側(cè)鉆工藝技術(shù)第一節(jié)側(cè)鉆工藝原理及技術(shù)關(guān)鍵一、概述1、側(cè)鉆種類斜向器側(cè)鉆：在套管內(nèi)欲開窗的位置固定一個(gè)斜向器，開窗工具靠斜向器的導(dǎo)斜作用開出窗口的側(cè)鉆工藝。自由側(cè)鉆：欲開窗的位置不下斜向器，利用井下錯(cuò)斷的套管或套管內(nèi)落物的偏斜作用開出窗口的側(cè)鉆工藝。定向側(cè)鉆：對側(cè)鉆開窗的方位有明確要求的側(cè)鉆工藝。非定向側(cè)鉆：對側(cè)鉆開窗的方位無明確要求的側(cè)鉆工藝。2、側(cè)鉆的適用范圍（1）套管損壞嚴(yán)重，無法修復(fù)的井。（2）井下發(fā)生復(fù)雜事故，無法處理的井。（3）油層出砂嚴(yán)重，套管又有損壞，無法采取防砂工藝的井。（4）需要鉆開井底附近新的含油層系。（5）在海上、湖泊、大陸鉆多底井等特殊要求。3、側(cè)鉆方式選擇側(cè)鉆方式選擇應(yīng)根據(jù)油田勘探、開發(fā)及油藏工程的要求，保證實(shí)現(xiàn)側(cè)鉆的目的，根據(jù)油田構(gòu)造特征、油、氣、水產(chǎn)狀，側(cè)鉆后有利于提高油井產(chǎn)量和采收率及改善投資效益的原則。4、窗口選擇（1）為減小裸眼井段長度，縮短建井周期，窗口位置應(yīng)保證有足夠造斜井段的條件下盡量接近目的層。（2）窗口位置應(yīng)選擇在比較穩(wěn)定的地層，避免在巖石破碎帶、漏失地層等復(fù)雜層位，以避免開窗時(shí)出現(xiàn)復(fù)雜井況。（3）窗口應(yīng)選擇在遠(yuǎn)離事故井段或套管損壞井段以上30m左右，有利于避開原井眼。4）窗口以上上部套管應(yīng)完好，無變形、漏失、破裂現(xiàn)象，以利于側(cè)鉆施工的采油工藝。（5）窗口應(yīng)選擇在固井質(zhì)量好、井斜小的井段，并避開套管接箍。（6）窗口選擇在上述原則的基礎(chǔ)上，必須進(jìn)行嚴(yán)格的通井和上部套管試壓。三、技術(shù)關(guān)鍵1、原井嚴(yán)重套損部位以下報(bào)廢處理（1）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，否則竄通會繞過層段上竄到側(cè)鉆完成的上部套管內(nèi)。因喇叭口完井懸掛小套管處密封性能差，而竄通將干擾影響側(cè)鉆完井的“新井”，所以原井層間需處理。2、套管開窗技術(shù)套管開窗就是在套管井眼的側(cè)面專用銑錐鉆磨出一條一定長度和寬度的豁口，使裸眼鉆進(jìn)的鉆具及完鉆后下入小直徑套管能順利通過。（1）斜向器開窗1）斜向器的送入與固定斜向器的重要作用是導(dǎo)斜，使開窗銑錐能在套管側(cè)面開出出利于側(cè)鉆和完井套管下入的窗口。斜向器的固定位置一般應(yīng)選在套損部位以上20-30m的完好套管部位，且在兩個(gè)套管接箍之間。②擠注水泥漿固定法A先期注入法先期注入水泥漿后，起出注入管柱，再用送斜管柱將斜向器送至設(shè)計(jì)深度，然后靠管柱重量剪斷送斜器與斜向器間的連接銷釘，起出送斜管柱候凝。B后期注入法斜向器與送斜器均有循環(huán)通道，先將斜向器送至設(shè)計(jì)深度位置后，注入水泥漿，然后剪斷送斜器與斜向器間的連接銷釘，起出送斜管柱候凝。2）套管開窗與窗口修整套管開窗的關(guān)鍵是開窗工具的選擇使用和開窗時(shí)銑、磨、鉆三參數(shù)（鉆壓、轉(zhuǎn)數(shù)、排量）的合理配合。窗口長度、寬度的規(guī)則與否和光滑程度將對裸眼鉆進(jìn)、井斜、鉆具起下、測井、下套管等有重大影響。①開窗鉆具結(jié)構(gòu)27/8″鉆桿、開式下?lián)羝鳌⑴渲劂@鋌3-5根、鉆鉸式銑錐②鉆銑（開窗）參數(shù)起始時(shí)，鉆壓0-5kN轉(zhuǎn)數(shù)20-30r/min排量0.3-0.5m3/min泵壓≤15MPa無跳、別鉆現(xiàn)象，開窗穩(wěn)定后鉆壓15-30kN轉(zhuǎn)數(shù)40-60r/min排量0.4-0.6m3/min泵壓≤15MPa③窗口長度確定側(cè)鉆時(shí)要求的套管開窗應(yīng)能滿足起下鉆具、測井、下小套管等順利通過窗口無刮阻現(xiàn)象。（2）段銑開窗段銑開窗是用套管鍛銑工具銑去套管20-25m，再通過其它技術(shù)形成一個(gè)造斜點(diǎn)。①段銑鉆具組合：鉆桿、鉆鋌、段銑工具、扶正器②段銑套管：確認(rèn)刀片在切割位置后定點(diǎn)先緩慢啟動轉(zhuǎn)盤20r/min，然后開泵，泵壓不小于8Mpa，轉(zhuǎn)速40-60r/min，套管切斷后將有1.2-1.4Mpa壓降。則泵壓平穩(wěn)后正常段銑套管。3、裸眼鉆進(jìn)技術(shù)裸眼鉆進(jìn)時(shí)的裸眼軌跡如何將直接影響測井、完井套管的下入及固井質(zhì)量的好壞。（1）鉆具組合27/8″鉆桿、φ105mm配重鉆鋌6-8根、φ118mm三刮刀鉆頭（2）鉆進(jìn)參數(shù)鉆壓30-50kN轉(zhuǎn)數(shù)60-100r/min排量0.3-0.4m3/min泵壓≤15Mpa4、側(cè)鉆工作液的配制要與所需鉆進(jìn)井段地質(zhì)條件配伍5、下套管與固井技術(shù)（1）套管串結(jié)構(gòu)：27/8″油管柱、套管尾管懸掛器、φ101.6mm套管、阻流環(huán)、套管鞋。（2）固井水泥漿的擠注泵壓15Mpa左右使環(huán)空的水泥漿呈紊流狀態(tài)，最大限度地破壞掉井壁上的泥漿泥餅，提高固井質(zhì)量。6、測井與射孔技術(shù)2、打撈原井內(nèi)落物3、修整套損部位4、對原井眼套損部位以下封堵報(bào)廢1）油層間驗(yàn)竄、封堵竄。2）套損部位以上20~30m至人工井底用水泥漿循環(huán)擠注封固，水泥漿應(yīng)上返至套損部位以上20~30m，為套管開窗位置的先定打好基礎(chǔ)。5、上部套管試壓二、固定斜向器1、水泥漿固定法1）開窗位置應(yīng)選在套管完好部位避開接箍，距套損部位至少30m以上。2）將送斜向器管柱緩慢下入。3）斜向器到位后，核定深度無誤后，斜向器尾部支座于封堵水泥面上，開泵循環(huán)井內(nèi)工作液，正常后擠注水泥漿。擠注完后，用工作液頂替水泥漿至斜向器以上2~3m處。2、卡瓦錨定固定法1）送斜管柱：油管柱（或鉆桿柱）、送斜器、斜向器與尾部裝置。緩慢下入送斜管柱，不得刮、碰尾部結(jié)構(gòu)。2）斜向器到達(dá)深度位置后，記錄管柱懸重，緩慢轉(zhuǎn)動管柱，同時(shí)下壓管柱，使卡瓦坐卡機(jī)構(gòu)摩擦塊與套管摩擦，卡瓦錐座下行，脹開卡瓦密封件，3）卡瓦完全脹開后，試提管柱150~200mm，懸重明顯上升，卡瓦已完全咬住套管，繼續(xù)上提管柱拉斷銷釘，提起送斜器。4）起出送斜管柱。3、橋塞錨定法1）用電纜或管柱將橋塞送至設(shè)計(jì)位置，引爆坐封橋塞或水力憋壓坐封橋塞。2）測橋塞頂部凸起鍵方位，可用單點(diǎn)成像儀或彩超成像與陀螺方位儀測出橋塞頂部凸起鍵方位角。3）連接斜向器與復(fù)式或鉆鉸式銑錐入井。4）根據(jù)測得的橋塞凸起鍵方位角調(diào)整斜向器角度，使斜向器斜面與設(shè)計(jì)側(cè)鉆方位相符。5）斜向器與橋塞對接錨定后，下放鉆具加壓，剪斷銷釘，使開窗銑錐脫離斜向器連接部位，即可啟動轉(zhuǎn)盤磨銑開窗。（2）銑錐中部直徑圓磨出套管段從銑錐中后部直徑圓接觸套管內(nèi)壁到底部圓直徑部磨出套管，此段很容易造成銑錐提前外滑出套管，使窗口與套管軸線夾角增大，因而造成完鉆井底水平位移比較大。所以，此段應(yīng)保持輕鉆壓，較高轉(zhuǎn)數(shù)鉆進(jìn)，一般鉆壓控制在10kN以內(nèi)，轉(zhuǎn)數(shù)保持控制在60~80r/min以內(nèi)，使銑錐磨出套管后，沿套管外壁均勻斜直向下鉆進(jìn)，以保持窗口的長度。（3）銑錐底部（尾部）最大直徑段全部銑出套管從銑錐底部（尾端圓直徑）銑出套管到銑錐最大外徑端全部銑出套管，此段是窗口最后形成段，也是保證下窗口圓滑的關(guān)鍵段。此段鉆壓不可增加，稍一加壓，銑錐很容易滑到井壁，保證不了窗口長度的圓滑。因此，應(yīng)懸吊快速銑磨，磨銑進(jìn)尺長度約為一段磨銑面長度，鉆壓一般不超過3kN，轉(zhuǎn)數(shù)可提高到80~120r/min。根據(jù)復(fù)式銑錐或鉆鉸復(fù)式銑錐開窗情況，必要時(shí)可用單式銑錐提前進(jìn)行加長窗口和修整窗口。2、開窗時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)1）開窗鉆具配合應(yīng)能滿足設(shè)計(jì)要求，井底水平位移要求較短時(shí)，銑錐之上應(yīng)加配剛性強(qiáng)的鉆鋌6~8m，或加重鉆桿，以保證窗口長度。2）如需更換銑錐，直徑應(yīng)保持一致，銑錐最大直徑應(yīng)大于完井所下套管接箍8mm以上，以保證裸眼軌跡規(guī)整，使套管串順利入井。如需更換尺寸不同的銑錐時(shí)，原則上只許小換大，不得大換小，以免銑錐磨銑時(shí)產(chǎn)生臺階，使裸眼鉆進(jìn)增加難度。

