开窗侧钻小井眼资料

Φ139.7mm套管开窗侧钻小井眼技术研讨陈向军迄今为止，小井眼钻井活动遍及世界许多国家，如美国、法国、德国、英国、加拿大和委内瑞拉。

90年代，小井眼的数量呈不断增长趋势，目前美国仍是钻小井眼最多的国家。

国内在许多油田都进行过小井眼的钻探试验，但是在Φ139.7mm套管上开窗侧钻小井眼的实践只有吉林油田、辽河油田、塔里木油田、中原油田及华北油田完成过。

小井眼钻井技术是国外近年来发展的热门钻井技术之一。

国外各公司对小井眼的定义不尽相同，但是目前普遍被人接受的定义是：完钻井径小于常规完钻井径（如Φ215.9mm）的井眼统称为小井眼。

促进这项技术发展的因素有经济、技术、勘探开发及环保压力等四方面的原因。

用于小井眼钻井的钻机可以是以下几种：小型常规钻机、车装式钻修井两用作业机，矿业连续取心钻机、专门研制的小井眼钻机，以及近年来发展起来的连续油管钻井装置。

现在国内普遍使用的有IDECD-80修井机，SNC-350型柱塞泵及由振动筛、除砂器等组成的钻井液净化系统，固井也均采用SNC-350型柱塞泵。

但是，钻小井眼存在着机械钻速低、固井质量差、事故复杂多、井眼轨迹难以控制以及配套工具设备缺乏等因素，近年来有所降温。

但是，由于钻小井眼存在着的巨大利益空间，不少油田及公司对此方面的研究仍在不断发展，并取得了较大的进步。

基于我油田发展及降低生产成本的需要，上级领导及部门有意在近期再上小井眼的工程，而且特指在Φ139.7mm套管上开窗后侧钻小井眼，所以本文所提的小井眼专指Φ139.7mm套管开窗后侧钻的小井眼。

本文分别从Φ139.7mm套管开窗及侧钻小井眼两方面进行研讨。

一、开窗套管开窗是侧钻技术中的首要环节，开窗成功与否直接影响到钻井周期、成本、质量。

对开窗技术进行系统的研究和实践有助于高效、安全地施工。

套管开窗是一项操作性较强的技术，规范作业、丰富的经验和理论都是必不可少的。

江汉油田在Φ244.5mm套管及Φ177.8mm套管开窗已有一定成功的经验，但在Φ139.7mm套管上开窗还没有先例，但是其主要的技术措施及方案应是相近的，较大的区别主要是开窗参数有所不同，所用的钻具尺寸更小，锻铣刀片较小（锻铣方式），或斜向器及磨铣工具更小。

本文简要地分析、比较一下锻铣或斜向器开窗的工艺技术及施工措施。

1、斜向器开窗1.1优点●使用范围广，能实用于大井斜角、套管损坏井和多层套管井。

●磨铣铁屑量少，钻井液性能要求低。

●开窗后勿需打水泥塞候凝下入定向工具即可侧钻。

●成本你，周期短。

●工具加工简单，可多次重复使用。

●井眼条件要求不甚严格。

1.2缺点●原井眼为直井时，用陀螺确定斜向器方位。

井斜≥5°时，用陀螺或有线随钻测斜仪确定斜向器方位。

●出窗后定向易受磁干扰。

●斜向器坐封必须牢固，在整个钻井过程中窗口处容易引起事故。

●开窗后套管重复段固井合格较为困难。

1.3开窗重点技术要求●井眼准备通井检查好套管变形情况；开窗段避开套管接箍及套管外扶正器，必要时进行磁测井；建立人工井底封堵原井眼；试压，确保套管开窗前不漏。

●工具检查和入井检查好卡瓦螺丝牢固情况；防止送斜器中心管进入石块等东西，造成投球蹩压出现问题；斜向器下入要均速缓慢，防止出现意外造成提前落、卡于井中。

●开窗位置的确定避开套管接箍和扶正器；避开复杂地层开窗。

●锻铣长度的确定：一般为3-5m。

●开窗技术起始段轻压低转速；骑套段轻中压较高转速，防止提前出套；出套段吊压高转速，防止铣锥下滑到井壁；修窗至上提下放无明显碰挂为止；开窗中要求钻压均匀，保证窗口光滑。

