深井小井眼套管開(kāi)窗套管鍛銑側(cè)鉆工藝操作規(guī)程

1、開(kāi) 窗 側(cè) 鉆 技 術(shù)中原石油勘探局鉆井工程技術(shù)研究院目 錄1 前言2 中原油田套管開(kāi)窗側(cè)鉆井的特點(diǎn)及關(guān)鍵技術(shù)3 深井開(kāi)窗側(cè)鉆施工工序4 深井側(cè)鉆設(shè)計(jì)技術(shù)5 深井開(kāi)窗和鍛銑技術(shù)6 裸眼鉆進(jìn)技術(shù)7 小井眼鉆井液技術(shù)8 固井完技術(shù)技術(shù)9 事故處理與預(yù)防技術(shù)1前言 套管開(kāi)窗側(cè)鉆技術(shù)是一種在已下套管的枯竭和事故井中，應(yīng)用特殊的工具、工藝，對(duì)套管進(jìn)行開(kāi)窗，并側(cè)鉆出一定的距離，重新開(kāi)采地下原油，從而使老井復(fù)活、老井更新，大幅度提高原油產(chǎn)量和采收率的技術(shù)。1.1 老井開(kāi)窗側(cè)鉆技術(shù)發(fā)展概況據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，國(guó)外從六十年代就開(kāi)始進(jìn)行側(cè)鉆研究，經(jīng)過(guò)三十多年的應(yīng)用和發(fā)展，在側(cè)鉆方法、工藝技術(shù)、井下工具、測(cè)量工具及完井方法

2、等方面已日臻完善，并已形成專業(yè)化的施工隊(duì)伍。不僅能在側(cè)鉆井眼中完成各種曲率半徑的水平井，而且能在一個(gè)井筒中側(cè)鉆出多分支井。國(guó)內(nèi)不少油田在20世紀(jì)90年代都開(kāi)展了套管開(kāi)窗側(cè)鉆工作，并取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。中原油田獨(dú)立開(kāi)展套管開(kāi)窗側(cè)鉆工作始于1993年，最初幾年由于受側(cè)鉆井較深、地質(zhì)條件復(fù)雜、工具設(shè)備不配套等因素的影響，側(cè)鉆工作進(jìn)展緩慢。近年來(lái)，隨著研究和實(shí)踐的深入，尤其是隨著中原油田“十五”后三年科技攻關(guān)會(huì)戰(zhàn)的實(shí)施,先后完成了套管內(nèi)定向開(kāi)窗側(cè)鉆定向井、多靶小井眼側(cè)鉆定向井、小井眼側(cè)鉆水平井等300余口，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。目前，中原油田的套管開(kāi)窗側(cè)鉆技術(shù)已經(jīng)成熟。1.2 老井開(kāi)窗側(cè)鉆應(yīng)用范圍老

3、井開(kāi)窗側(cè)鉆主要應(yīng)用于：油層套管腐蝕、錯(cuò)位或變形，無(wú)法大修的井；油層套管內(nèi)有落物（如油管斷卡等），無(wú)法打撈的井；油層正好被斷層斷掉，無(wú)法達(dá)到地質(zhì)目的的井；老井更新、為提高采收率而更換井底的井。1.3 中原油田開(kāi)展套管開(kāi)窗側(cè)鉆工作的背景及依據(jù)1.3.1中原油田井況的需要由于受鹽層“塑性流動(dòng)”和地應(yīng)力、礦化度等諸多因素的影響,從“八五”開(kāi)始，油田井況嚴(yán)重惡化，目前年損壞油水井150-200口，2001年底累計(jì)發(fā)現(xiàn)事故井3018口，除修復(fù)和更新外，目前仍有各類事故井 1438口(油井806口，氣井16口，水井616口)。按類型劃分：小件落物井129口，一般事故井166口，需大修落物井286口，套損井5

4、68口，套損+落物井 284口，分別占事故井總數(shù)的9.0%、11.5%、19.9%、39.5%和19.7%。井況的惡化不僅破壞了注采井網(wǎng)，影響了增產(chǎn)增注措施的實(shí)施，而且還造成儲(chǔ)量和產(chǎn)量損失，損失水驅(qū)控制儲(chǔ)量4310萬(wàn)噸，損失水驅(qū)動(dòng)用儲(chǔ)量2870萬(wàn)噸。這些套損井和套損+落物井中，有相當(dāng)一部分無(wú)法用常規(guī)的大修方法使其恢復(fù)生產(chǎn), 因此中原油田的井況決定了套管開(kāi)窗側(cè)鉆技術(shù)在中原油田的巨大市場(chǎng)。油水井套管損壞防治技術(shù)被列為制約中原油田發(fā)展的四項(xiàng)瓶頸技術(shù) 1.3.2開(kāi)發(fā)、挖潛剩余油的需要 隨著注水開(kāi)發(fā)的不斷深入，由于中原油田嚴(yán)重的儲(chǔ)層非均質(zhì)性、斷塊小、構(gòu)造復(fù)雜等不利地質(zhì)因素的影響，各種增產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)措施有效期

5、及措施效果逐漸變差，給開(kāi)發(fā)和穩(wěn)產(chǎn)帶來(lái)了很大困難。于是，各采油廠紛紛調(diào)整開(kāi)發(fā)思路、優(yōu)選優(yōu)化措施結(jié)構(gòu)、尋求開(kāi)發(fā)效益的最佳點(diǎn)。在分析多年開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，面對(duì)井況嚴(yán)重惡化的實(shí)際情況，提出了利用老井側(cè)鉆技術(shù)挖潛剩余油的開(kāi)發(fā)思路。其主要依據(jù)有以下幾點(diǎn)：中原油田構(gòu)造復(fù)雜、斷層多、斷塊小，仍有相當(dāng)多的儲(chǔ)量現(xiàn)有井網(wǎng)無(wú)法控制。以采油五廠為例，采油五廠管轄的胡慶油田位于東濮凹陷西斜坡，斷層異常發(fā)育，斷塊小且碎，地層難以對(duì)付?，F(xiàn)有生產(chǎn)井，生產(chǎn)層段內(nèi)單井鉆遇斷點(diǎn)平均3-5個(gè)，最小斷距僅有5米，平均每平方公里發(fā)育斷層3.7條，斷層性質(zhì)均為順向正斷層。隨著注水開(kāi)發(fā)的深入，對(duì)地下小斷層、小構(gòu)造的認(rèn)識(shí)程度不斷加深，發(fā)現(xiàn)在目前

6、直井居多的井網(wǎng)條件下，某些剩余油難以挖潛。靠主控?cái)鄬訕?gòu)造高部位分布的無(wú)井點(diǎn)控制的剩余油富集區(qū)儲(chǔ)量;局部受小斷層切割遮擋無(wú)井點(diǎn)控制而損失的剩余油儲(chǔ)量;斷塊面積小、儲(chǔ)量小、不能夠單獨(dú)布井開(kāi)發(fā)小斷塊。以上三類剩余油儲(chǔ)量在構(gòu)造極其復(fù)雜的中原油田具有一定的儲(chǔ)量背景。隨著注水開(kāi)發(fā)的深入，平面上剩余油分布比較復(fù)雜，大多呈零星分布，靠打直井難以控制。儲(chǔ)層非均質(zhì)嚴(yán)重，層間動(dòng)用差異大，中、低滲透層剩余油儲(chǔ)量比例較大，目前動(dòng)用程度低，動(dòng)用難度大，老井側(cè)鉆后能有效動(dòng)用中、低滲透層儲(chǔ)量。如胡狀油田平均層間滲透率級(jí)差為50-500倍，目前主力區(qū)塊水井吸水厚度只有47.1%，水驅(qū)動(dòng)用程度40.1%，根據(jù)小層動(dòng)用狀況分類評(píng)價(jià)

