1、小井眼斜向器套管開窗技術(shù)高俊奎高學(xué)生劉彬鐘琳(大港油田集團(tuán)第一鉆井工程公司)摘 要 在眾多的開窗方式中，斜向器開窗以其施工安全、工藝簡單、成功率高的優(yōu)勢成 為小井眼開窗側(cè)鉆之首選。斜向器套管開窗，即是在原井眼套管的某一位置下入并固定斜向器， 然后下入專用磨銑形成窗口的一項(xiàng)技術(shù)。國內(nèi)外生產(chǎn)斜向器的廠家眾多，生產(chǎn)的斜向器種類各式 各樣，但基本原理大同小異。本文僅以通化石油工具廠生產(chǎn)的CT114型開窗工具為例闡述小 井眼斜向器套管開窗技術(shù)。關(guān)鍵詞小井眼斜向器開窗技術(shù)套管開窗、小井眼側(cè)鉆鉆井技術(shù)，以其良好的實(shí)用性和可觀的經(jīng)濟(jì)效益在國內(nèi)外得到了 迅速發(fā)展，它不僅可以節(jié)約上部井段大量的鉆井費(fèi)用和套管費(fèi)用，

2、更引人注目的是可使“死 井”復(fù)活，提高單井產(chǎn)能和采收率，已成為油氣田開發(fā)后期降低鉆井成本、挖掘剩余油氣資 源潛力的一種重要途徑，越來越得到國內(nèi)外石油工程界的重視，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。斜向器套管開窗的基本工藝流程為：開窗點(diǎn)的選擇f井眼準(zhǔn)備f斜向器的錨定f開窗與 修窗f試鉆。1開窗點(diǎn)的選擇套管開窗的最終目的是為了在原有套管的基礎(chǔ)上建立側(cè)鉆開窗，為后續(xù)的側(cè)鉆鉆井施工 提供安全、穩(wěn)定的通道，因此開窗點(diǎn)的選擇必須綜合考慮以下幾個因素。開窗點(diǎn)處原有套管的固井質(zhì)量：套管開窗點(diǎn)盡量選擇在固井質(zhì)量較好、水泥環(huán)分布均 勻的井段，力爭避開水泥竄槽、套管外無水泥的井段。因此在確定開窗點(diǎn)前應(yīng)該參閱老井固 井聲幅資料。如果

3、必須在竄槽井段開窗，那么，在開窗之前應(yīng)該實(shí)施射孔、擠水泥作業(yè)。開窗點(diǎn)地層的巖性：開窗點(diǎn)應(yīng)選擇在巖性穩(wěn)定的井段，避開易垮塌、易縮徑的地層， 巖石的可鉆性也應(yīng)考慮，最好選擇在巖石可鉆性較好的井段，這樣，開窗的難度就會大大降 低。窗口以上井段套管要密封良好：窗口以上井段的老井套管在以后的鉆井施工中將作為 技術(shù)套管使用，外經(jīng)為139.7mm的套管開窗側(cè)鉆完井后多用做懸掛套管，井下作業(yè)時要經(jīng) 受高壓作業(yè)，因此，必須保證開窗點(diǎn)以上套管能夠承受較高的套管內(nèi)壓。所以檢驗(yàn)套管的承 壓能力是非常必要的。為后續(xù)鉆井施工創(chuàng)造有利條件：盡可能多地選擇幾個開窗位置，分別對每一個開窗點(diǎn)模擬作出開窗后小井眼的井眼軌跡 剖面圖

4、。比較剖面曲線，從中優(yōu)選出鉆進(jìn)裸眼井段較短，鉆井施工簡單、安全的開窗點(diǎn)，作 為最佳開窗位置。圖1是側(cè)平草2井分別在井深2000m及2140m不同井深處開窗時井眼軌跡 垂直投影圖，側(cè)平草2井是一口開窗、側(cè)鉆、水平井。從圖1可以看出在井深2000m處開窗 所對應(yīng)的井眼軌跡(即曲線1)盡管裸眼井段有所加長(653.13m)，但靶前井段的井斜角較小， 實(shí)際施工安全、簡單、易行;而曲線2所代表的第二種開窗方案，盡管裸眼井段較短(573.81m)， 但是大井斜(井斜角大于40)井段較長(438m)，實(shí)際施工難度相對較大，發(fā)生井下事故 的幾率較高，因此最終選擇的開窗點(diǎn)為2000m。閉合距(m)050100

