套管開窗側鉆斜向器中途坐封卡鉆事故處理技術

孫經光 沈付剛 姚書義

（勝利石油管理局井下作業公司，山東東營 257077）

套管開窗側鉆斜向器中途坐封卡鉆事故處理技術

孫經光 沈付剛 姚書義

（勝利石油管理局井下作業公司，山東東營 257077）

在小套管開窗側鉆下卡瓦錨定式斜向器過程中，有時會發生斜向器中途坐封卡鉆事故，導致無法在預定位置開窗側鉆。由于斜向器本身結構、形狀及材質比較特殊，一旦中途坐封遇卡，處理難度大，成功率低。為此，從現場操作、工具質量和井筒質量3個方面對事故原因進行了分析，指出了處理該類事故的技術難點，總結了針對不同坐封情況分別采取活解、換套、提高開窗位置以及先磨后套分步處理等技術措施，在實例應用中取得了良好效果，為處理類似事故提供了借鑒。

套管開窗側鉆；斜向器；坐封；卡鉆；處理技術

套管開窗側鉆技術是挖掘老油田剩余油、提高原油采收率的有效方法。目前國內外普遍采用該技術對有價值的報廢井進行側鉆，不僅避免了鉆新井或加密井的重復建設投資，而且能有效完善老油區的開發井網，提高增油效果，具有較高的應用價值［1-2］。該技術是將斜向器下入套管的一定位置，用銑錐在斜向器斜面的引導下，將套管開窗，然后用鉆頭鉆出一個新的井眼，實現重新完井。但在小套管側鉆開窗施工中，由于現場操作不當、井筒質量或卡瓦錨定式斜向器本身質量存在問題，有時會出現在下鉆過程中斜向器中途坐封卡鉆，無法下到預定位置，也無法起出。特別是在2.0 g/cm3以上高密度鉆井液側鉆井施工中，這種情況發生的頻率較高。在過去處理這種事故方面，由于斜向器是一個具有一定傾斜面的圓柱體，斜面有一定傾角、硬度和形狀，斜向器上部為斜面且硬度高，給打撈和套磨銑帶來困難，結果往往造成井眼報廢或提高窗口位置重新開窗，影響側鉆井的正常施工進度，造成了重大經濟損失。因此，斜向器中途坐封卡鉆處理一直是側鉆施工中的一個難題。通過對這類事故原因進行分析，結合多年施工經驗，逐漸摸索出一套較為成熟的處理技術，有效地指導了現場施工，解決了生產難題。

1 斜向器中途坐封原因

斜向器中途坐封原因可分為3個方面：現場操作不當、斜向器自身質量問題和井筒質量問題。

1.1 現場操作不當引起的中途坐封

（1）下鉆速度過快易引起壓力激動［3-4］，上返的鉆桿液柱下落引起壓力驟然瞬時上升，從而使得在下鉆過程中斜向器中途坐封，這種情況在高密度鉆井液側鉆井里較為顯著。

（2）下鉆時，為了防止鉆井液從鉆桿內返出，下鉆時在鉆桿上方接單流閥，下放鉆具過程中鉆具內外部形成壓力差，使得斜向器中途坐封。

（3）下鉆中途洗井方式錯誤或壓力控制不當。例如：有的斜向器依靠投球坐封，投球前正洗井時要嚴格控制泵壓；有的斜向器為正憋壓坐封，這種斜向器在中途洗井過程中就要反洗井。這兩種情況如果措施不當，均易造成斜向器中途坐封。

（4）老井井筒溫度低，原油黏度高，洗井過程中，未洗干凈井內原油，導斜器在下放過程中，原油進入斜向器，又進入鉆桿內，當原油進入達到一定高度，產生內外壓差，導斜器就會中途坐封。

（5）使用鉆井液壓井，鉆井液黏度、切力大，下斜向器過程中操作不平穩，也會產生內外壓力變化，導致中途坐封。

1.2 斜向器自身原因造成的中途坐封

斜向器牙塊固定螺絲松動，下鉆過程中牙塊脫出遇阻坐封。

1.3 井筒質量問題造成的中途坐封

（1）井筒質量問題主要表現在油層套管變形、彎曲，通井、刮管不到位，在下鉆過程中可能造成斜向器中途坐封。

（2）由于開窗側鉆井多是老井，開采時間較長，套管壁結有水垢、蠟等雜質，事先未進行清理或清理不徹底，斜向器在下入過程中，雜質易進入斜向器內腔，引起內外壓力不平衡，導致中途坐封。