7、結(jié)果，中、低層剩余油儲(chǔ)量約占總剩余油儲(chǔ)量的50%，儲(chǔ)量背景較大。2 中原油田套管開(kāi)窗側(cè)鉆井的特點(diǎn)及關(guān)鍵技術(shù)2.1中原油田5 1/2套管開(kāi)窗側(cè)鉆井的特點(diǎn)中原油田是復(fù)雜的斷塊油氣田，斷塊小，斷層縱橫交錯(cuò)，地層沉積狀況復(fù)雜。中原油田的地質(zhì)特點(diǎn)就決定了中原油田套管開(kāi)窗側(cè)鉆井的特點(diǎn)，與國(guó)內(nèi)其它油田相比，中原油田套管開(kāi)窗側(cè)鉆井有以下特點(diǎn)：絕大多數(shù)側(cè)鉆井為51/2套管開(kāi)窗側(cè)鉆井。中原油田普遍采用兩種井身結(jié)構(gòu)，即444.5mm鉆頭×339.7mm套管+311.15mm鉆頭×244.5mm套管+215.9mm鉆頭×139.7mm套管和444.5mm 鉆頭×339.7mm

8、套管+215.9mm鉆頭×139.7mm套管，這就決定了中原油田套管開(kāi)窗側(cè)鉆以51/2套管為主。地質(zhì)設(shè)計(jì)要求較高，所有的套管開(kāi)窗側(cè)鉆井均有嚴(yán)格的方位、位移和中靶要求。近四年來(lái)，中原油田對(duì)側(cè)鉆井的靶心半徑要求越來(lái)越嚴(yán)格（見(jiàn)表1），有些側(cè)鉆井甚至為雙靶定向井。表1 1996-2004年5 1/2套管開(kāi)窗側(cè)鉆井靶心半徑要求年份1996-19971998-19992000-20032004-設(shè)計(jì)靶心半徑（m）20-3015-2010-15靶心垂向上下移動(dòng)小于0.5m，靶心水平左右移動(dòng)小于5.0m。備注一般要求小于20m一般要求小于20m大部分井要求小于10m側(cè)鉆水平井?dāng)?shù)量增加 由于側(cè)鉆井地質(zhì)

9、設(shè)計(jì)要求較高，造成側(cè)鉆施工工序復(fù)雜，技術(shù)難度增加。如側(cè)鉆前必須對(duì)全井進(jìn)行陀螺測(cè)斜，校驗(yàn)老井井斜數(shù)據(jù)；甩斜向器時(shí)，每口井都必須進(jìn)行陀螺定向；靶心半徑小，使得造斜及扭方位往往需要使用單彎外殼螺桿鉆具，而使用常規(guī)的動(dòng)力鉆具+彎接頭鉆具組合則往往不能奏效。套管開(kāi)窗位置較深。 5 1/2套管開(kāi)窗位置一般大于2000米，不少側(cè)鉆井的套管開(kāi)窗位置大于2500米，有的側(cè)鉆井的套管開(kāi)窗位置甚至深達(dá)3300米。由于側(cè)鉆位置較深，地層致密、復(fù)雜，使得定向側(cè)鉆非常困難。同時(shí)由于側(cè)鉆井較深，巖石的可鉆性較差，加之地層斷層縱橫交錯(cuò)，地層自然造斜規(guī)律難以掌握，個(gè)別井還有可能鉆遇巖鹽層、巖膏層等，對(duì)鉆井設(shè)備、鉆井工藝及技術(shù)、

10、泥漿技術(shù)等提出了更高的要求。側(cè)鉆井裸眼井段較長(zhǎng)。中原油田5 1/2套管開(kāi)窗側(cè)鉆井的裸眼井段一般較長(zhǎng)，不少井的裸眼長(zhǎng)度超過(guò)350米，有的側(cè)鉆井裸眼長(zhǎng)度甚至達(dá)到630米。裸眼井段尤其是小井眼裸眼井段越長(zhǎng)，鉆遇層位越多，施工難度越高，越復(fù)雜。由于地質(zhì)條件復(fù)雜，中原油田使用的5 1/2套管鋼級(jí)較高（一般為N80和P110）、套管壁較厚（一般為9.17mm ，個(gè)別達(dá)10.54mm ）。由于套管壁較厚，套管內(nèi)徑小，要求工具尺寸小，工藝特殊，某些在外油田使用效果較好的工具不能完全適應(yīng)中原油田的實(shí)際。2.2 中原油田5 1/2套管開(kāi)窗側(cè)鉆技術(shù)關(guān)鍵5 1/2開(kāi)窗側(cè)鉆的關(guān)鍵技術(shù)主要包括： 側(cè)鉆選井與工程設(shè)計(jì)技術(shù)

11、井眼準(zhǔn)備技術(shù) 預(yù)置斜向器與陀螺定向技術(shù) 開(kāi)窗與修窗技術(shù) 裸眼鉆進(jìn)技術(shù)，包括鉆頭優(yōu)選技術(shù)、鉆井參數(shù)優(yōu)選技術(shù)、鉆井方式優(yōu)選技術(shù)、軌跡控制技術(shù)等。 小井眼鉆井液技術(shù) 小井眼固井與完井技術(shù) 事故預(yù)防與處理技術(shù)3 中原油田5 1/2套管開(kāi)窗側(cè)鉆關(guān)鍵技術(shù)3.1 側(cè)鉆選井與工程設(shè)計(jì)技術(shù)3.1.1 側(cè)鉆選井 中原油田套管開(kāi)窗側(cè)鉆井地質(zhì)方案設(shè)計(jì)類型大體分為以下三種類型： 1)換井底恢復(fù)儲(chǔ)量型。主要是指井況損壞嚴(yán)重，控制儲(chǔ)量損失，側(cè)鉆換井底后恢復(fù)動(dòng)用地質(zhì)儲(chǔ)量。 2)挖掘儲(chǔ)層剩余油型。主要是在剩余油分布狀況精細(xì)研究的基礎(chǔ)上，通過(guò)側(cè)鉆來(lái)挖掘平面、層間剩余油富集區(qū)，增加可采儲(chǔ)量。 3)挖掘構(gòu)造剩余油型。主要利用老井側(cè)鉆

12、挖潛由于斷層遮擋形成的難以動(dòng)用的儲(chǔ)量及利用老井側(cè)鉆鉆新的小斷塊。 另外，準(zhǔn)備進(jìn)行側(cè)鉆的老井，上部套管應(yīng)完好，側(cè)鉆后應(yīng)有較好的經(jīng)濟(jì)效益。3.1.2工程設(shè)計(jì)3.1.2.1 老井及鄰井資料調(diào)研在確定側(cè)鉆井之前，應(yīng)全面收集相應(yīng)區(qū)塊的地質(zhì)資料和老井實(shí)鉆資料。地質(zhì)資料主要收集地層分層情況，有無(wú)斷層、鹽膏層、漏層、易塌層、高壓層和水敏性地層。老井實(shí)鉆資料應(yīng)主要了解老井鉆井中所遇到的主要問(wèn)題和使用的鉆頭，所采用的泥漿體系和性能，老井測(cè)斜數(shù)據(jù)，老井固井情況以及目前的井況。除此之外還應(yīng)收集老井周?chē)渌挠嘘P(guān)資料（主要測(cè)斜數(shù)據(jù)）、老井開(kāi)采情況（射孔位置）。3.1.2.2陀螺測(cè)斜 自井口至預(yù)定側(cè)鉆點(diǎn)，進(jìn)行陀螺測(cè)斜，

13、校驗(yàn)老井井斜數(shù)據(jù)，使側(cè)鉆設(shè)計(jì)更準(zhǔn)確。3.1.2.3確定開(kāi)窗點(diǎn)開(kāi)窗點(diǎn)的選擇十分重要。選擇開(kāi)窗點(diǎn)時(shí)，一般應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：·窗口位置選擇，首先應(yīng)考慮盡量利用較長(zhǎng)的老井眼，縮短側(cè)鉆周期，節(jié)約鉆井成本。同時(shí)在選擇窗口位置、井眼曲率等參數(shù)時(shí)，應(yīng)有利于鉆井、采油和井下作業(yè)。·窗口應(yīng)選擇在遠(yuǎn)離事故井段或套損井段以上50m左右，以利于有一定水平位移而避開(kāi)老井眼。·窗口以上上部套管應(yīng)完好，無(wú)變形、漏失、破裂現(xiàn)象，以利于側(cè)鉆工作和完井工作順利進(jìn)行，確保側(cè)鉆成功。·窗口應(yīng)選擇在固井質(zhì)量好、井斜小的井段，盡量避開(kāi)易塌、易漏、傾角較大的地層，并避開(kāi)套管接箍。·對(duì)于出砂嚴(yán)重

