套管開窗側鉆井的技術實踐

摘要：勝利石油管理局鉆井工藝研究院側鉆技術中心在孤東地區完成多口套管開窗側鉆井。文章結合這些井的實際情況，分析孤東地區開窗定向井的施工技術難點和采取的相應的技術措施，針對相關問題提出見解為套管開窗側鉆井的實踐提供參考。

關鍵詞：套管開窗側鉆井；造斜率；定向段；水平段

中圖分類號：TE243文獻標識碼：A文章編號：1006-8937（2011）20-0174-02

套管開窗側鉆技術是利用原井的套管在一定深度開窗后側鉆新井眼的鉆井技術，它可以利用原井的井眼和井場以及原井套管、地面設施，避免了鉆新井或加密井的重復投資，可降低綜合費用1/2～1/3。并進一步完善了注采井網，提高了采收效率，實現了綜合經濟效益的提升。

國外從20世紀60年代開始進行側鉆技術研究，在側鉆方法、工藝措施、井下工具及完井方法等方面技術已完全成熟。勝利油田從80年代末90年代初，開始研究和實驗套管內側鉆技術，現在技術較為成熟，應用地區廣泛。

1四口井的基本情況

孤東7-31側平286井設計簡況：孤東7-31側平286井剖面類型直—增—增—穩。井底垂深1267.68m，井底位移254.56m，設計方位289.89°，造斜點1100.00m，第一靶垂深1263.50 m，位移119.62 m，靶半寬=±10m，靶半高=±1m；第二靶垂深1266.30 m，位移219.57m，靶半寬=±10m，靶半高=±1m。

孤東6-30側215井設計簡況：孤東6-30側215井 剖面類型直—增—穩。井底垂深1280.00m，井底位移52.69m，設計方位149.75°，造斜點1100.00m，第一靶垂深：1236.00 m，位移43.86 m，靶半徑=15m。

孤東6-30側平443井設計簡況：孤東6-30側平433井 剖面類型直—增—增—穩，井底垂深1265.3m，井底位移310.73m，設計方位162.87°，造斜點1100.00m，第一靶垂深1265.30 m，位移119.63 m，靶半寬= ±10m：靶半高=±1m。第二靶垂深1265.30 m，位移275.73 m，靶半寬=±10m：靶半高=±1m。

孤東8-28側平8 井設計簡況：孤東8-28側平8井 剖面類型直—增—增—穩，井底垂深1402.20m，井底位移239.92，設計方位323.54°，造斜點1234.00m，第一靶垂深1459.12 m，位移99.96 m，靶半寬= ±10m，靶半高=±1m。第二靶垂深1559.10 m，位移199.93 m，靶半寬= ±10m，靶半高=±1m。

2技術難點及技術解決措施

2.1技術難點

①軌跡控制精度要求高。常規的水平井靶半高多為2m以上，但側鉆水平井工程設計靶半高為1m。孤東7-31側平286和孤東6-30側平443井采油廠要求水平段軌跡控制在上靶框，這無疑縮小了靶半高提高了施工難度。目的層準確的方位、深度、難以確定，因而更加大了施工的難度。

②靶前位移小。這4口孤東開窗側鉆井中有3口都為短半徑水平井，短半徑水平井靶前位移一般有150 m左右，孤東這3口井靶前位移都不足150 m，平均120 m，最小的不足100 m，定向段中沒有足夠調整段，因而確保A點矢量中靶的難度進一步加大。

③摩阻和扭矩大。孤東7-31側平286、孤東6-30側平443、孤東8-28側平8、為長裸眼井水平段長，摩阻、扭矩大，井眼是否通暢，起下鉆是否正常，狗腿度大小，直接影響到井身質量和施工的成敗。

④地層結構復雜。孤東油區為老油區，開采時間長，注水井分布多，注水壓力和注距復雜，因此改變了油氣層壓力，使油氣層壓力出現不平衡狀態。目的層在館陶組地層松軟，同時伴有砂層，既要防塌又要防漏，增加了側鉆施工難度。鉆井液平衡地層壓力尤為重要。

2.2技術解決措施

①開窗施工質量。小井眼定向套管開窗側鉆井，懸掛器一般在窗口以上約50 m。開窗位置盡可能下移，并選在地層相對穩定、固井質量好的井段。采用合理的開窗鉆井參數及技術措施，確保開窗窗口的質量，為后續施工提供了有利條件。

②優化剖面設計和簡化鉆具結構。優化的剖面設計可以很好的控制井眼軌跡和狗腿度。同時簡化的鉆具組合防止很多井下復雜情況的產生，特別是水平段MWD鉆具組合換LWD鉆具組合，在孤東常會起下鉆遇阻劃出新井眼，增加了多余處理復雜情況的時間，耽誤施工進度。

③優選鉆井液類型和適時調整鉆井液性能。選擇合理的鉆井液類型，和適時調整鉆井液性能，是確保平衡井內鉆井液液柱壓力與地層壓力平衡，同時提高攜砂能力，保證井眼通暢、井壁穩定。