5、150 200 250 300 350 400 450 500 550 60019001950圖1側(cè)平草2井兩種開窗方案對應(yīng)的井眼軌跡垂直投影圖000050112222扁井直垂005 0 5 02 3 3 42 2 2 2000500222井眼準(zhǔn)備為開窗工具的順利下入準(zhǔn)備通暢的井眼，是一項(xiàng)復(fù)雜的工作。如果老井關(guān)井時間較長， 或者從事過修井、壓裂等井下作業(yè)，則井下情況就會較為復(fù)雜，老井套管有沒有發(fā)生形變？ 套管是否發(fā)生破損？井眼內(nèi)是否有落物？套管內(nèi)壁是否有原油附著等都必須考慮到。通井、洗井作業(yè)：其目的在于檢查井眼內(nèi)是否有落物，是否有原油，通井鉆具建議 使用光鉆桿，鉆具下至預(yù)計(jì)開窗點(diǎn)以下不少于50

6、m。然后用清水洗井。如果井眼內(nèi)原油凝結(jié)， 則實(shí)施熱洗作業(yè)，直至套管內(nèi)原油洗凈為止。試壓：下入試壓封隔器，對開窗點(diǎn)以上井段進(jìn)行套管試壓。打水泥塞：封固原射孔井段，按照固井要求進(jìn)行打塞后的水泥候凝。如果開窗點(diǎn)以 上套管有破損現(xiàn)象，那么還應(yīng)對此井段實(shí)施以封堵為目的的擠水泥作業(yè)。這樣保證開窗點(diǎn)以 上井段滿足套管試壓的要求，開窗點(diǎn)下部井段成功封堵。刮管：運(yùn)用專用的套管內(nèi)徑刮管器對套管內(nèi)壁進(jìn)行刮削，防止套管內(nèi)壁有水泥或其 他物質(zhì)附著。刮管器外徑應(yīng)稍大于即將下入的封隔器最大外徑12mm，有的刮管器與通井 規(guī)是一體的，這樣既起到刮管的作用又起到通井的作用，效果更好。在經(jīng)過以上施工以后，開窗點(diǎn)以上井段套管應(yīng)滿足

7、下步開窗鉆進(jìn)的要求，即：套管無變 形，達(dá)到預(yù)計(jì)試壓要求，套管內(nèi)壁無附著物能保斜向器等開窗工具順利下入，與原射孔井段 封隔開來。3斜向器的錨定通化石油工具廠生產(chǎn)的CT114型開窗工具由雙閥封隔器、導(dǎo)斜器總成、銑錐三部分組 成。封隔器的下入為斜向器的就位與固定提供條件，因此封隔器的坐封必須牢固。這種型號 的開窗工具適用于139.7mm套管的開窗施工斜向器的錨定分為兩個步驟：第一步，下入封 隔器；第二步，斜向器的回接。3.1封隔器坐封連接工具。圖2即是雙閥封隔器示意圖，這種封隔器的最大外徑為118mm。雙閥封 隔器一旦坐封成功，就能夠有效地把下部的井眼封隔開來。圖2雙閥封隔器示意圖1一引鞋；2一下閥

8、；3一橡膠筒；4一上閥；5一防轉(zhuǎn)閥；6一防轉(zhuǎn)閥；7一丟手接頭；8一鍵位接頭下鉆至預(yù)定坐封位置(避開套管接箍)。下鉆期間要把轉(zhuǎn)盤鎖定，防止鉆具在井內(nèi)轉(zhuǎn) 動。接方鉆桿，注意記錄鉆具的懸重G。開泵，短時間循環(huán)即可。下入陀螺測斜儀，測定井斜、方位，然后根據(jù)下步施工開窗方位確定定向鍵方位。投球，小排量開泵(注意觀察泵壓，防止泵壓突然上升發(fā)生憋泵)，待球入座后，泵 壓逐漸升高10MPa，停泵，然后開泵憋壓至20MPa，再逐漸升高至2532MPa，停泵，穩(wěn)壓 5min。憋壓時封隔器內(nèi)高壓液體由丟手接頭及中心管上的傳壓孔進(jìn)入缸筒內(nèi)，推動活塞下行， 剪斷銷釘，活塞繼續(xù)下行，上推體銷釘被剪斷，上閥外脹，壓縮橡膠筒