14、、竄漏和套管破裂在射孔井段或射孔井段底部的需側(cè)鉆的油水井，在開(kāi)窗窗口的位置選擇時(shí)，要綜合考慮側(cè)鉆效果。一般為保證側(cè)鉆質(zhì)量，開(kāi)窗位置應(yīng)選在射孔位置以上，否則應(yīng)擠水泥封堵老井眼。3.1.2.4 剖面優(yōu)選技術(shù)剖面設(shè)計(jì)在深井側(cè)鉆中占有十分突出的位置，直接影響到鉆井周期、鉆井成本和井下安全。下面以側(cè)鉆水平剖面優(yōu)選技術(shù)為例，介紹該技術(shù)。側(cè)鉆小井眼水平井剖面優(yōu)化選擇的目的是為了在滿足地質(zhì)要求的情況下，在現(xiàn)有鉆井工藝、工具設(shè)備條件下盡可能使施工簡(jiǎn)化，操作安全、快速，低成本投入。通常在進(jìn)行剖面優(yōu)化選擇時(shí)力求滿足以下原則：3.1.2.4.1剖面優(yōu)化遵循原則滿足油藏地質(zhì)需要，達(dá)到地質(zhì)與工程的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。現(xiàn)有工藝技術(shù)、

15、工具設(shè)備對(duì)剖面的實(shí)現(xiàn)能力。剖面優(yōu)化有利于避免井下復(fù)雜，簡(jiǎn)化施工程序，實(shí)現(xiàn)安全快速作業(yè)。剖面優(yōu)化有利于降低鉆完井施工和后期生產(chǎn)作業(yè)成本。3.1.2.4.2剖面優(yōu)化選擇過(guò)程主要內(nèi)容剖面選擇與優(yōu)化過(guò)程由于涉及的技術(shù)方面較多而復(fù)雜，其主要涉及技術(shù)包括以下幾個(gè)方面： 側(cè)鉆水平井類型和剖面類型選擇 開(kāi)窗側(cè)鉆造斜點(diǎn)的選擇 造斜率優(yōu)化選擇 剖面摩阻分析3.1.2.4.3剖面優(yōu)化選擇遇到的幾個(gè)實(shí)際問(wèn)題 老井井口與設(shè)計(jì)目的層的距離、方向，很大程度上它決定了側(cè)鉆方案是否可能實(shí)施。 老井側(cè)鉆點(diǎn)附近井眼軌跡參數(shù)，重要的參數(shù)是井斜、方向、位移，不同的參數(shù)對(duì)剖面的選擇優(yōu)化起著很大影響，甚至有時(shí)使得方案無(wú)法實(shí)施。 磁性干擾對(duì)

16、剖面軌跡控制也存在一定程度的影響。 復(fù)雜地層影響軌跡控制施工，不確定性對(duì)剖面的選擇風(fēng)險(xiǎn)較大，有時(shí)可能造成軌跡失控填井。 井網(wǎng)密集，臨近井眼防碰限制了剖面的優(yōu)化選擇。 鉆井方式、完井方式、測(cè)量方式影響剖面的選擇。3.1.2.4.4剖面優(yōu)化選擇分析在實(shí)現(xiàn)剖面優(yōu)化過(guò)程中，首先考慮的是滿足油藏地質(zhì)特性。中原油田濮城油田為例，從結(jié)構(gòu)上看濮城油田為斷塊油氣田，屬埋藏較深低滲砂巖油藏，地層復(fù)雜且不穩(wěn)定，后期生產(chǎn)、作業(yè)對(duì)井眼要求實(shí)現(xiàn)射孔或篩管完井，因此對(duì)濮城油田側(cè)鉆水平井選擇高造斜率剖面，實(shí)施短半徑水平井是不現(xiàn)實(shí)的。濮城油田現(xiàn)有井井身結(jié)構(gòu)決定了大多數(shù)側(cè)鉆水平井需在51/2套管內(nèi)開(kāi)窗側(cè)鉆118mm小井眼，較深的

17、油藏埋藏和現(xiàn)有工藝、設(shè)備工具能力限制了側(cè)鉆施工的完鉆深度和裸眼長(zhǎng)度，實(shí)施側(cè)鉆長(zhǎng)半徑水平井對(duì)濮城油田不適宜；另一方面，研究和實(shí)踐表明中曲率半徑水平井在現(xiàn)階段技術(shù)設(shè)備水平的施工中具備優(yōu)勢(shì)，工藝和工具使用不需要較多的特殊要求，從控制成本和技術(shù)難度角度中曲率半徑水平井具有較強(qiáng)的適應(yīng)特性，且技術(shù)代表了目前水平井先進(jìn)技術(shù)水平。結(jié)合濮城油田地質(zhì)特點(diǎn)，總結(jié)濮城油田多年實(shí)施側(cè)鉆小井眼施工經(jīng)驗(yàn)，實(shí)施濮城油田側(cè)鉆水平井其類型和剖面應(yīng)選擇中短半徑水平井，開(kāi)窗深度在20002200米，裸眼長(zhǎng)度500700米，曲率25°80°/100m，靶前位移150200米，水平段80150米，鑒于中半徑和短半徑水

18、平井之間。其次，在剖面的優(yōu)化時(shí)，堅(jiān)持以剖面軌跡最光滑，曲線最短，變方位、井斜的鉆井工作量相對(duì)最小，以達(dá)到降低成本、有利后續(xù)施工為原則，建立以滿足地質(zhì)要求、幾何條件、管柱與軌跡的摩阻扭矩相對(duì)較小為條件的約束函數(shù)。設(shè)計(jì)時(shí)最好能與地質(zhì)技術(shù)人員一起，在充分保證井眼曲率、井眼空間姿態(tài)要求、與周?chē)従臻g軌跡防碰關(guān)系和地質(zhì)條件下，以軌跡摩阻相對(duì)最小為目標(biāo)，適當(dāng)調(diào)整靶點(diǎn)位置或入靶窗口大小。3.1.2.4.3實(shí)際應(yīng)用到目前為止濮城油田實(shí)施5口側(cè)鉆小井眼水平井，剖面選擇和實(shí)施情況如表，其優(yōu)化選擇是一個(gè)綜合復(fù)雜過(guò)程，以濮1-側(cè)平193為例簡(jiǎn)要給予敘述。地質(zhì)參數(shù)確定地質(zhì)設(shè)計(jì)方案確定利用濮1- 193井原井眼實(shí)施濮1

19、-側(cè)平193水平井，并給出水平靶區(qū)的相關(guān)參數(shù)：水平段長(zhǎng)：200米。水平A靶與原濮1- 193井井口距離344米。水平B靶與原濮1- 193井井口距離544米。從地質(zhì)參數(shù)反映出目的層距離長(zhǎng)、水平段長(zhǎng)，難度大，技術(shù)指標(biāo)超過(guò)國(guó)內(nèi)紀(jì)錄。事實(shí)上地質(zhì)參數(shù)的確定應(yīng)有工程、定向工程師參與，應(yīng)充分考慮油藏結(jié)構(gòu)和老井可能利用情況以及工程施工難度的基礎(chǔ)上，確定初步的地質(zhì)方案。老井井況核查事實(shí)上濮1- 193井作業(yè)情況表明，該井深度2150米以下套管已遭到嚴(yán)重?fù)p壞，下部井眼不可能利用，開(kāi)窗窗口只能在2150米以上，初步計(jì)算側(cè)鉆裸眼長(zhǎng)度達(dá)到740米以上，窗口上移已不可能。對(duì)濮1- 193井井眼軌跡核查在2140米已有反

20、向位移30米，從窗口到A靶距離達(dá)到374米，靶前距離加大，難度再次加大。造斜率的選擇濮1-側(cè)平193井由于窗口到A靶垂深大，因此造斜率選擇余地較大，工具選擇范圍較大，但是，由于靶前距離大，造斜率選擇應(yīng)控制較短的滑動(dòng)井段，另一方面，由于有鹽層存在，造斜率存在一定的不確定性，因此，造斜率選擇時(shí)留有余地。剖面軌道的選擇對(duì)于濮1-側(cè)平193井剖面軌道選擇是一個(gè)難題，有三種典型剖面選擇(圖1)。軌道為增1-穩(wěn)-增2-水平，控制造斜率28-32°/100m，其穩(wěn)斜段穩(wěn)斜角約70°，這種剖面對(duì)鉆井施工難度較大，難題在摩阻、井眼凈化、鉆壓傳遞，但這種剖面為地質(zhì)工程師最滿意方案；軌道為增1-

