大斜度井套管開(kāi)窗側(cè)鉆技術(shù)

大斜度井套管開(kāi)窗側(cè)鉆技術(shù)郭云山楊振榮康鎖柱王英水孫玉?。ㄈA北石油治理局第三鉆井工程公司）摘要今年來(lái)隨著油田開(kāi)發(fā)的需要，套管開(kāi)窗側(cè)鉆井在逐年增加，而大斜度井套管開(kāi)窗鉆井技術(shù)也提到了議事日程，馬42平2井的順利交井，填補(bǔ)了華北石油治理局大斜度井開(kāi)窗的空白，通過(guò)這口井的施工也積存了一些開(kāi)窗的寶貴體會(huì)。本文就大斜度井開(kāi)窗側(cè)鉆談點(diǎn)熟悉。關(guān)鍵詞大斜度井開(kāi)窗斜向器坐掛軌跡操縱所謂套管開(kāi)窗，確實(shí)是指在原先因?yàn)楣こ?、地質(zhì)報(bào)廢的油氣井某個(gè)預(yù)定井段的套管鍛銑或磨銑開(kāi)窗鉆出新的井眼，然后在這新的井眼中下入小套管固井完井。該技術(shù)主若是為了解決老井套管損壞、縮徑、井下落魚(yú)等無(wú)法大修的停產(chǎn)井，也能夠知足因地質(zhì)需要改換井底或加深的要求。最近幾年來(lái)，由于老井套管變形或損壞，陸續(xù)有部份油氣井已不能維持正常生產(chǎn)，造成原油及天然氣產(chǎn)量逐年下降，嚴(yán)峻要挾到油田的正常生產(chǎn)。為了降低鉆井綜合本錢(qián)，專(zhuān)門(mén)是有效地利用現(xiàn)有井眼和地面設(shè)備，發(fā)揮老井潛力，華北石油治理局增強(qiáng)了小井眼開(kāi)窗側(cè)鉆技術(shù)的研究與應(yīng)用，通過(guò)幾年來(lái)的不懈盡力，這一技術(shù)已日趨成熟和完善，但大斜度井套管開(kāi)窗側(cè)鉆技術(shù)在我局仍是一個(gè)空白，馬42平2井大斜度井的側(cè)鉆成功，標(biāo)志著咱們開(kāi)窗側(cè)鉆鉆井技術(shù)，上了一個(gè)新臺(tái)階。馬42平2井簡(jiǎn)介馬42平2井是在馬42平2（原）井的井眼里開(kāi)窗側(cè)鉆的，馬42平2（原）井是一口潛山水平井，由于該地質(zhì)情形復(fù)雜，對(duì)地層熟悉不足，沒(méi)有鉆遇潛山，地質(zhì)目的沒(méi)有達(dá)到，決定在該井眼里開(kāi)窗側(cè)鉆。馬42平2井開(kāi)窗點(diǎn)為2617.25m，窗口井斜°,方位。。開(kāi)窗套管外徑177.8mm。開(kāi)窗完后用152mm鉆頭鉆至井深2940米完鉆。窗口位置的優(yōu)化設(shè)計(jì)、開(kāi)窗方式的選擇和側(cè)鉆鉆井設(shè)計(jì)側(cè)鉆位置的確信側(cè)鉆位置的選擇與原井套管完好情形、工具造斜能力、開(kāi)窗方式、地質(zhì)設(shè)計(jì)有關(guān)。側(cè)鉆位置的優(yōu)選應(yīng)在知足地質(zhì)要求的前提下盡可能利用較長(zhǎng)的老井眼、縮短鉆井周期、節(jié)約鉆井本錢(qián)、保證鉆井施工安全的原則。具體能夠歸納為以下幾點(diǎn)：側(cè)鉆位置要盡可能深；側(cè)鉆位置以上套管完好，無(wú)變形、破裂和漏失，窗口應(yīng)選擇在固井質(zhì)量好，并躲開(kāi)套管接箍2~3m,躲開(kāi)套管扶正器。若采納鍛銑方式開(kāi)窗，側(cè)鉆位置及以下至少20m之內(nèi)地層穩(wěn)固、可鉆性要好，以便于造臺(tái)肩和鉆出新井眼，而且不易回到老井眼。側(cè)鉆位置應(yīng)盡可能選擇在砂巖或非膨脹泥巖地層，最好能躲開(kāi)膨脹頁(yè)巖和巖鹽井段、躲開(kāi)老井的水淹區(qū)；側(cè)鉆位置應(yīng)盡可能躲開(kāi)射孔井段，保證開(kāi)窗和鉆進(jìn)施工安全。