3）修整窗口時(shí)，銑錐容易懸空錐進(jìn)，高速轉(zhuǎn)動容易脫扣，因此鉆具必需上緊扣，做好防掉防卡工作。4）開窗前，必須保證設(shè)備、設(shè)施、工具、儀器儀表、鉆具、側(cè)鉆工作液性能等的靈活、靈敏、可靠。5）開窗三階段及加長、修整窗口時(shí)，必須保證措施的有效實(shí)施，同時(shí)預(yù)防措施，同時(shí)預(yù)防措施應(yīng)得當(dāng)。3、開窗操作程序1）組配連接鉆具。鉆具結(jié)構(gòu)為（自上而下）：上部3″方鉆桿、27/8″鉆桿、開式下?lián)羝?、配重鉆鋌，安全接頭、復(fù)式銑錐或鉆鉸式復(fù)式銑錐。所有鉆具均應(yīng)涂防粘扣密封脂，旋緊扭矩不低于3200N·m。2）鉆具入井銑錐等工具入井后，下放速度不應(yīng)超過3m/s。3）銑錐至斜向器1~2m時(shí)，開泵循環(huán)工作液記錄鉆柱懸重。4）緩慢下放鉆柱，銑錐接觸到斜向器斜面后，懸重下降不超過5kN，啟動轉(zhuǎn)盤，轉(zhuǎn)數(shù)控制在40r/min以內(nèi)，磨銑開窗。5）按前述三個(gè)階段要求進(jìn)行開窗。四、裸眼鉆進(jìn)套管側(cè)鉆的裸眼鉆進(jìn)基本同常規(guī)普通鉆井相同，但又有所區(qū)別。側(cè)鉆的裸眼鉆進(jìn)又有獨(dú)自特點(diǎn)，就是鉆進(jìn)時(shí)井斜角度較大，由斜向器斜面斜度3°左右開始，到開窗完成，裸眼鉆進(jìn)時(shí)的井斜角可能會增到4°~5°左右，鉆具在窗口處的通道很小。一般φ118mm銑錐開出的窗口，最大直徑也不過φ122~124mm裸眼。鉆頭一般選用φ118mm三刮刀鉆頭。所以與窗口間隙也只有2~3mm左右，鉆具與窗口總是不斷在磨擦。另外，鉆具與原套管井眼及裸眼井筒間隙也很小，鉆桿或鉆頭等一旦脫落不易打撈等，這些都是有別于普通鉆井的。因此，側(cè)鉆的裸眼鉆進(jìn)應(yīng)格外慎重，必需預(yù)防卡鉆、斷脫鉆具等事故的發(fā)生。1、裸眼鉆進(jìn)程序步驟要求1）窗口修整加長并達(dá)到規(guī)整圓滑之后，起出開窗、修窗鉆具。必要時(shí)用彩色超聲波成像法檢測窗口狀態(tài)。2）組配連接裸眼鉆進(jìn)鉆具鉆具組合結(jié)構(gòu)（自上而下）：3″方鉆桿、27/8″內(nèi)平鉆桿（或正規(guī)鉆桿）、開式下?lián)羝?、配重鉆鋌、鉆頭（優(yōu)先選用三刮刀鉆頭、其次為PDCA鉆頭，三牙輪鉆頭）。入井鉆具螺紋旋緊扭矩不低于3200KN·m，涂防粘扣密封脂。

