井眼的钻完井由于还没有开窗侧钻，也没有井眼重入问题。
70.分支井眼完井后，将工具面向下，滑动钻进，慢慢在水泥中划槽打窝，从而形成工具面，即支撑面，再提高钻压，向前钻进。由于此时分支井眼在主井眼上方，侧钻主井眼，钻柱或完井管柱贴着底前进，不会误进入分支井眼，因此也避免了重入问题。
71.本发明针对碳酸盐岩、花岗岩等致密地层难以悬空开窗侧钻的问题，采用先在主井眼内打上一段水泥塞的方法，利用水泥可钻性高的特点，实现致密地层的悬空开窗侧钻。
72.本发明可以实现碳酸盐岩等致密坚硬地层的悬空开窗侧钻，大大简化了开窗侧钻工艺，降低了施工难度。
73.最后应说明的是，上述技术方案只是本发明的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述具体实施方式所描述的方法，因此前面描述的方式只是优选的，而并不具有限制性的意义。