油气井侧钻的基本程序

史蒂夫eld

侧钻

一、原理

所谓侧钻工艺技术就是在油水井某一特定深度固定一个斜向器，利用其斜面造斜和导斜作用，用铣锥在套管的侧面开窗，从窗口钻出新井眼，然后下尾管固井的一整套工艺技术。

二、侧钻施工步骤

侧钻施工主要包括：侧钻前井眼准备、固定斜向器、套管开窗、裸眼钻进、下尾管固井等工序，现分述如下。

1、侧钻前井眼准备

1）通井

通井的目的有两个：第一是了解套管完好情况，为开窗选位和确定尾管的超覆高度等提供参考资料。第二是为下斜向器创造条件。因此，通井规的直径要比斜向器直径大2~4mm，大直径部分不得小于斜向器的长度。若没有这样长的通井规，在施工现场可用两个封隔器的金属体部分连接起来代替通井规。

2）挤封原井射孔层

侧钻前挤封原井眼油水层的目的，在于防止原井眼油水层互窜影响分采分注效果，同时为斜向器创造一个准确而坚固的井底，以控制侧钻开窗位置（对斜向器用水泥固定法而言）。

挤封油水层时应注意：

（1）挤封前，要把所有挤封井段都冲露出来。

（2）挤封时最好让水泥浆从井底替过全部挤封井段后再进行挤封，以免因吸收性差异而影响挤封质量。

（3）挤封水泥用量取决于油水层渗透率、厚度、挤封半径、压力等因素，一般按每米用0.5~1t 水泥计算。

（4）钻灰塞时一定丈量好钻具，计算好水泥塞要留的深度。

3）上部套管试压

挤封油水层后，要对上部套管进行试压，目的是了解套管完好情况，为开窗高度和下尾管高度提供资料，也是为了检查挤封质量，为下尾管固井奠定基础。

试压的现行标准是：注水井试压12MPa，30min后压力降低不超过0.5MPa；油井试压10MPa，30min 后压力降低不超过0.5MPa。若试不住压，则要找出原因，根据漏失量、位置，进一步确定是否封堵和提高开窗高度等。原则上应尽力把漏失井段控制在窗口以下，或采取其它措施。

2、固定斜向器

由于斜向器的尾部结构不同，固定方法有两种：一种是水泥固定法，其优点是斜向器的结构简单，制造容易，固定可靠；其缺点是施工麻烦，时间长。另一种是封隔器固定法，其优点与水泥固定法相反。无论哪种方法固定斜向器，都必须达到如下要求：

（1）斜向器位置要准，与确定的开窗位置相差不大于0.1m。

（2）斜向器固定牢靠，在侧钻过程中，斜向器的方位、深度都不能变化。

（3）斜向器顶部平面一定要与套管中心轴线垂直。

（4）斜向器斜面方位要符合要求。

目前，国内多用水泥固定法固定斜向器。水泥固定斜向器的施工方法有两种。

（1）注灰送入法：先注入水泥浆，起管柱，然后用送斜器把斜向器送到预定的深度。利用管柱的

重，顿击剪断连接销钉，提管柱候凝。

（2）送入注灰法：斜向器和送斜器均有循环通道时，可先将斜向器送到预定深度，将销钉剪断提出送斜器候凝。此法固定斜向器施工简单可靠，但送斜器与斜向器构造复杂，制造困难。

用水泥固定斜向器时应注意：

（1）全部工作必须在水泥初凝之前完成。

（2）斜向器与送斜器的连接销钉能在钻具负荷冲击下剪断。

（3）起下操作平稳，防止中途遇阻而顿断销钉。

3、侧钻定向

目前，侧钻的定向方法有地面定向法、陀螺测斜定向法。

1）地面定向法

地面定向法是利用钻杆打印标记和量角器在地面及时的测量下钻过程中钻杆转动产生的偏差，经过累计计算，掌握斜向器在井下的实际方位。其施工步骤如下：

（1）利用罗盘或经纬仪，将设计方位角测定在转盘上或套管法兰上。

（2）把校直的钻杆平直地放在地上，利用打印规在钻杆上打印，使钻杆的公母接头上所打的“+”记号在同一条线上。

（3）将斜向器与第一单根接起来，第一单根的标准刻线是否与斜向器斜面相对，不相对时，用特别的内弧形量角器测定其角值，下钻时将斜向器的斜面对着要求方位下入井内，这时第一根母接头的刻线与地面定向也有一同样差值。以地面定向刻线为差，顺时杆方向的差值为正差值，反时针方向的差值为负差值，记录到计算角差值表上。接上第二根单根上紧扣后，看第二根的公接头与第一根母接头刻线是否对正。若未对正则以第一根母接头刻线为准，测定角差值，并以顺时针差为正，反时针差为负。这样一根一根下完，累计总角差值，得正值时，反时针转回同一个角值。以此角值刻线正对地面定向刻线，则斜向器正对要求方位，得负值则正转。

(4)在剪断送斜器与斜向器之间的销钉之前，要反复核算角差值。同时要反复提放，看刻线方位有无变化，无变化即可顿断销钉。在正式侧钻之前要进行电测，进一步核实方位是否正确。