對(duì)照測(cè)井資料，窗口位置應(yīng)知足方位、水平位移、造斜點(diǎn)、井眼曲率等綜合參數(shù)的要求。馬42平2井的開(kāi)窗側(cè)鉆點(diǎn)，依照地質(zhì)要求和地層巖性綜合考慮，選擇在井深2617.25m，該處井斜。，方位。。因?yàn)樵?602m(垂深2525m)以上為古近系地層，考慮防塌要求，側(cè)鉆點(diǎn)必需選在2610m以下，而中靶垂深在2632m，因此，選擇在井深2617.25m。開(kāi)窗方式的選擇套管開(kāi)窗方式有兩種：一種是采納鍛銑開(kāi)窗技術(shù)，另一種是采納磨銑開(kāi)窗技術(shù)。磨銑開(kāi)窗相關(guān)于鍛銑開(kāi)窗具有周期短，對(duì)鉆井液性能和水泥環(huán)質(zhì)量要求低，且事故少等優(yōu)勢(shì)。馬42平2井采納了磨銑開(kāi)窗的方式，如此一次側(cè)鉆成功率高，若是采納鍛銑的方式，由于側(cè)鉆點(diǎn)的井斜較大，磨阻大，側(cè)鉆時(shí)容易托壓，而且開(kāi)窗段相對(duì)較短，不易側(cè)鉆成功。斜向器的選擇在直井或小斜度的定向井里咱們一樣選擇投球液壓式，如此能夠配合陀螺測(cè)斜儀器或其他測(cè)斜儀器進(jìn)行定向，若是井斜較大儀器無(wú)法下到斜向器位置，不能準(zhǔn)確信向，不能準(zhǔn)確信向。馬42平2井側(cè)鉆點(diǎn)井斜大，為°,采納7“下壓可循環(huán)式斜向器，型號(hào)為SZ—152斜向器，如此能夠配合MWD準(zhǔn)確信向。圖1位斜向器示用意。圖1斜向器示用意井眼軌跡優(yōu)化設(shè)計(jì)依照原井眼軌跡，靶點(diǎn)坐標(biāo)、完鉆垂深、最大水平位移、靶前距、入窗要求、水平段鉆進(jìn)的要求，原井許諾的窗口位置和定向造斜工具的造斜能力等，合理選擇造斜點(diǎn)、剖面類(lèi)型和井眼曲率，并利用運(yùn)算機(jī)軟件優(yōu)化設(shè)計(jì)出能知足鉆井、完井、測(cè)井、井下作業(yè)和采油需要的井眼軌跡。馬42平2(原)井由于地質(zhì)情形復(fù)雜，沒(méi)有鉆遇潛山，沒(méi)有達(dá)到預(yù)期的地質(zhì)目的，在馬42平2井的施工中甲方要求大幅度降低井斜，故該井的剖面為“降—穩(wěn)”剖面。鉆井施工井眼預(yù)備依照工程設(shè)計(jì)方案，選擇地層穩(wěn)固的井段作為套管開(kāi)窗井段，并要求開(kāi)窗段躲開(kāi)套管接箍和套管扶正器。下入斜向器前，需要進(jìn)行刮管、通井作業(yè)，對(duì)0177.8mm套管來(lái)講通徑規(guī)外徑得小于e152mm。檢查套管有無(wú)變形和破損。注水泥封住原井欲開(kāi)窗口的以下井眼，并按要求進(jìn)行試壓。修塞后，要求水泥塞上部距離開(kāi)窗點(diǎn)6~10m。斜向器坐掛檢查指重表與泵壓表是不是完好，要保證他們靈敏靠得住。指重表應(yīng)有靈敏針且指示靈敏準(zhǔn)確。斜向器吊往鉆臺(tái)務(wù)必平穩(wěn)操作，以避免使斜向器變形或損壞不能有效坐掛。注意應(yīng)起吊斜臉部位。斜向器與MWD循環(huán)短節(jié)接頭連接緊扣完畢，須由定向技術(shù)人員量出角差并畫(huà)出草圖后方可入井。所有下井鉆具均應(yīng)雙鉗緊扣或用液壓大鉗緊扣。斜向器下鉆通過(guò)防噴器、套管頭短節(jié)部位時(shí)要警惕下放，以避免損壞工具；下鉆要平穩(wěn)，嚴(yán)禁半途頓鉆、溜鉆和猛剎鉆柱，遇阻不能強(qiáng)下，遇阻不超過(guò)20kN，下鉆期間嚴(yán)禁轉(zhuǎn)動(dòng)鉆具，開(kāi)泵循環(huán)，如需上提鉆具必需持續(xù)向環(huán)空灌漿，隨時(shí)維持環(huán)空液面處在最高位置，以避免倒開(kāi)送入工具或提早坐掛斜向器。