3）鉆頭下至斜向器以上0.5~1m時(shí)，開泵循環(huán)工作液，緩慢下放并同時(shí)轉(zhuǎn)動管柱，使鉆頭沿斜向器斜面引滑出窗口至遇阻。此時(shí)應(yīng)記錄清楚鉆具懸重，遇阻時(shí)懸重下降不超過2KN。4）繼續(xù)保持0.5m3/min左右排量循環(huán)沖洗。轉(zhuǎn)數(shù)控制、保持在60~80r/min，鉆壓控制保持在10~20KN，以較輕懸重、較快轉(zhuǎn)速鉆進(jìn)1~2個(gè)單根。5）每接換1個(gè)單根，應(yīng)上下劃眼3~5次。6）以30~50KN鉆壓，80~120r/min轉(zhuǎn)數(shù)、0.5~0.8m3/min排量，快速鉆進(jìn)。7）鉆達(dá)設(shè)計(jì)深度后，反復(fù)劃眼3~5次，并循環(huán)工作液。2、裸眼鉆進(jìn)注意事項(xiàng)1）裸眼內(nèi)的鉆進(jìn)鉆具強(qiáng)度應(yīng)高于套管內(nèi)鉆具強(qiáng)度，避免發(fā)生折斷鉆具現(xiàn)象。一旦發(fā)生斷脫，裸眼內(nèi)的落魚不易打撈。2）起下較大直徑的鉆具、工具通過窗口時(shí)，應(yīng)操作平衡，緩提慢放，防止頓擊，劃碰窗口。3）經(jīng)常檢查和及時(shí)調(diào)換窗口位置上下鉆桿、鉆具，防止磨斷磨損鉆具。當(dāng)鉆進(jìn)進(jìn)尺較緩慢時(shí)，應(yīng)預(yù)防和防止窗口鉆具鉆桿的長期定位磨損。4）隨時(shí)調(diào)整側(cè)鉆工作液性能，務(wù)使工作液始終保護(hù)最佳性能。