2 卡鉆處理技術難點

（1）斜向器坐封遇卡后，由于中心桿抗拉強度較小（300 kN左右），上提拉力受到限制，通過上提下放活動管柱實現一次性解卡難度較大。

（2）由于斜向器上部是一個斜面（3°），頂部窄而薄且貼近套管內壁，坐封卡鉆后無法直接進行打撈。

（3）由于斜向器的鋼性材質硬度較高，若采用常規套磨銑方法，處理周期長，而且稍有不慎可能造成提前將套管開窗，施工風險較大。

3 卡鉆處理技術措施

3.1 斜向器中途坐封的常規處理方法

（1）在下鉆途中發生斜向器中途坐封，常規處理方法是上提下放活動解卡，后下磨鞋或套銑筒套銑，這種情況一般來說解卡成功率很小，最后拔斷，選擇的磨鞋或套銑工具尺寸不合適，最后磨壞套管，造成井眼報廢。

（2）斜向器雖已下至預定位置，但是坐封不牢固。針對這種情況，通常先反洗井，然后正打壓，提高泵壓多次坐封，無效則上提解封，但是成功率非常小，有時上提一段距離后，解卡不成功，最后被迫重復（1）的施工工序，給下步施工造成很大困難。

從以上可以看出這兩種施工措施都有很大風險，沒有根據不同的斜向器坐封情況采取針對性處理措施，都是不可取的。

3.2 斜向器中途坐封卡鉆處理技術措施優化

斜向器中途坐封卡鉆的處理必須有一個合理程序，根據具體情況，采取針對性處理措施，才能夠有的放矢，最大可能地縮短施工周期，減少對套管的損壞，保證側鉆施工的正常進行。

（1）斜向器下鉆中途坐封，坐封深度以上套管尺寸一致或有加大尺寸套管，且距離預定坐封深度較遠時，應先反循環充分洗井，然后上提下放活動管柱，最大上提拉力不超過原懸重200～250 kN，盡可能通過活動方式解卡。一般來說，中途坐封的斜向器都不是很牢固，初始時都有一定的活動范圍，但是，在上下活動時，不要一次上提負荷太大，這樣易卡死，也不要拔斷中心管，從而提高一次性解卡幾率，縮短處理周期，減少事故損失。

（2）斜向器下鉆中途坐封，坐封深度以上距離井口附近油層套管有小尺寸變節，且距離預定坐封深度較遠時，可以先采取（1）的措施，活動至井口附近卡死時，可以采取換套措施，將斜向器一并帶出。

（3）斜向器在距離預定坐封深度很近位置坐封，而且坐封牢固的，如果許可的話可以不予處理，直接在這一位置開窗；如果坐封不牢固，可以倒扣丟開原斜向器，稍提高開窗位置，切不可活動解卡，以防在距預定坐封位置較遠處中途坐封卡死，增加后續處理難度。

（4）斜向器中途坐封，活動解卡不成功或不符合上述情況的，采取以下措施：

第1步，下平底磨鞋，磨銑掉斜向器的上部0.2～0.4 m。這是因為斜向器錐面都很小，一般為3°左右，有的更小，如果一開始就下套銑筒，很可能會套偏，甚至會憋掉套銑頭合金，造成施工復雜化。如果磨掉一部分后，錐面頂端變厚，相對來說就易套銑了。此外還要注意平底磨鞋直徑，如果不合適會在磨銑斜向器頂端的同時對套管造成傷害，甚至會磨穿套管，所以磨鞋尺寸有一個特定要求，即磨鞋直徑加上斜向器頂端厚度應該大于油層套管內徑，但是磨鞋直徑也不能太大，直徑過大會造成下鉆困難，一般來說選取的磨鞋直徑小于套管內徑3 mm，上部加扶正器，以便在磨銑過程中對磨鞋扶正，防止偏磨損傷套管。磨銑時鉆壓控制在5～10 kN，轉速60 r/min。

第2步，下加厚套銑筒套銑掉斜向器的兩組卡瓦牙。加厚套銑筒尺寸有一個嚴格限制。如果合金過厚，相當于磨鞋，進尺勢必要慢；如果合金過薄，一方面會加大起下鉆次數，增加施工量，另一方面在套銑過程中易使碳化鎢脫落，造成事故復雜。現場施工一般要求加厚套銑筒外徑小于套管內徑3 mm，碳化鎢合金厚度在15～17 mm左右即可。例如：套管內徑為121.36 mm時，應選擇加厚套銑筒外徑為118 mm，內徑為81～85 mm。此外還要注意加厚套銑筒長度一般控制在4～5 m，以便減少套銑過程中的摩阻。一般來說當套銑3～4 m左右就可以將斜向器的卡瓦牙銑掉，銑掉卡瓦牙的斜向器通常會自然落入井底。

