悬臂钻井工艺是一种新的钻井原理,它可以在选定的地层钻半径约几英尺的超宽井眼。 Maharashtra技术公司使用悬臂钻井技术加大井眼半径,采用人工升举和其他措施增加了油井产量。
采用常规钻井方法钻入油层后,进入油层的井眼宽度是受限制的。井眼尺寸受限制的原因是受钻宽井眼钻井成本、设备尺寸、钻速、动力、防喷器尺寸和钻机类型的影响。在油层中钻大井眼的效益如下:
(1)提高产量;
(2)控制产层出沙问题;
(3)可以下更多的井下设备。
在直井中,钻头压力是钻穿岩石的主要作用力。然而,悬臂钻井用向上的岩石切除机理代替了钻压。岩石切口试验表明,无支撑岩石更容易被切除。在无支撑岩石上切一个深而窄的切口所消耗的比能要比在有支撑岩石上降低50%~75%。
比能的定义是切除单位体积的岩石所需要的能量,其表达式为:
S.E.= (Energy Input/Volume Removed)(J/cm3)
式中:Energy Input为输入能量;Volume Removed为切除岩石体积。
(1)在中等压力下用水力喷射无支撑岩石使岩石产生切口,然后通过钻头切削岩石要比钻头直接切削岩石容易得多。
(2)在高压下,水力喷射可以喷射岩石并可以移除大块的岩屑。
1.工具和作业方法
悬臂钻井的工具由上和下两部分组成:上部分由液压系统和燃烧室组成;下部是在悬臂上安装了数个带喷嘴的小型钻头。
用常规钻井工艺钻达设计深度后,下入悬臂钻井工具。燃烧室开始点火,产生的废气穿过一段导管加入悬臂的下部并推动钻头旋转。钻头上的3个喷嘴是喷射器的出口。高压流体通过钻头上的喷嘴推动钻头旋转。在上述动作的同时,钻柱开始沿轴向旋转而液压系统启动,推动下臂向上运动。下壁逐渐改变方位,从而产生一段半球形的井眼。
2.优点和缺点
采用这种方法的优点是:
(1)可以降低地层出沙量;
(2)废气产生的高温有助于提高进井壁地带的温度,增加井眼周围原油的流动能力;
(3)大井眼具有助于提高井眼的集油能力,通过人工升举可以增加原油产量;
其缺点是,并不是所有的地层和油井都适用这种方法。
3.宽井眼的套管和完井
完井时把一种预设计的聚合物浆注入大井眼与球形结构间的环空中,聚合物浆固结后形成了一个坚硬的壳体(称为树脂套管)。用改造过的射孔弹和射孔枪可以对树脂套管射孔。可以按照油井设计进行完井。