21、增2-水平剖面，斜井段短，控制造斜率38-42°/100m但是水平段增加140米，累計(jì)水平段340米，鉆壓傳遞、測(cè)量?jī)x器下入、套管下入存在較大風(fēng)險(xiǎn)。由于在井口到A靶中間存在目的層斷裂，甲方從油層卡位角度不同意該方案；軌道為增1-微增-增2-水平剖面，控制造斜率32-35°/100m。圖1 濮1-側(cè)平193井剖面軌道選擇剖面摩阻評(píng)價(jià)對(duì)三種剖面軌道進(jìn)行摩阻評(píng)價(jià)，通常摩阻評(píng)價(jià)有兩種方式：一是確定鉆具對(duì)剖面進(jìn)行摩阻評(píng)價(jià)，確定最小摩阻剖面；另一種方式確定一種剖面對(duì)不同鉆具進(jìn)行評(píng)價(jià)，選出最小摩阻鉆具。圖2 濮1-側(cè)平193井剖面軌道側(cè)向載荷分布圖 圖3 濮1-側(cè)平193井剖面軌道側(cè)向載

22、荷分布圖 圖4 濮1-側(cè)平193井剖面軌道側(cè)向載荷分布圖評(píng)價(jià)結(jié)論：軌道摩阻最大，軌道次之，軌道最小復(fù)雜及特殊情況分析由于鹽層存在，造斜率存在一定的不確定性，因此，在制定方案和實(shí)際施工時(shí)，應(yīng)考慮一定量安全值。另外，該井在老井密集區(qū)，存在臨井防碰，軌道與臨井P1-157井掃描有10米最近距離，而軌道、掃描距離大，安全性較高。最后，綜合所有因素，剖面選擇軌道。實(shí)鉆施工獲得成功，完井電測(cè)、下套管均順利。需要說(shuō)明：對(duì)于老井側(cè)鉆水平井，由于單一井存在不同的地質(zhì)油藏情況和老井狀況，差異較大，影響剖面優(yōu)化選擇的重點(diǎn)不同，因此，針對(duì)單一井優(yōu)化方案立足重點(diǎn)不同。另一方面，在實(shí)際施工時(shí)，計(jì)算、預(yù)測(cè)、根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整

23、軌跡也是剖面優(yōu)化的延續(xù)。表2 側(cè)鉆水平井剖面參數(shù)比較井號(hào)剖面類型側(cè)鉆點(diǎn)參數(shù)井口與A靶距距(m)側(cè)鉆點(diǎn)與A靶距離(m)扭方位工作量(º)磁干擾段長(zhǎng)(m)井下復(fù)雜臨井防碰最大曲率°/100井深(m)井斜(º)方向(º)位移(m)濮1-側(cè)平239增-穩(wěn)-增-水平21561824578.67（反向）18726516033170m鹽層段與濮1-344井掃描距離22.99m58濮6-側(cè)平65增-穩(wěn)-增-水平25032.58233.2518.69（反向）186.8617030-46濮側(cè)平130增-穩(wěn)-增-水平17600.212621.44207-井漏-40濮側(cè)平16增

24、-穩(wěn)-增-水平21070.4426424.7（反向）183.37-23120m鹽層-55濮1-側(cè)平231增-微增-增-水平20420.97166.723618014518029180m鹽層,鹽底井漏-60濮1-側(cè)平193增-穩(wěn)-增-水平21351.4234730（反向）344374-190m鹽層,鹽下井漏與濮1-157井掃描距離4.69m80該井靶前位移187米,加上側(cè)鉆點(diǎn)反向位移總距離265米。注： 圖5 濮1-側(cè)平193井剖面軌道該井靶前位移180米，加上側(cè)鉆點(diǎn)反向位移總距離145米。圖6 濮1-側(cè)平231井剖面軌道3.2 井眼準(zhǔn)備技術(shù)3.2.1起出井內(nèi)生產(chǎn)管柱3.2.2原井嚴(yán)重套損部位以

25、下報(bào)廢處理側(cè)鉆井原井套損部位以下報(bào)廢處理，應(yīng)做好三項(xiàng)工作：原井層系間不能竄通，至少在平面半徑5m以內(nèi)層間不能竄通，否則竄通將影響側(cè)鉆完井的新井。套損部位以下落物需撈盡，否則會(huì)影響套損部位以下套管的水泥擠注封固深度。套損部位以上30-50m至人工井底應(yīng)注水泥封固報(bào)廢。3.2.3套管通徑 套管通徑規(guī)外徑根據(jù)套管尺寸、壁厚及斜向器外徑確定，一般應(yīng)比后續(xù)作業(yè)井下工具外徑大3-5mm。 通徑規(guī)長(zhǎng)度一般2m左右，通徑深度原則上通至預(yù)定開(kāi)窗點(diǎn)以下50m，通徑時(shí)遇阻不超過(guò)20kN,否則需要修套。3.2.4套管試壓根據(jù)套管尺寸、完井年限及井況情況，確定試壓壓力的大小，確保側(cè)鉆點(diǎn)以上套管完好。3.3 預(yù)置斜向器與

26、陀螺定向技術(shù)3.3.1預(yù)置斜向器 鉆桿通徑 為保證斜向器陀螺定向一次成功，入井鉆桿必須用通徑規(guī)進(jìn)行通徑。139.7mm套管開(kāi)窗側(cè)鉆井使用的73mm 鉆桿，必須使用48mm的通徑規(guī)通徑，通不過(guò)者不得入井。 下斜向器下斜向器組合為：地錨+斜向器+送斜器+定向直接頭+鉆桿，其中的地錨通常由30m左右的油管組成，靠近底部割有3-5個(gè)旋流孔，外部加焊毛刺（毛刺的高度應(yīng)小于套管通徑減去地錨外徑差的一半），其目的是防止開(kāi)窗過(guò)程中，斜向器發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。下鉆過(guò)程中，應(yīng)控制下放速度，遇阻不超過(guò)20kN。陀螺定向斜向器下到預(yù)定位置，開(kāi)泵循環(huán)鉆井液，為陀螺定向做好準(zhǔn)備。陀螺定向時(shí)，必須重復(fù)座鍵五次以上。如需要調(diào)整斜向器斜

27、面方位，轉(zhuǎn)動(dòng)鉆具后，必須上下活動(dòng)鉆具。陀螺儀在此位置顯示的井斜、方位數(shù)據(jù)必須與陀螺測(cè)斜時(shí)所測(cè)數(shù)據(jù)一致。固斜向器陀螺定向完成后，起出陀螺儀，按設(shè)計(jì)要求注入水泥。然后下壓鉆具，剪斷銷釘，上提1-2個(gè)單根，循環(huán)出多余水泥漿，起鉆后凝。3.4 開(kāi)窗與修窗技術(shù)3.4.1開(kāi)窗方法的選擇中原油田139.7mm套管開(kāi)窗側(cè)鉆分為套管內(nèi)開(kāi)窗側(cè)鉆和套管鍛銑開(kāi)窗側(cè)鉆，可根據(jù)具體情況進(jìn)行選擇。兩種側(cè)鉆方法的優(yōu)缺點(diǎn)見(jiàn)表3。表3 套管內(nèi)開(kāi)窗側(cè)鉆和套管鍛銑開(kāi)窗側(cè)鉆的對(duì)比優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)斜向器開(kāi)窗1、使用范圍廣，能用于大井斜角、套管損壞和多層套管井。2、磨銑鐵屑量少，泥漿性能要求低。3、開(kāi)窗后無(wú)須打水泥塞候凝下入定向工具即可側(cè)鉆。4、

28、成本低、周期短。5、工具簡(jiǎn)單，可多次重復(fù)使用。6、井眼條件要求不嚴(yán)。1、原井眼為直井時(shí)，用陀螺確定斜向器方位。井斜5度時(shí)，用脫落或有線隨鉆儀確定斜向器方位。2、出窗口后，定向易受磁干擾。3、斜向器座封必須牢固，在整個(gè)鉆井過(guò)程中窗口處容易引起事故；4、開(kāi)窗后套管重復(fù)段固井合格較為困難。鍛銑開(kāi)窗1、鍛銑后可在任意方向側(cè)鉆；2、使用工具較少，只需一趟鍛銑工具 或更換刀片即可；3、工藝簡(jiǎn)單，不需要修窗口。1、磨銑鐵屑量大且形狀大，清除困難，特別是井斜大時(shí)。因此對(duì)泥漿性能要求高。2、稍有不慎, 刀片被卡造成卡鉆, 處理困難。3、成本高, 更換刀片起下鉆頻繁, 影響周期。4、鍛銑后打水泥塞候凝，水泥強(qiáng)度要