2）陀螺测斜仪定向法

施工程序如下：

⑴将具有定方位功能的斜向器固定装置（或斜向器总成）下入井内预定深度。

⑵由钻柱内通过电缆输送陀螺测斜仪至斜向器装置的方向键上，测出斜向器固定装置（或全套斜向器总成）在井内的实际方位。

⑶斜向器在井内的实际方位与侧钻要求的方位的差值，即是所需调整的方位值。根据斜向器结构不同，调整其方位差值有两种方法：一是有对接装置的斜向器总成，可通过对接装置在地面调整方位差值，然后下入井内与斜向器固定装置对接上，即可得到侧钻方位；二是无地面调节功能的斜向器总成，通过转动斜向器管柱（其转动范围为方位差值）来调节斜向器在井内的方位，然后再下陀螺仪进一步核实方位是否准确。

4、套管开窗

套管开窗是套管内侧钻施工中的主要环节，它是用铣锥沿着斜向器斜面磨铣套管，在套管上开一斜长圆滑的窗口，便于钻具与衬管的顺利起下。因此，窗口质量好坏对下一步施工影响很大，为快速优质安全地开好窗口，要根据所选用的铣锥与斜向器，以及套管等因素，事先设计出开窗过程的技术参数。依据施工经验，开窗分三个阶段，各阶段的技术要求如下：

第一阶段：从铣锥磨铣斜向器顶部到磨鞋底部外径圆周与套管内壁接触段。此段开始时要轻压慢钻，使铣锥先磨出一个均匀接触面，然后用重压中速磨铣。

第二阶段：从铣锥底圆出套管到铣锥最大直径全部铣过套管。此段要求铣锥沿套管外壁均匀钻进，若重压，很容易提前外滑，应采用轻压快钻，以保证窗口长度。

第三阶段：从铣锥底圆出套管到铣锥最大直径全部铣过套管，此段是保证窗口圆滑的关键段，同时，只要稍加压就全滑到井壁，因此要定点快速悬空铣进，其长度等于一个铣锥长度。

上述三个阶段是指一个铣锥完成全部开窗过程而言。若用单式铣锥加长窗口，则在复式铣锥进入第三阶段前即可换入。有时施工往往用一个复式铣锥完成开窗的整个过程，这三个阶段的深度和长度完全可以事先通过计算求出。这对侧钻开窗有重要的指导意义，是侧钻开窗技术措施的重要依据。

在整个开窗过程中，应注意下述几点：

⑴开窗钻具配合要使铣锥顶部有一刚性很大，长度在8~10m的钻铤或加重钻杆，以保证窗口质量。

⑵更换铣锥时，直径最好要一致，铣锥尺寸必须大于所下尾管接箍8mm以上。更换大小不一致的铣锥时，只能由小到大，不能由大到小，以免产生台阶后铣进、钻进、下尾管困难。

⑶修套管窗口时，铣锥容易悬空铣进，高速转动容易脱扣，因此，钻具丝扣必须上紧，井下钻具要严格检查，坚决防止掉断事故发生。

⑷开窗之前必须对地面设备、泥浆性能、钻井仪表、井下钻具等做好全面检查，保证完好，使开窗工作顺利进行到底。

5、裸眼钻井

侧钻裸眼钻进与普通钻进基本相同。但侧钻裸眼钻进时井斜较大，钻具在窗口附近有一个侧向力，使钻具紧靠井壁与窗口，并与窗口、斜向器、套管总是处于磨擦中。泥浆循环通道在窗口处小，钻具与井眼间隙很小，钻杆断后不容易打捞等不利因素，因此在施工中应特别注意下列几点：

⑴窗口以下钻具要进行精选，避免发生钻具折断。

⑵起下大直径钻具通过窗口时，操作要平稳缓慢，防止顿碰提挂窗口。

⑶经常检查窗口位置上下的钻具，尤其在钻进进尺缓慢时，防止窗口处钻杆磨断。

⑷特别注意泥浆性能调整，保持井壁稳定，并对钻压、转速、排量等参数的优选配合。

⑸因故停钻，钻具一定要提到窗口以上井段。

⑹严格执行防断、防卡、防掉、防塌、防喷等措施。

6、下尾管固井

下尾管固井包括：完井电测、试下尾管、下尾管、注灰浆、倒开尾管、关井候凝。下尾管固井与一般下套管固井的不同点在于尾管与井壁的间隙小，井斜大，注灰管柱下大上小，注灰后要有效地将注灰管与尾管分离，因此，施工中应注意下列几点：

⑴完井电测。电测前应充分洗井以调整泥浆性能，电测在窗口遇阻时，不得强顿或硬提，以免造成割挂电缆事故。

⑵试下尾管。用常规管柱连接衬管试下，衬管长度应大于20m，试下至井底。试下中若遇阻，不要强下，起出管柱重新划眼，直至试下合格。

⑶下尾管。在下尾管之前，对正反扣接头进行检查，必须装卸灵活，能自由倒开。下钻过程中，严禁旋转下部钻具，防止将尾管倒掉落井。如果使用丢手接头，应将丢手接头试验合格后再使用。

⑷固井。根据尾管与钻具脱开方法不同，可分为先注入水泥浆后脱开正反接头法和丢手接头先脱开后插入管柱水泥浆法。不论用何种方法均应注意下列问题：