侧钻工艺技术(讲义)
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侧钻工艺技术
严玉中
井下作业公司工程科
侧钻工艺技术
一、侧钻工艺一般流程图
搬家、安装——起原井管柱——通井、洗井——挤灰封堵原射孔井段(或打底灰)——试压——下导斜器打压座封——下铣锥开、修窗口——裸眼钻进(先用转盘钻进20~30米,然后是随钻即下螺杆定向钻进到设计要求的井斜与方位,最后用转盘稳斜钻进到完井深度)——完井电测——下尾管、固井——钻灰塞、测声放——通井、全井试压——甩钻搬家。
侧钻井井身结构示意图如下:
二、侧钻施工所需设备及工具:
1、主车:XJ450修井机装机功率为354KW,最大钩载100吨,一般用做修井,也可用于1500米以内的侧钻井施工。XJ550修井机装
机功率为429KW,一般用于2000米以内的侧钻井施工。XJ650修井机装机功率为485KW,可用于2000多米的侧钻井施工。XJ750修井机装机功率为544KW,属于钻机系例,可用于2200米的钻井施工和2000多米的侧钻井施工。各修井机的主要技术参数详见附表。
2、循环系统:F500或F800泥浆泵及190柴油机;总容积为60~80方泥浆循环罐一套三个(一般分别称为循环罐、贮备罐及加重罐),最低配置有震动筛,除砂器,除泥器、离心机等四级泥浆净化装置,对于有气层的井要配置除气器。另外灌上需要配有泥浆报警器,和泥浆加重漏斗。同时配有8方配液罐一个,1方泥浆处理剂罐1个。
3、钻具:Ф73正扣钻杆,Ф105无磁钻铤或无磁钻杆1根,加重钻杆或承压钻杆10根(一般对深井小井眼侧钻不用钻铤而用加重钻杆来实现加压)。
4、定向工具:有线随钻车一台,1~1.75的弯螺杆2根。
5、其它设备及工具:液压双闸板防喷器一套,节流压井管汇一套,200KW发电机一台,值班房及橱房,生活水罐及其它作业用具等。
6、陆地搬家车辆及费用:815拖车3台拉钻杆及泥浆泵、主车跑道等,卡车14台拉泥浆罐、钻台及板房等,25吨吊车2台,近距离搬家费用约在1~2万元左右。
三、套管开窗侧钻技术
常用的套管开窗技术有两种:磨铣开窗和锻铣开窗侧钻。目前常用的方法是磨铣开窗侧钻。
(一)、磨铣开窗侧钻
1、磨铣开窗侧钻原理
磨铣开窗侧钻原理是:在设计井段下入导斜器,
再用多功能铣锥,将套管磨穿形成窗口,然后再用
钻头钻出新井眼。
磨铣开窗侧钻特点:优点是侧钻开窗井段短,
通常为2~3米,容易侧钻出新井眼。缺点是套管对
测量仪器有磁干扰,在开完窗后需要先用转盘钻进
20~30米后才下螺杆钻具进行定向钻进。
2、磨铣开窗侧钻工具:
(1)导斜器
导斜器在侧钻中取导斜和造斜作用。是一个带一定斜度(一般为3°~4°)的半圆柱体,顶部厚约20毫米,斜面长2米以上,硬度与套管相似。布氏硬度在260-360度,开窗时使导斜器与套管均匀切削,窗口比较规则均衡。主要形式有注灰插入式、直接注灰(带水眼)固定式、卡瓦式,目前常用卡瓦式导斜器。
卡瓦导斜器由送斜器、斜向器、座封结构、防漏总成组成。其中送斜器是将斜向器送到预计深度,通过液压打压方法座封,用倒扣的方法分离送斜器与斜向器,座封结构上有横向卡瓦3个,纵向卡瓦3个,主要用于固定斜向器,防止其下下移动和旋转。
(2)多功能铣锥
多功能铣锥由4级不同锥度的锥体构成。最下面一级锥体的锥度
为200~300,具有底部切削刃,其作用是引导铣锥开窗,防止铣锥提前滑出套管。第二级锥度为60~100,刀刃长度最长,是磨铣套管,进行开窗的主要工作段。第三级锥体锥度与导斜器斜度基本相同,其作用是稳定铣锥,扩大窗口。最上一级锥度为00,主要作用是修整窗口。
3、开窗位置的选择原则:
(1)、开窗部位以上套管完好,无变形及漏失。
(2)、套管外水泥封固良好。
(3)、选在完好套管本体处,避开套管接箍。
(4)、避开事故井段及复杂地层和坚硬地层。
(5)、窗口位置还应考虑定向侧钻井身剖面的结构安排。
4、磨铣开窗侧钻技术
(1)原井眼准备
确定好开窗位置后,首先要进行通井、洗井。通井要通到开窗点以下30~50米。必要时还要陀螺仪复测原井井斜数据,以便更准确地确定新井眼的方位和位移。做完井筒准备后,注水泥封堵老井眼,水泥凝固后,下钻探灰面,试压,并钻水泥塞到预定位置。
(2)导斜器定向与固定
根据井眼尺寸、井深、井斜等参数确定合适的导斜器总成及相应的固定方法。导斜器定向有二种方法:一是在地面用罗盘定向,下钻划线对中法;二是利用陀螺仪进行定向。
在地面连接好导斜器,各部件在地面进行认真检查,将工具下到预计深度,下陀螺仪进行定向(或在地面用罗盘定向,下钻时用划线
对中法防止导斜器转向);开泵循环,正常后投球打压20~25Mpa,卡瓦牙张开座封,有的导斜器小球在导斜器里面,此时不可循环,导斜器下到位后直接开泵打压座封导斜器;加压3~4吨确认导斜器座封后,正转钻具20~30圈倒开中心管,上提管柱取出送斜器,然后下入多功能铣锥进行开窗施工。
(3)套管开窗
套管开窗是套管侧钻施工中的重要环节。它是利用铣锥沿导斜器的斜面均匀磨铣套管及导斜器,在套管上开出一个斜长圆滑的窗口,以便于侧钻过程中钻头、钻具、测井仪器、套管等的顺利起下,窗口质量的好坏,对下一步施工影响很大。
套管开窗一般分为三个阶段即:
初始阶段:铣锥接触导顶至铣锥根部开始切削套管,这一阶段必须轻压慢转,使铣锥先铣出一个比较圆滑的孔洞。
钻铣参数:W:0-5KN,N:20-30r/min,Q:10L/S,P:10~12Mpa.
骑套阶段:从铣锥根部开始接触套管内壁到底圆刚刚铣穿套管内壁,此阶段容易出现开窗死点,因此应采取中压快转的技术措施,以保证铣锥沿套管外壁均匀钻进,保证窗口长度。
钻铣参数:W:20-40KN,N:40-60r/min,Q:10L/S,P:10~12Mpa.
出套阶段:从铣锥低圆铣穿套管到铣锥最大直径全部铣过套管,这是保证下窗口圆滑的关键段,此段稍一加压就会滑到井壁,因此要定点快速悬空铣进,其长度至少要等于一个铣锥长度。
钻铣参数:W:10-20KN,N:40-60r/min,Q:10L/S,P:10~12Mpa.