29、求高，鉆塞后才可側(cè)鉆。表4 套管內(nèi)開(kāi)窗側(cè)鉆和套管鍛銑開(kāi)窗側(cè)鉆方式選擇因素方式選擇成本、周期斜向器優(yōu)于鍛銑雙層套管開(kāi)窗斜向器開(kāi)窗井斜大、地層硬、井深優(yōu)選斜向器開(kāi)窗特殊要求的井鍛銑開(kāi)窗（如側(cè)鉆水平井）斜向器開(kāi)窗（側(cè)鉆分支井）使用幾率斜向器多于鍛銑3.4.2開(kāi)窗工具斜向器 插桿式斜向器 卡瓦封隔器式斜向器 開(kāi)窗銑錐 套管開(kāi)窗工具使用鉆鉸式銑錐。3.4.3 鍛銑工具2 段銑開(kāi)窗工藝設(shè)計(jì)2.1 窗口位置的確定 在確定段銑開(kāi)窗位置時(shí)，一方面要考慮原井井況，另一方面要考慮鉆井、完井、采油及井下作業(yè)要求?；驹瓌t是窗口位置應(yīng)盡可能深，這樣就可以最大限度地利用老井上部套管，減少側(cè)鉆進(jìn)尺，以降低鉆井成本、提高井下

30、采油設(shè)備人工舉升能力。一般來(lái)說(shuō)，窗口位置確定應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： (1)窗口位置一般應(yīng)選擇在套管完好、環(huán)空水泥封固質(zhì)量較好、地層穩(wěn)定且井眼較規(guī)則處，同時(shí)應(yīng)盡量避開(kāi)射孔井段，且管外無(wú)任何固井附件。 (2)窗口位置以上套管應(yīng)完好，無(wú)變形、破裂、漏失現(xiàn)象，以利于采油作業(yè)和增產(chǎn)措施順利實(shí)施，確保側(cè)鉆水平井正常生產(chǎn)。 (3)窗口位置應(yīng)選擇在遠(yuǎn)離事故井段或套損井段以上30m左右，以便側(cè)鉆新井眼產(chǎn)生一定長(zhǎng)度的水平位移而避開(kāi)原井眼。 (4)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工實(shí)踐，段銑開(kāi)窗初始截?cái)辔恢脩?yīng)優(yōu)先選擇在套管接箍以上0.6-1.5m處，這是因?yàn)樵谇秀娭两庸繒r(shí)，銑刀底部磨槽尚淺銑刀刀片會(huì)以最大出刃切銑。如果初始截?cái)辔恢眠x擇在接箍以

31、下2m內(nèi)，在套管本體被截?cái)鄷r(shí)，銑刀刀片還未完全張開(kāi)，刀片側(cè)刃仍在不斷切銑，容易造成環(huán)空水泥環(huán)脫落或接箍倒扣，嚴(yán)重時(shí)還可能造成井下卡鉆事故。 由于受側(cè)鉆進(jìn)尺及固井質(zhì)量限制，實(shí)際窗口位置有可能滿足不了上述要求，在進(jìn)行開(kāi)窗設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)采取補(bǔ)救措施，例如在套管截?cái)嗪罄^續(xù)切銑l-2m，實(shí)施擠水泥作業(yè)，防止段銑作業(yè)因套管晃動(dòng)、工具工作不平穩(wěn)而失敗。2.2窗口長(zhǎng)度的確定 段銑開(kāi)窗套管切銑長(zhǎng)度既要滿足初始造斜定向要求，又要考慮施工作業(yè)成本及施工進(jìn)度。由于側(cè)鉆水平井初始造斜定向使用有線隨鉆測(cè)斜儀磁性工具面監(jiān)控鉆進(jìn)方向，為了避免套管切口對(duì)隨鉆儀器的磁性干擾，同時(shí)控制一段造斜進(jìn)尺，以利于側(cè)鉆新井眼形成一定度數(shù)的井斜而

32、避開(kāi)下切口，確定一個(gè)合適的套管切銑長(zhǎng)度是非常必要的。在5超英寸套管內(nèi)開(kāi)窗側(cè)鉆，一般設(shè)計(jì)段銑兩根套管(約18-20m)即可，或根據(jù)有線隨鉆測(cè)斜儀滯后距與初始造斜鉆具造斜率來(lái)確定：其中 -段銑開(kāi)窗套管切銑長(zhǎng)度，m；-測(cè)斜儀器磁通門(mén)傳感器至上切口不受磁干擾的最小長(zhǎng)度，一般2-3m； -測(cè)斜儀器磁通門(mén)傳感器至鉆頭距離（即測(cè)斜系統(tǒng)滯后距），m；-初始造斜定向井段在原井眼軸線上的投影長(zhǎng)度，m；-下切口環(huán)空水泥最大封堵半徑，m；R初始造斜井段曲率半徑，m；-側(cè)鉆點(diǎn)井斜角，º；K-初始造斜定向工具造斜率，º/30m。3 段銑開(kāi)窗施工工藝3.2 套管段銑3.2.1 段銑工具結(jié)構(gòu) 段銑工具是一

33、種液壓控制的套管切銑工具，它不僅能快速有效地從套管內(nèi)部截?cái)嗵坠?，而且能安全、乎穩(wěn)地銑去一段套管，進(jìn)行側(cè)鉆作業(yè)。圖2所示為貝克休斯D型段銑工具，該工具有6把銑刀，施工時(shí)用3把銑刀截?cái)嗵坠?，然?把銑刀同時(shí)進(jìn)行切銑作業(yè)。該工具基本上由以下幾部分組成：上下接頭、本體1JL、袖、活塞、彈簧、銑刀與指示器(含噴嘴)。工具主要部件均采用AISNl40熱處理合金鋼制造，銑刀鎢鋼塊懸浮在鎳含量很高的銅基焊金屬里。 為提高段銑工具工作穩(wěn)定性及防止套管偏磨，在下接頭扶正器上鑲焊有5條扶正肋，保證工具在套管內(nèi)居中。322 段銑工具工作原理 段銑工具下至預(yù)定截?cái)辔恢?，開(kāi)泵循環(huán)，在噴嘴壓差作用下，活塞帶動(dòng)心軸壓縮彈簧下

34、行，頂出刀片，并迫使刀片刃尖緊貼套管內(nèi)壁。此時(shí)剎死剎把啟動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)，段銑工具開(kāi)始切割套管，直至泵壓下降1218MPa，套管被完全截?cái)?。修整切口后加壓銑進(jìn)。段銑中述如需更換刀片或固其它原因起鉆時(shí)，只要停泵，活塞及心袖在彈簧彈力作用下復(fù)怔，刀片收回，即可起鉆，323 段銑工具操作方法 a操作準(zhǔn)備。 段銑工具下井前，應(yīng)按下述要求進(jìn)行操作準(zhǔn)備：檢查噴嘴安裝是否正確，噴嘴必須提供充足的壓力來(lái)控制工具，并且能提供滿意的環(huán)空運(yùn)速以攜帶出所有的切屑，通常最低環(huán)空返速為o6ms。工具下部扶正器不能小于套管內(nèi)徑6mm。工具下井前，要在鉆臺(tái)上進(jìn)行銑刀張開(kāi)試驗(yàn)，以確定銑刀張開(kāi)的最小排量和泵壓。試驗(yàn)正常后用膠布將銑刀捆好，