下至水泥塞頂部后(必需由定向工程師負(fù)責(zé)調(diào)整斜向器斜面至要求方位)下放加壓至20kN，剎住剎把，先以盡可能小的排量循環(huán)，同時(shí)注意觀(guān)看立管壓力和鉆井液出口確信循環(huán)閥是不是打開(kāi)，確信循環(huán)閥打開(kāi)后，慢慢增加排量至MWD測(cè)量所需排量(排量必需操縱在10L/s以下，在MWD能正常工作的前提下，盡可能采取小排量作業(yè))測(cè)量數(shù)據(jù)后，停泵，在鉆井泵完全停穩(wěn)和立管壓力表回零后，上提鉆具0.5m。反向轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)調(diào)整斜向器方位，轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)要平穩(wěn)，且不宜轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)量，不許諾正轉(zhuǎn)，嚴(yán)禁在不加壓的情形下開(kāi)泵循環(huán)。再重復(fù)以上步驟直至調(diào)整到設(shè)計(jì)方位。擺好斜向器斜面方位后，開(kāi)泵憋壓19~21MPa，穩(wěn)壓5min壓降不超過(guò)1MPa即可，通太低壓閘門(mén)放回水泄壓，重復(fù)上述操作2~3次。井口緩緩釋放泵壓，觀(guān)看泵壓下降至0MPa。坐掛完成后下壓鉆具3~5t,確認(rèn)坐掛成功后正轉(zhuǎn)倒扣。倒扣有效圈數(shù)必需大于30圈，正轉(zhuǎn)倒扣要平穩(wěn)，注意觀(guān)看轉(zhuǎn)盤(pán)反轉(zhuǎn)和扭矩情形。倒扣完成后緩慢上提鉆具，上提鉆具100cm剪斷扶正盤(pán)固定銷(xiāo)釘，注意懸重增加5~6t后靈敏針突然回?cái)[說(shuō)明銷(xiāo)釘剪斷，能夠正常起鉆。起鉆至井口最后1個(gè)立柱要緩慢上提鉆具，避免井口和防噴器組掛卡送入工具扶正盤(pán)，使扶正盤(pán)落井。下銑錐移動(dòng)或上缷銑錐均應(yīng)力求輕拿輕放，以避免碰碎銑錐齒。復(fù)式銑錐的上下部份入井前需用大鉗緊扣。鉆具組合為：復(fù)式銑錐+鉆鋌3根+鉆桿。下井鉆具一概雙鉗緊扣，以避免銑進(jìn)進(jìn)程中倒轉(zhuǎn)造成鉆桿脫扣落井。嚴(yán)格操縱下放速度，遇阻不得硬壓、硬砸，尤其是接近斜向器位置更應(yīng)減慢下放速度。下鉆到底后，多次輕壓慢放證明和探實(shí)斜向器魚(yú)頭位置，在方鉆桿上作標(biāo)記，記錄方入位置，并和計(jì)算方入對(duì)照，以誤差不大為宜。起鉆具至斜向器頂部1m左右，開(kāi)泵和開(kāi)動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)，轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)速60~70r/min，校對(duì)指重表，預(yù)備磨銑。開(kāi)窗磨銑作業(yè)磨銑進(jìn)程可分為四個(gè)時(shí)期：一段起引導(dǎo)作用，二段是磨銑套管的要緊段，三段起穩(wěn)固銑錐擴(kuò)大窗口的作用，四段起修整窗口的作用。銑錐下到預(yù)定位置后，鉆具在轉(zhuǎn)盤(pán)驅(qū)動(dòng)下帶動(dòng)銑錐旋轉(zhuǎn)，在斜向器的作用下，銑錐沿著斜向器斜面方向?qū)μ坠苓M(jìn)行定點(diǎn)磨銑，將斜面所對(duì)應(yīng)的套管部份磨銑掉，形成窗口。