9、。閥外脹的同時咬住 套管內(nèi)壁，實(shí)現(xiàn)上閥的坐封。上提鉆具，使懸重上升120140kN。此時引鞋推動下閥，從下部擠壓封隔器橡膠筒， 膠筒外脹緊緊擠壓在套管內(nèi)壁上，封隔器上下閥及防轉(zhuǎn)閥緊緊鎖定在套管內(nèi)壁上，從而實(shí)現(xiàn) 坐封。緩慢下放鉆具，試加壓5080kN，遇阻則證明封隔器已坐封成功。上提鉆具使懸重增加1020kN，然后順旋鉆具78圈，使丟手部分與封隔器脫開。起鉆。將丟手部分起出。3.2斜向器的回接將斜口管鞋接頭鍵槽與中間接頭的鍵槽相對位置調(diào)整一致，并用電焊焊牢。連接好下井的導(dǎo)斜器總成。導(dǎo)斜器總成工具串為：斜口管鞋接頭+中間接頭+導(dǎo)斜器+ 領(lǐng)眼銑錐+鉆具。斜向器對接總成見圖3。圖3導(dǎo)斜對接總成示意圖1

10、一鍵銷；2一鎖緊螺紋；3一斜口管鞋接頭；4一中間接頭；5一導(dǎo)斜器；6一螺母回接。下鉆至預(yù)定位置后，核對理論與實(shí)際方入，在保證方入正確的前提下鉆具下 壓2030kN，之后上提2030kN，若上提懸重增加，即實(shí)現(xiàn)了封隔器與斜向器的有效對接。 下鉆期間要把轉(zhuǎn)盤鎖定，防止鉆具在井內(nèi)轉(zhuǎn)動。對接成功后，繼續(xù)下壓80kN，剪斷斜向器與領(lǐng)眼銑錐間的連接銷釘。這樣便完成了 斜向器的錨定。開泵，下探鉆具，至遇阻1020kN時丈量方入，極為領(lǐng)眼銑錐(圖4)起始磨銑井 深。用領(lǐng)眼銑錐磨銑1015cm后(鉆壓1015kN)，起鉆。圖4領(lǐng)眼銑錐示意圖1一銷釘孔；2一硬質(zhì)合金塊4開窗與修窗(1)下鉆。鉆具組合為：中118m

11、m復(fù)式銑錐+89mmDCX12根+73mm鉆桿。復(fù)式銑 錐頂部焊有硬質(zhì)合金，本體鑲有矩形硬質(zhì)刀片及柱狀硬質(zhì)合金塊，結(jié)構(gòu)簡圖如圖5所示。復(fù) 式銑錐可以連續(xù)實(shí)現(xiàn)開窗與修窗作業(yè)而無須起下鉆，磨銑出的窗口規(guī)則、圓滑、暢通，開窗的一次成功率高。圖5復(fù)式銑錐示意圖銑錐接觸斜面遇阻時丈量實(shí)際方入，開泵循環(huán)鉆井液，開始進(jìn)入初始磨銑階段。推薦磨銑參數(shù)：鉆壓：1020kN；轉(zhuǎn)速：4050r/min；排量：810L/s。磨銑1.52.0m后進(jìn)入騎套磨銑階段。推薦磨銑參數(shù)：鉆壓：1520kN；轉(zhuǎn)速：4050r/min；排量：810L/s。騎套磨銑1.01.5m后，進(jìn)入出套磨銑階段。推薦磨銑參數(shù)：鉆壓：2030kN；轉(zhuǎn)