第3步，磨掉卡瓦牙后的斜向器打撈。銑掉卡瓦牙的斜向器落至井底后，通常可以不必處理。若需要撈出殘余的斜向器，可以下大母錐造扣撈獲。

4 典型井例

4.1 雅蘇爾油田15井

該井井深3 600 m，自上而下油層套管（外徑×壁厚×長度）：?139.7mm×10.54 mm×9.5 m套管+?139.7mm×9.17 mm×0.5 m套管+?139.7 mm×10.54 mm×3 590 m套管，表層套管為?244.5 mm×300 m，套管錯斷位置在3 250 m。設計開窗深度3 200 m，側鉆井段3 200～3 700 m。首先用密度2.25 g/cm3飽和鹽水鉆井液壓井，處理井筒，然后下斜向器，當下至2 200.5 m時，突然坐封，上提卡鉆，此時距離開窗點還有1 000 m左右。分析認為下放速度過快，壓力激動引起鉆桿內外壓力差，斜向器卡瓦牙并未全部突出?，F場采取的措施是：首先反洗井一周，并不斷上提下放活動解卡，控制上提負荷250 kN，不超過斜向器中心桿強度，經過6 h活解，斜向器逐漸上移，在深度10.2 m時再無活動余地，分析此時為油層套管變徑短接。由于表套下入深度為300 m，決定采取換套措施，換套2根，取出坐封斜向器，施工3 d處理完全部事故。

4.2 阿克里姆油田AK-45井

該井井深3 365 m，油層套管（外徑×壁厚×長度）：?139.7 mm×10.54 mm ×2 565 m，表層套管為?244.5 mm×450 m。施工目的是處理井筒至3 170 m，側鉆井段3 160～3 420 m。用密度2.1 g/cm3的鉆井液壓井后，處理至3 170 m，下?114 mm×3 500 mm斜向器，中途坐封，深度1 383.22 m，活動解卡無效，上提600 kN拔脫。先下?115 mm平底磨鞋磨銑，磨銑井段1 370.2～1 370.50 m，進尺0.3 m。后下?115 mm×?85 mm×4 030 mm加厚套銑筒2次，套銑井段1 370.54～1 374.35 m，斜向器下移掉入井底，累計處理時間10 d。

5 結論及建議

（1）嚴格按設計要求進行通井、刮管、洗井，確保井筒暢通，是防止斜向器中途坐封的前提條件。

（2）斜向器下井前應仔細檢查，并對各聯接部件進行緊固，確保質量可靠。

（3）下斜向器過程中應平穩操作、控制好下鉆速度，避免產生壓力激動。

（4）對于斜向器中途坐封卡鉆，根據不同情況采取針對性處理措施，可大大提高事故處理效率。

［1］陳大偉，沙東，甄華強，等.莊海8Ng-H3K井開窗側鉆大位移水平井鉆完井技術［J］.石油鉆采工藝，2011，33（4）：31-33.

［2］黎江明，王斌.套管開窗側鉆技術在江漢油田的應用［J］.江漢石油職工大學學報，2009，22（6）：25-29.

［3］叢長江，陳世春，王樹超.東河1-H18C井鉆井復雜情況分析［J］.石油鉆采工藝，2011，33（1）：117-119.

［4］蔣希文.鉆井事故與復雜問題［M］.2版.北京：石油工業出版社，2006.

Treatment technique for sticking of sidetracking whipstock during setting

SUN Jingguang, SHEN Fugang, YAO Shuyi
（Downhole Operation Company,Shengli Petroleum Administration Bureau,Dongying257077,China）

During tripping slip type whipstock in sidetracking process, whipstock set sticking occurs sometimes, leading to being unable to sidetrack designed positions. Because the whipstock is special in structure, shape, and material, once being stuck, it is very diffi cult to handle, with low success ratio. The accident reasons are analyzed from the aspects of fi eld operation, tool quality, and wellbore quality, and the technical dif fi culty for treating the accident is pointed out. It is summarized that according to different setting situation,some treatment could be selected from, such as casing changing, window cutting position elevating, etc., which are applied in real cases with good effect, supplying reference to similar accident treatment.

sidetracking; whipstock; setting; sticking; treating technique

孫經光，沈付剛，姚書義.套管開窗側鉆斜向器中途坐封卡鉆事故處理技術 ［J］. 石油鉆采工藝，2013，35（3）：111-113.

TE28

A

1000 – 7393（ 2013 ） 03 – 0111 – 03

孫經光，1970年生。1993年畢業于石油大學（華東）鉆井專業，現從事油田井下作業技術研究及管理工作。電話：010-65442489。E-mail：sljxsjg@126.com。

2013-01-29）

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景 暖〕