35、防止下鉆誤張開(kāi)。為了保證段銑工具工作干穩(wěn)，下鉆時(shí)應(yīng)在工具上部接一定數(shù)量的鉆鋌或扶正器，鉆鋌數(shù)量可依據(jù)施工鉆壓來(lái)確定。 b套管截?cái)唷?下鉆至套管截?cái)辔恢煤?，要緩慢平穩(wěn)地開(kāi)泵并記錄泵壓和排量。截?cái)鄷r(shí)一定要以低轉(zhuǎn)速小排量進(jìn)行，同時(shí)不允許有任何送鉆動(dòng)作，以防止刀刃扭曲及套管被“扒皮”切銑。在切銑約10min后，泵壓呈下降趨勢(shì)，15min以后，泵壓可降低1418MPa左右，說(shuō)明套管已斷開(kāi)，銑刀基本張到最大尺寸。此時(shí)應(yīng)繼續(xù)切銑一段時(shí)間，使斷口增加寬度，以利于充分張刀。 c正常切銑。 套管截?cái)嗪?，進(jìn)入正常段銑作業(yè)，銑進(jìn)參數(shù)為鉆壓530kN、轉(zhuǎn)速8090rmN、排量67Ls、泵壓810MPa。段銑時(shí)一定要保證

36、送鉆均勻，每次加壓送鉆量不超過(guò)2cm。 d遇卡處理。 在段銑作業(yè)結(jié)束或中述更換銑刀起鉆時(shí)，上提段銑管柱可能會(huì)在上切口遇卡，其原固有：切削液粘度較低或泵排量不足時(shí)，大量切屑堆積在段銑工具周?chē)⒗p繞在銑刀上，在將工具拉入套管時(shí)遇卡；活塞總成被卡，彈簧張力不能迫使活塞復(fù)怔；切銑時(shí)鉆壓過(guò)大或溜鉆、頓鉆，造成銑刀扭曲變形。不管是那種情況，都不能強(qiáng)行起鉆，應(yīng)將工具下放進(jìn)入窗口153m，停泵轉(zhuǎn)動(dòng)工具，這樣就可以弄掉所有的切屑。慢慢再試著將工具拉入套管，如果不行，再重復(fù)一次清理切屑的動(dòng)作，或者在轉(zhuǎn)動(dòng)鉆柱23min后上提345m，然后猛松剎把使鉆柱迅速下滑，再迅速剎車(chē)，這樣反復(fù)震擊幾次有助于彈簧釋放并推動(dòng)活塞上

37、移，收回銑刀。還有一種解卡的方法是返回下切口位置無(wú)泵壓切銑鉆壓i一15kX、轉(zhuǎn)速120150rmin，約30min可磨光銑刀切削刃，順利提出段銑工具。324 段銑作業(yè)工藝要求 a段銑時(shí)應(yīng)仔細(xì)觀察切屑形態(tài)參數(shù)，保證段銑均勻。 段銑過(guò)程實(shí)質(zhì)上是一種擠壓過(guò)程。在擠壓過(guò)程中，油套被切層主要經(jīng)過(guò)剪切滑移變形而變成切屑。由于泊套鋼級(jí)、壁厚與銑進(jìn)參數(shù)的不同，滑移變形的程度有很大差異，因而得到不同形態(tài)的切屑。比較理想的切屑是58cm長(zhǎng)、o4一o7mm厚的條狀切屑。如果鉆壓過(guò)小，會(huì)造成切屑過(guò)細(xì)，呈頭發(fā)絲狀，可以適當(dāng)增加鉆壓?如果返出的切屑呈片狀，說(shuō)明鉆壓過(guò)大、套管磨損嚴(yán)重或套管鋼級(jí)較低?？傊毋姇r(shí)仔細(xì)觀察切屑形

38、態(tài)，可以幫助了解切削狀況，以便及時(shí)調(diào)整段銑參數(shù)，保證段銑均勻。持別在切銑射孔井段時(shí)，更應(yīng)小心控制段銑參數(shù)，否則會(huì)造成套管破裂、切銑不完全、偏磨以至卡鉆等復(fù)雜情況。 b段銑時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制送鉆量，保證加壓平穩(wěn)。 油井管材屆塑性材料，切銑時(shí)往往固表面硬化使斷口抗沖擊的能力減弱。如果司鉆操作不平穩(wěn)，銑刀切入過(guò)深，被切層未經(jīng)滑移變形即被擠裂或崩斷，致使套管斷口凹凸不平。這就給后續(xù)切削增加了困難，嚴(yán)重時(shí)還可能損壞段銑工具，釀成工程事故。 c段銑時(shí)應(yīng)及時(shí)調(diào)整切削液性能，保證井眼清潔。 井眼清潔是段銑作業(yè)成功的基本保證，增大環(huán)空返速可提高井眼凈化程度，但提高切削液鉆度更為有效。一般維持切削液漏斗粘度在3540s

39、即可滿足攜屑要求，同時(shí)還應(yīng)控制鉆井液密度，防止地層出水造成切削液粘切下降。段銑時(shí)，返出的切屑從振動(dòng)篩上回收，每間隔一段時(shí)間稱其重量，以便了解井眼凈化程度。325 段銑工藝應(yīng)用實(shí)例 百4l側(cè)鉆水平井是百口泉油田百2l井區(qū)第三口側(cè)鉆水平井，該井設(shè)計(jì)開(kāi)窗井段上距射孔井段底界4m、下距人工井底47m，調(diào)整余地較小，因此開(kāi)窗難度較大。為保證段銑作業(yè)順利進(jìn)行，在段銑施工前對(duì)設(shè)計(jì)鉆具組合進(jìn)行了調(diào)整，去掉，105mm鉆鋌、加大段銑工具下部扶正器外徑至120mm，這樣既降低了下部鉆具組合剛度、改善了段銑工具受力狀況，又減小了沖擊載荷、防止銑刀偏磨。 百4l井采用貝克休斯D型段銑工具在2044m定位切割，轉(zhuǎn)速45

40、50rmin、排量6、7Ls、泵壓78MPa，14min后截?cái)嗵坠埽脡合陆档?MPa。提高轉(zhuǎn)速至80rmEn*定位磨削斷口20mEn后開(kāi)始段銑，累計(jì)純銑時(shí)間605h、段銑進(jìn)尺18、5m，平均銑速031m兒。百41井段銑至20455m時(shí)銑速下降，依據(jù)油套接箍數(shù)據(jù)及鉆具伸長(zhǎng)量判斷已銑進(jìn)至套管接箍。繼續(xù)段銑18h，進(jìn)尺僅o、8m，因鉆井泵故障，現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員決定提鉆檢查，發(fā)現(xiàn)段銑工具本體及扶正器完好無(wú)損、銑刀底部淺圓弧磨格寬度與接箍壁厚相當(dāng)。機(jī)修后下入原刀片繼續(xù)段銑，銑速明顯提高。由于切削液粘度低(28s)、井眼凈化不良，段銑至2061m時(shí)泵壓升高7MPa、懸重下降70kN，上提鉆具有掛卡現(xiàn)象。多次

41、上下活動(dòng)鉆具至泵壓、懸重正常后調(diào)整切削液性能，加入膨潤(rùn)土、高粘CMC、FA一367將切削液粘度提高至45s，大排量洗井，井口返出大量切屑。井眼清潔后繼續(xù)段銑至20625m提鉆。銑刀磨損深度llmm，還可繼續(xù)使用。33重建人工井底311 擴(kuò)眼 段銑作業(yè)完成后要對(duì)窗口裸露井段實(shí)施擴(kuò)眼作業(yè)，清除窗口位置水泥環(huán)，以提高側(cè)鉆水泥塞與地層膠結(jié)強(qiáng)度，防止側(cè)鉆作業(yè)時(shí)水泥環(huán)脫落，造成井下復(fù)雜情況。 擴(kuò)眼鉆頭結(jié)構(gòu)原理、操作方法與段銑工具相似，也采用液壓控制，可以將窗口裸眼井徑擴(kuò)大40一50mm。為了防止擴(kuò)眼鉆頭損壞套管切口，擴(kuò)眼井段距離上、下切口應(yīng)不少于o3m。3、32 注水泥塞 注水泥塞也是段銑開(kāi)窗施工作業(yè)的一