開(kāi)窗第一時(shí)期(初始時(shí)期)：從銑錐磨銑斜向器頂部到銑錐底圓與套管內(nèi)壁接觸為開(kāi)窗第—時(shí)期。此段開(kāi)始要輕壓慢轉(zhuǎn)撚后中壓中速磨銑，鉆壓應(yīng)操縱在1~5kN，轉(zhuǎn)速為60~80r/min,目的是使銑鞋先磨銑出一個(gè)均勻接觸面并達(dá)到磨銑切削的目的。磨銑長(zhǎng)度約為0.5m。開(kāi)窗第二時(shí)期(騎套時(shí)期)：從銑錐底圓接觸套管內(nèi)壁到底圓剛出套管外壁為開(kāi)窗第二時(shí)期。此段重壓很容易提早外滑，但不加必然鉆壓又不易磨銑切削套管，因此鉆壓應(yīng)操縱在5~15kN,轉(zhuǎn)速80~120r/min，使銑錐沿套管外壁均勻磨銑，保證窗口長(zhǎng)度。磨銑長(zhǎng)度約為0.5m。開(kāi)窗第三時(shí)期(出套時(shí)期)：從銑錐底圓出套管到銑錐最大直徑全數(shù)銑過(guò)套管為開(kāi)窗第三時(shí)期。此段是保證下窗口圓滑的關(guān)鍵段，只要稍一加壓就會(huì)滑出套管，因此鉆壓操縱在1~5kN,轉(zhuǎn)速120~150r/min，定點(diǎn)快速銑進(jìn)。磨銑長(zhǎng)度約為~1m。開(kāi)窗第四時(shí)期(修窗時(shí)期)：鉆壓10~20kN，轉(zhuǎn)速120~150r/min，上下反復(fù)磨銑，無(wú)刮卡為止，其長(zhǎng)度3m左右。在開(kāi)窗時(shí)期，應(yīng)該有足夠的鉆井液排量，不然磨銑套管進(jìn)程中的鐵屑不易攜帶出來(lái)。及時(shí)清除泥漿槽內(nèi)鐵屑，井口出口處放一磁鐵打撈器，沒(méi)10min搜集一次鐵屑，依照鐵屑分析井下情形。馬42平2井磨銑井段為~2621.5m。在磨銑完成后提高轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)速上下提放鉆具2~3次反復(fù)修整窗口，直至起下鉆具阻掛不超過(guò)~1t，在顯現(xiàn)阻掛的位置可定點(diǎn)高速磨銑修整窗口直至阻掛不超過(guò)~比在整個(gè)開(kāi)窗進(jìn)程中應(yīng)專(zhuān)門(mén)注意以下事項(xiàng)：在整個(gè)作業(yè)進(jìn)程嚴(yán)禁任何井下落物。在開(kāi)窗作業(yè)進(jìn)程中，要求操作平穩(wěn)，嚴(yán)禁頓鉆、溜鉆，送鉆均勻，并做到少放、多次，要常常注意轉(zhuǎn)盤(pán)的負(fù)荷情形，或停轉(zhuǎn)盤(pán)觀(guān)看轉(zhuǎn)盤(pán)的扭矩轉(zhuǎn)變情形，避免井下鉆具事故的發(fā)生。在開(kāi)窗進(jìn)程中，盡可能地少停轉(zhuǎn)盤(pán)和鉆井泵。在開(kāi)窗和以后施工中，在窗口部位的上、下活動(dòng)和起下要謹(jǐn)慎，遇卡處置要警惕，避免造成窗口破壞或阻卡窗口變形造成的窗口“關(guān)閉”。注意分析砂樣中的鐵屑、巖屑的形狀、數(shù)量，及時(shí)了解開(kāi)窗進(jìn)程，并依照鐵屑的大小和形狀及時(shí)調(diào)整作業(yè)參數(shù)。修窗要充分，轉(zhuǎn)速要適中，達(dá)到窗口質(zhì)量要求后，不宜再長(zhǎng)時(shí)刻修窗作業(yè)。井眼軌跡監(jiān)控馬42平2井井眼軌跡監(jiān)控要緊采納無(wú)線(xiàn)隨鉆測(cè)量系統(tǒng)(MWD)進(jìn)行測(cè)量。鉆具結(jié)構(gòu)為導(dǎo)向組合：ex0.36m+ei20mm動(dòng)力鉆具(°)x6.28m+MWD短節(jié)(1.11m)3A11x4A10x0.26m+ei20mmNDC+ei2