5）特別注意鉆壓、轉(zhuǎn)數(shù)、排量的配合，盡量保持合理最佳配合，以利快速鉆進(jìn)。6）始終保持鉆進(jìn)的連續(xù)性，因故停鉆，必須將鉆頭提出窗口。7）隨時(shí)作好防掉、防卡、防斷、防噴等工作。五、測井測井是在裸眼鉆進(jìn)完成后，下套管前的重要工序，同普通鉆井完井一樣，要測橫向圖、油水層位、完鉆前磁遇阻深度等曲線，為下套管、固井完井射孔等提供依據(jù)。1）按設(shè)計(jì)要求鉆進(jìn)完成后、劃眼循環(huán)工作液。2）起出裸眼鉆具。3）連接測井儀器，安裝井口防噴管等。

4）緩慢提起測井儀器，對正井口入井。5）儀器入井后，下放速度不超過3m/s。6）儀器通過窗口時(shí)，下放速度控制在0.5m/s以內(nèi)。7）儀器通過窗口后，以正常測井速度下放測井。8）按規(guī)定要求完成所有測井項(xiàng)目。六、下套管下完井小直徑套管，是側(cè)鉆裸眼鉆進(jìn)完成后的重要工序，應(yīng)嚴(yán)格操作，特別是套管引鞋、套管鞋等通過窗口時(shí)，應(yīng)操作平衡。1、操作要點(diǎn)1）連接組裝完井套管串，套管串入井結(jié)構(gòu)（自上而下）為上部送入油管（或鉆桿）丟手接頭、正反扣接頭、喇叭口接頭或套管（尾管）懸掛器、內(nèi)裝復(fù)式膠塞上段、完井套管、套管鞋及阻流環(huán)、導(dǎo)向引鞋。