12、速：4050r/min；排量：810L/s。出套磨銑23m后，認(rèn)真修窗，對于在鉆具上提、下放過程中有遇阻、卡的地方應(yīng) 作為修窗的重點(diǎn)，反復(fù)修窗，直至復(fù)式銑錐通過窗口的任意井段無任何阻、卡、轉(zhuǎn)盤憋跳為 止。修窗完后便可起鉆。推薦修窗參數(shù)：鉆壓：1030kN；轉(zhuǎn)速：4060r/min；排量：810L/s。在開窗磨銑過程中，應(yīng)時刻注意轉(zhuǎn)盤扭矩的變化，防止扭矩過大引發(fā)鉆具事故，送鉆力 求均勻。結(jié)合振動篩處井下返出的鐵屑以及巖屑顆粒的大小、數(shù)量等變化正確判斷井下情況， 掌握磨銑進(jìn)度，及時改變磨銑參數(shù)，在允許的前提下盡量加大泵排量，以利于鐵屑的上返與 清除。磨銑開窗對鉆井液的性能參數(shù)沒有特別的要求。5試鉆

13、試鉆是在開窗、修窗完成之后檢驗(yàn)開窗質(zhì)量的一項(xiàng)必不可少的作業(yè)程序，也是側(cè)鉆鉆進(jìn) 的前提與基礎(chǔ)。盡管試鉆井段無須過長(一般1015m)，但其意義重大。推薦試鉆鉆具組合：118mm牙輪鉆頭+114mmSTAB+89mmDCX12根+73mm鉆 桿。穩(wěn)定器的下入能夠有效地防止鉆頭循著老井眼環(huán)空鉆進(jìn)，從而為側(cè)鉆成功提供保證。由于這是開窗后鉆頭與穩(wěn)定器第一次通過窗口，所以當(dāng)鉆頭及穩(wěn)定器通過窗口時一定要 格外小心，仔細(xì)觀察指重表指針變化，如有遇阻應(yīng)該上提鉆具23m之后，轉(zhuǎn)動鉆具一個角 度，然后下探，視其效果，若仍然遇阻，則起鉆，下入復(fù)式銑錐重新修窗。遇阻后切忌硬壓 或強(qiáng)行轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)盤。推薦試鉆鉆進(jìn)參數(shù)：鉆壓：1

14、030kN；轉(zhuǎn)速：4060r/min；排量：810L/s。在試鉆過程中，要注意觀察振動篩返砂情況，從所返出的巖屑、水泥量的比例判斷側(cè)鉆 情況。6幾點(diǎn)建議掌握開窗套管的鋼級、壁厚及套管內(nèi)徑；詳細(xì)了解開窗井段的井斜、方位、水平位 移等情況。保持鉆具水眼暢通，對井下鉆具必須進(jìn)行逐根通徑，為封隔器投球坐封、測斜儀器 測斜、完井電測(指水平井)儀器的對接等提供通道。通徑規(guī)外徑以略大于以上所要通過儀 器最大外徑12mm為準(zhǔn)。在整個施工過程中必須作好鉆具水眼內(nèi)防落物工作。關(guān)鍵施工(如 鉆具輸送尾管)還要對鉆具進(jìn)行入井前重復(fù)通徑。所有入井工具必須畫草圖，并測量各部分的尺寸，從外觀仔細(xì)檢查各種工具的性能。刮管作

15、業(yè)必須認(rèn)真，如井內(nèi)原油較多，則實(shí)施熱洗是非常必要的，要反復(fù)循環(huán)，確 保套管內(nèi)壁清潔。下入封隔器時注意控制下鉆速度，下鉆速度控制在20m/min以內(nèi)。力求勻速下鉆。 如有遇阻情況嚴(yán)禁硬壓，防止封隔器中途坐封，造成嚴(yán)重后果。下入斜向器時注意控制選鉆鉆讀，下鉆速度小于20m/min。下鉆操作必須平穩(wěn)，嚴(yán)禁 下鉆時的猛提、猛頓、猛剎。磨銑開窗及以后的鉆進(jìn)施工過程中要時刻注意把磨銑掉的鐵屑及時清除，防止鉆井 液中殘留的鐵屑被井下的MWD儀器吸附，從而造成儀器被卡。修窗過程中應(yīng)反復(fù)上提下放，確保鉆具過窗口暢通無阻后，才能起鉆，以保證后續(xù) 施工順利。對于小井眼開窗務(wù)必作好井口防掉工作，防止鉆具與套管環(huán)空之間墜