3施工措施方案

3.1開窗段

開窗段均采用Ф153.00 mm銑錐+Ф88.9 mm鉆桿鉆具組合。開窗時先以鉆壓5kN磨銑套管， 轉盤轉速50～60 r/min 以控制避免造出臺階，后逐步加大鉆壓20～30 kN磨進并提高轉盤轉速，之后加大修窗幅度，使開窗口為以后鉆具組合順利下放創造有利條件。

3.2定向鉆進段

全面采用導向鉆井技術，定向段一般為三段制。

第一段：采用的鉆具組合為：Ф152.4 mm三牙輪鉆頭+Ф120 mm單彎1.5°動力鉆具+Ф88.9 mm無磁承壓鉆桿+MWD短節+Ф88.9 mm鉆桿。先用磁性工具面定向鉆進全力增斜，當井斜超過3°時，工具面為重力工具面。開始全力調整方位，當方位調整合適時，再次開始全力增斜。采用滑動鉆進和復合鉆進相結合的鉆進方式，從而控制軌跡精度同時有效提高鉆井速度的目的。

第二段：采用的鉆具組合為：Ф152.4 mm三牙輪鉆頭+Ф120 mm單彎2°動力鉆具(螺扶)+Ф88.9 mm無磁承壓鉆桿+MWD短節+Ф88.9 mm鉆桿。此時應加大鉆壓到50～70 kN全力增斜，使整個鉆具組合具有上挑的趨勢，造斜率就可達到0.5°/m～0.7°m ，并爭取在入A靶前使井斜角達到設計度數，為以后的矢量中靶打下基礎。

3.3水平定向段

水平段為第三段。

第三段：鉆具組合為：Ф152.4 mm三牙輪鉆頭+Ф120 mm單彎1.5°動力鉆具(螺扶)+LWD+Ф88.9 mm無磁承壓鉆桿+LWD短節+Ф88.9 mm鉆桿。在靶前已達到設計井斜后，此時只需要采用小鉆壓、低轉盤轉速、較低的造斜率、復合鉆進確保可以中A靶。隨后的井段為水平段，采用滑動鉆進和復合鉆進相結合的方式，這種方法即可校正井眼軌跡，又提高控制軌跡精度，同時又有效提高鉆井速度的目的。

目的層都在館陶組，而館陶組砂層發育，地層松軟，容易出現造斜率失常等不利因素，為確保A點矢量中靶，當遇到鉆時很快或有不同程度的放空時，應及時停鉆循環鉆井液。循環時禁止在井內同一點循環鉆井液，防止循環出現井身大肚子。如發現油層內油氣侵入應及時提高鉆井液密度，確保鉆井液井底壓力平衡油氣層壓力之后繼續鉆進。繼續鉆進時應加大鉆壓或是減小排量，以確保有個穩定的造斜率。

鉆進的同時還要做到早開泵，晚停泵，縮短鉆井液靜止時間，防止鉆屑沉降堵水眼和堆積在環形空間內，因此鉆井液也應提高攜砂和懸浮能力。井斜超過50°后，鉆井液應混入原油占鉆井液總量的5％～10％，利于減小摩阻。鉆井液大排量循環清洗井眼，消除砂橋，使鉆屑返出井口，確保井眼通暢和穩定。水平井段內出現托壓，鉆頭加不上壓，進尺變慢時，要及時大幅度上提下放活動鉆具使井眼平滑，利于再次定向鉆進。

在鉆進過程中隨時對井眼進行預測計算，隨時調整待鉆井眼，入靶前要加密測量，確保矢量中靶。控制造斜率和狗腿度，使井眼軌跡圓滑，減少鉆具在井內的摩阻和扭矩，以確保起下鉆的順利暢通無阻，為完井下套管打下基礎。

4結論

①優選井身剖面軌跡設計的是施工的關鍵。選擇適合的造斜點是降低摩阻，減少鉆井工作量縮短施工工期，重要的前提條件。

②使用導向鉆井技術，控制造斜率，使井眼軌跡圓滑，從而避免復雜情況的發生，是提高軌跡精度和鉆井速度的有效手段。

③側鉆水平井為確保矢量中靶順利施工，入靶前要增大造斜率和井斜角，井眼趨勢水平之后，以小度數單彎動力鉆具復合鉆進入靶。

④進入水平段后采用復合鉆進。水平段鉆進摩阻大，機械鉆速低，容易發生復雜情況，井眼軌跡形成波浪形曲線。在井斜變化過大時，再通過滑動鉆井方式調整井眼軌跡。

參考文獻

[1] 徐松柏，王艷群，林忠志，等.套管定向開窗工藝技術的研究 [J].鉆井技術，2002，(5).

[2] 張桂林.勝利油田水平井鉆井技術現狀與發展趨勢[J].石 油鉆探技術，2005，(2).