●窗口保护斜向器固定牢固可靠，防止开窗、钻进中斜向器转动；钻头、工具等在起下钻通过窗口时防止碰挂、损坏窗口。

●磁干扰消除轨迹控制允许，转盘钻进20-30m；用磁性测斜仪器对侧钻方向定位钻进。

●井眼净化钻井液密度合理，确保开窗段井壁稳定，不塌、不漏；调整钻井液性能，提高环空返速，保证铁屑的良好携带。

1.4开窗注意事项●开窗钻具组合应满足设计要求，水平位移短时铣锥上加配刚性钻铤或加重钻杆。

●更换铣锥，直径应保持一致，原则上只允许小换大。

●修整窗口时，钻具上紧扣，防止铣锥高速旋转脱扣。

●开窗时保证设备、仪表等灵敏可靠。

●开窗时作好预防应急措施。

1.5常见事故分析及处理●斜向器下钻遇阻主要原因分析：通井规设计不合理，套管变形检查不明确；洗井刮管不到位，井内死油、结蜡严重；遇阻处老井狗腿度大。

处理措施：上提下放活动钻具，下压不允许超过斜向器设计许可吨位；起钻检查斜向器，必要时重新通井、洗井、刮管。

●开窗蹩钻严重主要原因分析：开窗参数不合理；斜向器锚定不牢固。

处理措施：调整开窗参数；对斜向器进行挤水泥作业；重新下入新斜向器。

●开窗无进尺主要原因分析：铣锥与斜向器、套管钢级不匹配，或铣锥设计不合理、磨损严重；开窗参数不合理；形成“死点”。

处理措施：起钻检查、更换铣锥、斜向器；调整开窗参数；下入小直径的开窗铣鞋破坏“死点”。

●起下钻钻具在窗口遇阻主要原因分析：窗口不规则或窗口已破坏。

处理措施：修窗和扩大窗口。

1.6斜向器及铣锥的类型及发展情况●斜向器水泥式斜向器（普通式和CS-D型）地锚式斜向器（XQSR-XQDM）卡瓦锚定式斜向器(上提和下压型) 封隔器式斜向器（双卡瓦型和SS-WS型）液压卡瓦式斜向器可回收式斜向器●铣锥起始铣锥开窗铣锥单、复式铣锥钻柱铣鞋和西瓜皮式铣鞋组合式铣锥钻铰式铣锥2、锻铣式开窗2.1优点●锻先后可在任意方向侧钻。