完井套管完成深度按下式計(jì)算：所需套管長度：L套裸眼完成深度：h裸正反扣喇叭接頭或懸掛器設(shè)計(jì)深度：h設(shè)計(jì)套管鞋長度：h套引鞋長度：h引。即：L套=h裸－h(huán)設(shè)計(jì)－h(huán)套－h(huán)引

上部送入油管長度按下式計(jì)算：所需油管長度L油=h設(shè)計(jì)深度－丟手接頭長度L丟－正反扣嗽叭或懸掛器可提出長度L正反懸掛即：L油=h設(shè)計(jì)深度－L丟－L正反懸掛

2）所有入井管柱工具、螺紋涂密封脂，旋緊扭矩：送入管柱不低于2800N·m，套管串不低于3800N·m。3）提起第1根套管（包括套管鞋、阻流環(huán)、導(dǎo)向引鞋）對正井口緩慢入井，依次接下套管單根。套管入井下放速度不超過3m/s。4）最后一根套管（完井套管串最上一根）入井后，坐入井口吊卡，然后用送入油管（或鉆桿）的第一根下接丟手、正反扣嗽叭接頭或套管懸掛器，與最上一根套管連接緊固。5）提起送入油管及以下的丟手接頭、正反扣喇叭口接頭或懸掛器及以下套管，去掉吊卡，緩慢入井。6）懸掛器入井，因其外徑較大，下放速度一般不超過1.5m/s。7）依次下入油管（或鉆桿），將套管串完成設(shè)計(jì)深度。

2、注意事項(xiàng)1）用丟手接頭、正反扣喇叭口接頭完井的套管串，接頭以下、斜向器以上留在原管內(nèi)的小直徑套管長度應(yīng)不少于20m。丟手接頭、喇叭口接頭等應(yīng)試壓合格，螺紋無損傷。2）用套管懸掛器完成懸掛的完井套管，留在斜向器以上的套管不得小于10m，懸掛器卡瓦支座點(diǎn)應(yīng)避開原套管接箍。3）套管下井過程中，原則上不得轉(zhuǎn)動油管。遇阻時(shí)，應(yīng)輕提慢放，懸掛器中途坐卡應(yīng)上提解卡，不得頓擊。七、固井側(cè)鉆完井套管下入完成后，與原井套管的間隙很小，套管與裸眼井筒的間隙也很小，井斜又較大，對固井封固質(zhì)量影響很大。因此，應(yīng)采取有效措施，調(diào)整頂替液性能，必要時(shí)對水泥漿進(jìn)行初凝調(diào)整。1、套管懸掛器復(fù)式膠塞頂替固井1）套管下到深度位置后，大排量沖洗井壁，破壞泥餅。2）正循環(huán)擠注水泥漿，擠前泵入1~2m3清水前墊，水泥漿用量按下式計(jì)算：Vcs=（V裸－V套+V環(huán)）K式中Vcs——水泥漿用量，m3V裸——裸眼井筒容積，m3V套——完井下入套管外容積，m3V環(huán)——原井套管與小套管留在套管內(nèi)長度的環(huán)空容積，m3K——附加量，一般K=1.2~1.5

3）頂替水泥漿擠注完后，由油管內(nèi)投入復(fù)式膠塞的上段，用側(cè)鉆工作液憋頂膠塞。當(dāng)膠塞上段坐于正反扣接頭或懸掛器內(nèi)的復(fù)式膠塞下段時(shí)，泵壓將上升。此時(shí)，繼續(xù)憋壓，剪斷下段膠塞與丟手接頭的銷釘，上、下段膠塞復(fù)合在一起下行，頂推套管內(nèi)的水泥漿至阻流環(huán)處，膠塞將碰頂阻流環(huán)，壓力上升，即可停泵。注意碰壓不超過阻流環(huán)（生鐵圈）的許用壓力。4）擠注水泥漿過程中和頂替完成后，應(yīng)上下活動套管串。5）頂替完成后，坐卡懸掛器，脫開丟手，提起送入管柱1~2m，反循環(huán)沖洗出多余的水泥漿，然后上提管柱50m。6）關(guān)井候凝24~48h。

2、丟手接頭、正反扣喇叭口接頭完成套管支座的側(cè)鉆井，固井頂替時(shí)，按下述程序操作：1）大排量沖洗井壁，破壞泥餅。2）泵入清水前墊1~2m3