42、道重要工序，其目的是為了加固窗口，并為側(cè)鉆造斜提供一個(gè)穩(wěn)定、準(zhǔn)確的人工井底。由于水泥塞強(qiáng)度對(duì)韌始造斜定向工具造斜率影響較大，要求水泥塞抗壓強(qiáng)度與窗口附近地層硬度相當(dāng)。 為提高側(cè)鉆水泥塞抗壓強(qiáng)度、保證水泥漿混合均勻，施工作業(yè)應(yīng)采用批量混配方式配制密度較高的水泥漿，并通過(guò)加入分散劑與降濾失劑控制水泥漿流變性與濾失量。由于施工作業(yè)時(shí)采用平衡塞法注水泥，因此要求井內(nèi)壓力穩(wěn)定并理壓候凝，防止井內(nèi)出水推動(dòng)水泥塞上行，造成平衡法注水泥塞失效。333 鉆水泥塞 鉆水泥塞作業(yè)一般在水泥漿候凝24h后進(jìn)行，并通過(guò)鉆進(jìn)參數(shù)與機(jī)械鉆速判斷水泥塞是否成功。鉆進(jìn)至例鉆點(diǎn)位置，如果發(fā)現(xiàn)水泥塞強(qiáng)度難以滿足側(cè)鉆作業(yè)要求，應(yīng)繼續(xù)

43、鉆進(jìn)至下切口重注水泥塞。334 上部套管試壓 上部套管試壓一般在水泥塞封堵油層的基礎(chǔ)上進(jìn)行，其目的是為了了解側(cè)鉆點(diǎn)上部套管承壓情況。一般試壓10MPa，30min壓降不超過(guò)05MPa為合格。如果壓降不符合標(biāo)準(zhǔn)要求，應(yīng)根據(jù)漏失狀況采取相應(yīng)的封堵措施，保證上部套管能滿足側(cè)鉆水平井正常生產(chǎn)及增產(chǎn)措施要求。335 刮削 對(duì)注水泥塞井段，應(yīng)采用套管刮削器清除管壁水泥環(huán)、水泥塊及上切口毛刺，以便各類井下工具順利下入。4 段銑開(kāi)窗工藝特點(diǎn) 目前，側(cè)鉆水平井套管開(kāi)窗有斜向器開(kāi)窗與段銑開(kāi)窗兩種方法。 段銑開(kāi)窗由于在窗口位置有一定長(zhǎng)度的裸眼井段，不僅可向任意方向造斜佃鉆，而且適合使用價(jià)格相對(duì)低廉的有線隨鉆測(cè)斜儀連

44、續(xù)監(jiān)控井眼軌跡。而斜向器開(kāi)窗使用陀螺測(cè)斜儀定向，不僅不能隨鉆測(cè)斜，而且只能在頂著井斜方向的一面?zhèn)茹@成功的可能性大，而背著井斜方向的一面成功的可能性較小。 段銑工具在更換銑刀后可以重復(fù)使用，而斜向器開(kāi)窗工具一般只能使用一次，而且抖向器無(wú)可鉆性，一旦定向失誤或斜向器轉(zhuǎn)動(dòng)、下沉，只能重新確定開(kāi)窗位置。 就作業(yè)時(shí)間而言，段銑開(kāi)窗要銑掉20m左右套管，而斜向器開(kāi)窗只是從23m套管內(nèi)順著側(cè)鉆方位的一面磨出一個(gè)橢圓形窗口，似乎段銑作業(yè)工作量大。但斜向器開(kāi)窗工序復(fù)雜、施工難度大、技術(shù)性強(qiáng)，各種規(guī)格的下井工具較多，所以總的作業(yè)時(shí)間大致相同。 盡管段銑開(kāi)窗施工費(fèi)用稍高，但側(cè)鉆定向容易，施工可靠性也比較高，在側(cè)鉆水

45、平井開(kāi)窗作業(yè)中，我們還是傾向于使用段銑開(kāi)窗方式。3.4.4 套管開(kāi)窗技術(shù) 開(kāi)窗鉆具組合為：118mm銑錐+89mmDC或105mmDC ×6-9根+73mmDP。 套管開(kāi)窗主要分五個(gè)階段進(jìn)行： 第一階段：從鉆鉸式銑錐探到斜向器到球形體柱體段接觸斜向器。此段要輕壓慢轉(zhuǎn)，使之磨銑出一個(gè)均勻的接觸面，磨銑參數(shù)一般為：鉆壓0-5kN，轉(zhuǎn)速40-50r/min，排量8-10L/s、泵壓15MPa。 第二階段：從球形體柱體段接觸斜向器到鉆鉸式銑錐底圓中心線出套管外壁，此段應(yīng)采用大鉆壓、中轉(zhuǎn)速磨銑，以達(dá)到快速切割的目的。磨銑參數(shù)一般為：鉆壓20-40kN，（根據(jù)返出鐵屑的大小、形狀、轉(zhuǎn)盤(pán)負(fù)荷、蹩鉆

46、程度等適當(dāng)調(diào)整鉆壓），轉(zhuǎn)速50-60r/min，排量8-10L/s 。 第三階段：從鉆鉸式銑錐底圓中心線出套管外壁到銑錐頭銑過(guò)套管進(jìn)入地層，此段銑錐頭一部分出套管外壁，大鉆壓磨進(jìn)易使銑錐提前滑到井壁，造成死臺(tái)階，影響后續(xù)鉆井作業(yè)，因此此段是保證下窗口圓滑的關(guān)鍵井段，易采用輕壓、中轉(zhuǎn)速磨進(jìn)。磨銑參數(shù)一般為：鉆壓5-10kN，轉(zhuǎn)速50-60r/min，排量8-10L/s。 第四階段：從銑錐頭出套管到銑錐最大外徑段出套管，此段采用小鉆壓、中轉(zhuǎn)速磨進(jìn)，進(jìn)尺為一個(gè)銑錐長(zhǎng)度。 第五階段：修窗。自窗口至窗底采取加壓5kN，中轉(zhuǎn)速修整窗口，反復(fù)多次直到窗口暢通，并鉆進(jìn)地層3-5m。3.4.5套管鍛銑技術(shù)S32

47、井177.8mm套管鍛銑開(kāi)窗井段為3839m-3868.96m，長(zhǎng)度29.96m，套管鋼級(jí)P110，壁厚11.51mm。鍛銑鉆具組合:177.8mm鍛銑工具(AZ)+ 150mm穩(wěn)定器+120.7mmDC×6根+89mmDP；鍛銑參數(shù)：鉆壓10-35kN，轉(zhuǎn)速60-70r/min,排量：5-8L/s(切割時(shí)),10-20L/s(磨銑套管時(shí)）；泵壓：14MPa。泥漿參數(shù)：密度1.61g/cm3 ;粘度65-105s。注意事項(xiàng)：·鍛銑點(diǎn)避開(kāi)套管接箍；·泥漿粘度80S以上，切力10/25Pa；· 剎把操作要平穩(wěn)，送鉆要均勻，防止鉆壓過(guò)大或溜鉆；·每磨

48、0.5-1m就停止磨銑，循環(huán)鉆井液30-40min。·發(fā)現(xiàn)泵壓升高，停止銑進(jìn)，充分循環(huán)。3.5裸眼鉆進(jìn)技術(shù)，3.5.1鉆頭優(yōu)選技術(shù)在鉆井過(guò)程中，鉆頭使用效果如何，對(duì)一口井的鉆井速影響極大。而鉆頭的使用效果，首先取決于鉆頭選型是否合理。因此，合理地選用鉆頭是提高鉆井速度、降低鉆井成本的前提。雖然鉆頭選型的方法很多，但考慮到小尺寸鉆頭的開(kāi)發(fā)水平和使用狀況，在小尺寸鉆頭選型方面主要考慮了以下兩種方法：3.5.1.1 根據(jù)老井和鄰井資料選擇鉆頭在中原油田，小井眼鉆井一般為老井開(kāi)窗側(cè)鉆小井眼井，這就為小尺寸鉆頭的選擇提供了有利的條件。主要體現(xiàn)在： 對(duì)所鉆地層的巖性和可鉆性有著比較清楚的了解。由

49、于側(cè)鉆井相對(duì)老井的位移較小，巖性和巖石的可鉆性基本上沒(méi)有變化或變化很小，借助老井資料（如測(cè)井資料、錄井資料等）就可以清楚地了解將要鉆遇地層的巖性和可鉆性。 所需鉆頭型號(hào)少。由于鉆進(jìn)井段相對(duì)較短，鉆遇的巖層少，巖性相對(duì)比較穩(wěn)定，較少的鉆頭型號(hào)基本上就能夠滿足需要。 可以充分利用老井鉆井時(shí)的實(shí)鉆鉆頭資料，指導(dǎo)鉆頭選型。老井實(shí)鉆鉆頭資料包括鉆頭型號(hào)、進(jìn)尺、磨損情況等，這些資料對(duì)于合理選擇側(cè)鉆井鉆頭非常重要。 有鄰井資料可以參。在側(cè)鉆井的周?chē)话愣加胁簧俚囊雁@井，這些井的實(shí)鉆資料可以對(duì)鉆頭選型起輔助作用。根據(jù)老井和鄰井資料選擇鉆頭的程序是：調(diào)研老井資料錄井資料鉆頭資料測(cè)井資料分析老井資料 初選鉆頭參考