●使用工具较少，只需一趟锻铣工具或更换刀片即可。

●工艺简单，不需修磨窗口。

2.2缺点●磨铣铁屑量大且形状大，清除困难，特别是井斜大时，因此对钻井液性能要求高。

●稍有不慎，刀片被卡造成卡钻，处理困难。

●成本高，更换刀片及起下钻频繁。

影响周期。

●锻铣后打水泥塞候凝，水泥强度要求高，钻塞后才可侧钻。

2.3开窗技术要求●井眼准备通井和锻铣处套管刮管；了解锻铣处套管固井质量及扶正器情况；了解原井射孔井段情况。

●工具检查和入井检查好锻铣工具刀片张开和回位情况，并作好刀片张开与泵压、排量关系试验；用细铁丝捆好刀臂，防止刀片入井时碰挂套，自动张开损坏刀片。

●开窗位置的确定尽可能避开套管接箍，避开套管扶正器和老井射孔段；锻铣井段固井质量不好，不宜采用段铣开窗。

●锻铣长度的确定一般12-20m左右。

●开窗技术起始割断套管时，刹位刹把开泵锻铣1小时左右，确保套管切断和刀片全部张开，防止锻铣过程中“薄皮套管”现象。

锻铣中钻压均匀，防止刀刃或刀片扭坏；调整钻井液性能，确保铁屑净化良好；保证锻铣段水泥的强度。

●窗口保护起下钻在窗口时操作要缓慢平衡稳，防止破坏水泥塞强度。

●磁干扰消除开窗后初始定向钻进使用有线随钻测斜仪器优于MWD。

●井眼净化：要求与斜向器开窗相同。

2.4开窗注意事项●及时清除铁屑，防止堵塞钻井液通道。

●根据返出铁屑形状，及时调整钻压。

●每次下入新刀片时，均应对上次锻铣井段进行划眼。

●每锻铣1m应停止锻铣或起钻更换刀片前，充分徨、循环钻井液以便净化井眼。

●防止锻铣中“薄皮套管”和“鸟巢”现象的出现，调整好钻进及水力参数。

●操作要规范，防止刀片的损害和扭曲。

2.5常见事故分析及处理措施●铣速慢主要原因分析：锻铣参数不匹配；刀片磨损严重；处于铣刀两排切削刃磨铣过渡期；铣到套管接箍或扶正器。

处理措施：调整锻铣参数；起钻检查、更换刀片；正确分析情况，耐心磨铣。

●上提钻具，工具进套管困难主要原因分析：工具上缠有大量长铁屑；刀臂被铁屑卡死；锻铣工具活塞被卡；钻压大或溜钻，刀片扭曲。

处理措施：提高排量，调整钻井液性能，放回原处小钻压磨铣，反复划眼、反复停开泵或倒划眼；刀片扭曲变形，慢慢上提，迫使刀片回收。

●锻铣进尺异常主要原因分析：套管固井质量不好、套管晃动；工具设计不合理，刀片自锐性差及抗震性能差；铣到扶正器；铣在射孔井段。

处理措施：分析原因，调整锻铣参数和钻井液性能；选择高效锻铣工具。

耐心磨铣；填井重新锻铣。

●循环不畅，下钻遇阻主要原因分析：井眼净化不好。

处理措施：调整钻井液性能，提高环空返速，确保铁屑良好携带。

测井窗口遇阻主要原因分析：水泥塞破坏。

处理措施：锻铣后保证打入的水泥强度；起下钻具、工具进出窗口要缓慢平稳，防止破坏水泥塞。

2.6锻铣工具的类型、发展情况国产“TX”、“DX”型（TX型3翼6刀片，DX型6刀片）3、开窗方式选择3.1考虑成本、周期因素，则选择斜向器优于锻铣方式。

3.2考虑开窗套管处水泥固井质量不好，则优选斜向器开窗。

3.3若是双层套管开窗，则选择斜向器开窗。

3.4若井斜大、地层硬、井深，则优选斜向器开窗。

3.5若有特殊要求，则选择锻铣开窗（如超短半径侧钻水平井），斜向器开窗（如侧钻分枝井）综观两种开窗方式，斜向器多于锻铣。

二、江汉油田的开窗技术探讨1、江汉油田开窗方式选择结合江汉油田的设备、技术以及老井情况，建议选用锻铣式开窗。

主要原因如下：1.1我处无陀螺仪，斜向器开窗后开窗方位很难保证准确，需要侧钻出去后并且保持钻进离开老套管1m以上后，才可用电子测斜仪测定井眼方位，需要扭方位的可能性极大。

而用小钻具扭方位因其刚性不够，所以既费时费力，又难以奏效。

1.2因为是在Φ139.7mm套管上开窗，套管小，磨铣工作量少，开窗应该较快。

1.3锻铣式开窗，窗口质量容易保证，对于下部侧钻小井眼更有利。

1.4如果采用斜向器开窗，因在小套管内进行，所以斜向器的锚定更加困难，开窗成功的可能性相对较低。

1.5考虑到侧钻后的完钻方式主要以甩筛管或悬挂尾管完井，窗口的固井质量对于后期生产至关重要，而锻铣式开窗对于提高窗口的固井质量有利。

1.6但是江汉油田套管扶正器安放较密，在下部井段基本是一根套管安放一只扶正器，所以一般应选择开窗点较高的井段。

另外，如果对缩短钻井周期更加重视，也可以在无陀螺仪的情况下采取斜向器开窗，即：在地面将斜向器工具面方位调整准确后入井，利用液压大钳上扣，锁死转盘，使得下部钻具不转动，下到底后开窗工具直接悬挂座封。

既可节约开窗时间，又可节约开窗成本。

利用地锚斜向器开窗一般仅为几小时，从通井开窗到定向钻进所用时间为2-3天；而采用锻铣式开窗需1-2天，从通井开窗到定向钻进所用时间约为4-6天。

2、江汉油田Φ139.7mm套管开窗施工流程2.1原井资料调查，掌握原井的地层、井斜方位、套管、封固质量以及后期该井的使用情况，尤其是套管是否有变形等损坏情况，地层压力情况等等。

2.2井眼准备：通径及洗井。

采用Φ118.5mm铣锥通井至预定开窗点下50m以深，充分循环，置换出井筒内污液。

保证井筒内充满锻铣时所用钻井液（正电胶结构浆）。

钻具组合：Φ118.5mm铣锥+Φ89mm铣锥+上击器+Φ89mm钻铤6根+Φ73mm钻杆+ 108mm方钻杆2.3套管试压，井口试压15MPa，稳压30min，压降为0。