50、鄰井資料確定鉆頭型號(hào)3.5.1.2小尺寸鉆頭評(píng)價(jià)現(xiàn)場(chǎng)常用鉆頭的進(jìn)尺、壽命及平均機(jī)械鉆速三項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)作為鉆頭選型的依據(jù)，但由于一種類型鉆頭的各項(xiàng)指標(biāo)并非全部?jī)?yōu)于另一類型的鉆頭，如PDC和偏心PDC鉆頭壽命長(zhǎng)，單牙輪鉆頭鉆速高，有時(shí)不能對(duì)其直觀地做出判斷，因此需要綜合考慮鉆頭的技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。鉆頭經(jīng)濟(jì)指標(biāo)以單位進(jìn)尺成本為依據(jù)，定義如下：式中：C每米成本，元/米； B鉆頭成本，元； F進(jìn)尺， m；Rc鉆機(jī)作業(yè)費(fèi)，元/h； T鉆頭壽命，h; t輔助工作時(shí)間，h。鉆頭技術(shù)指標(biāo)主要考慮進(jìn)尺、機(jī)械鉆速、井深等三個(gè)方面。鉆頭綜合評(píng)價(jià)函數(shù)為：式中：L距離，無(wú)量綱；F，f進(jìn)尺，進(jìn)尺均值，m;V，v機(jī)械鉆速，機(jī)

51、械鉆速均值,m/h;C，c成本，成本均值，元/m;H，h深度，深度均值，m;K1，K2，K3，K4平衡系數(shù)，無(wú)量綱，當(dāng)所考察的因素同等重要時(shí)，K1，K2，K3，K4均取1。3.5.1.3 小尺寸鉆頭的改進(jìn)根據(jù)鉆頭初選和評(píng)價(jià)結(jié)果，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)使用中所暴露出的問(wèn)題，對(duì)小尺寸單牙輪鉆頭和PDC鉆頭進(jìn)行了改進(jìn)。3.5.1.3.1小尺寸單牙輪鉆頭的改進(jìn) 特點(diǎn)及存在問(wèn)題小尺寸單牙輪鉆頭是針對(duì)小井眼鉆井開(kāi)發(fā)的，與常規(guī)三牙輪鉆頭相比，有以下特點(diǎn)： 鉆頭體上鑲裝具有主動(dòng)切削保徑作用的楔形齒，使鉆頭具有良好的保徑作用和倒劃眼功能； 在球狀牙輪上采用交錯(cuò)布齒方式，增加了齒排數(shù)，使牙齒工作平穩(wěn)，減少了齒的磨損，并且對(duì)牙輪

52、形狀、齒排數(shù)、齒數(shù)、露高等進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)； 水力系統(tǒng)采用下水眼結(jié)構(gòu)，使用射流和擴(kuò)散清洗兩種類型的噴嘴，對(duì)噴嘴組合進(jìn)行了水力匹配設(shè)計(jì)計(jì)算，有利于巖屑的排出； 密封系統(tǒng)采用HA系列三牙輪鉆頭密封形式，鉆頭軸承上有兩處密封，大、小軸密封十分可靠； 采用鋼球鎖緊牙輪，牙輪鎖緊可靠。單牙輪鉆頭在中原油田的應(yīng)用從總體上講是成功的，但也存在明顯的不足，主要表現(xiàn)在： 單牙輪鉆頭滑移運(yùn)動(dòng)距離相對(duì)較大，導(dǎo)致牙齒的磨損相當(dāng)嚴(yán)重。所用單牙輪鉆頭牙齒齒高磨損1/4-3/4，這是鑲齒鉆頭在相同地層條件下所不曾有過(guò)的，就目前已有鉆頭狀況而言，單牙輪鉆頭的工作壽命實(shí)際上取決于牙齒的耐磨性，而不是鉆頭軸承的壽命。 單牙輪鉆頭牙

53、輪本體沖蝕嚴(yán)重。單牙輪鉆頭水力系統(tǒng)采用下水眼式結(jié)構(gòu)，使用射流和擴(kuò)散兩種類型的噴嘴，射流噴嘴在鉆頭底部，直接對(duì)牙輪產(chǎn)生沖刷作用。這種狀況同鋼體PDC鉆頭抗沖蝕能力差的原因基本一致。 單牙輪鉆頭的改進(jìn)針對(duì)上述不足，與廠家合作對(duì)兩種型號(hào)的單牙輪鉆頭進(jìn)行了改進(jìn)。改進(jìn)后的單牙輪鉆頭為帶有金剛石復(fù)合齒的新型儲(chǔ)油系統(tǒng)單牙輪鉆頭,與改進(jìn)前相比，其主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的顯著區(qū)別為：改進(jìn)后的單牙輪鉆頭在牙輪頂部齒排裝有若干顆(I型為6-12顆，II型為5-15)金剛石復(fù)合齒，能有效減緩頂部齒排硬質(zhì)合金齒的磨損，從而延長(zhǎng)單牙輪鉆頭的使用壽命。另外，I型鉆頭在牙齒齒徑、露高和齒數(shù)上都有所增加或增大，有利于提高鉆頭的機(jī)械鉆速。

54、改進(jìn)后的單牙輪鉆頭使用了一種新申報(bào)專利的新型儲(chǔ)油系統(tǒng)，并由此優(yōu)化設(shè)計(jì)主水孔流道直徑、位置和傾角，大大增加了流道拐角處的壁厚，降低了鉆頭體內(nèi)部的流速。從而可以有效消除沖蝕本體的現(xiàn)象，達(dá)到延長(zhǎng)單牙輪鉆頭使用壽命的目的。改進(jìn)后的單牙輪鉆頭設(shè)計(jì)的噴嘴組合為：D下=14mm(1#)，D上=13mm(2#);排量范圍：8-13L/S；正常鉆壓：30-80kN；正常轉(zhuǎn)速：45-150r/min。3.5.1.3.1小尺寸PDC鉆頭的改進(jìn)存在問(wèn)題小尺寸PDC鉆頭使用效果不理想的主要原因有兩個(gè)方面： 鉆頭選型不合理。以往所使用的PDC鉆頭，基本上都是有什么型號(hào)的鉆頭就用什么型號(hào)的鉆頭，沒(méi)有針對(duì)中原油田的巖性特點(diǎn)，

55、對(duì)PDC鉆頭進(jìn)行必要的改進(jìn)。雖然個(gè)別鉆頭也取得了不錯(cuò)的效果，但總體效果較差，因而影響了對(duì)小尺寸PDC鉆頭的整體評(píng)價(jià)。 PDC鉆頭的使用不合理。PDC鉆頭適合高轉(zhuǎn)速、低鉆壓鉆進(jìn)，但由于設(shè)備等多種因素的限制，造成所選擇的鉆進(jìn)參數(shù)不適合小尺寸PDC鉆頭的要求，因而鉆速較慢。 小尺寸PDC鉆頭的改進(jìn)根據(jù)中原油田地層特點(diǎn)，對(duì)小尺寸PDC鉆頭進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中考慮了以下因素： 冠部輪廓設(shè)計(jì)。根據(jù)地層特點(diǎn)，采用等切削原則和等磨損原則相結(jié)合，確定出適合中原油田地層的鉆頭輪廓形狀。 切削結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)?？紤]到已使用小尺寸PDC鉆頭損壞的主要特征是：掉片、崩片、剝蝕脫層和過(guò)度磨損等現(xiàn)象，在設(shè)計(jì)時(shí)考慮的因素有：合理選擇切削齒，直徑一般為13mm的復(fù)合片；中密度布齒；切削齒的布置方式采用刀翼式。同時(shí)，為提高小尺寸PDC鉆頭在井下工作的穩(wěn)定性，還考慮了以下因素： 采用力平衡設(shè)計(jì)，降低由鉆頭的切削作用而產(chǎn)生的井下振動(dòng)，增加鉆頭工作時(shí)的穩(wěn)定性，從而提高機(jī)械鉆速。