微小井眼連續油管的側鉆開窗

許朝輝 高德利中國石油大學（北京）石油工程教育部重點實驗室

微小井眼連續油管的側鉆開窗

許朝輝 高德利中國石油大學（北京）石油工程教育部重點實驗室

頁巖氣、煤層氣等開發過程中，越來越多地應用老井側鉆開窗的方法來開采油氣資源。將微小井眼連續油管技術和老井開窗側鉆技術結合起來，也就是應用連續油管直接在老井開窗側鉆來對成熟油田、非常規能源進行開發，能取得更大的效益。側鉆開窗可以使用常規鉆機，也可以使用連續油管鉆機；既可以在裸眼井中開窗側鉆，也可以在套管井中開窗側鉆。應用連續油管對大井眼進行開窗側鉆作業時對井眼的清洗將更加困難，要求加大鉆井液速度。用連續油管進行傳統斜向器法開窗側鉆包括四個階段：油井準備、準備/坐定斜向器、磨銑窗口、側鉆。

微小井眼鉆井；連續油管鉆井；開窗；側鉆；工具；工藝

微小井眼連續油管鉆井技術憑借著其高效率、低成本、低污染的優勢，越來越多地被應用在現場[1]。微小井眼鉆井技術可以應用于淺層開發井、煤層氣井、低滲透油氣井、老井重鉆和勘探井等。

近年來，隨著非常規能源的發熱潮的到來，頁巖氣，煤層氣等開發過程中，越來越多地應用老井側鉆開窗的方法來開采油氣資源[2]。將微小井眼連續油管技術和老井開窗側鉆技術結合起來，也就是應用連續油管直接在老井開窗側鉆，來對成熟油田、非常規能源進行開發，能取得更大的效益。

1 開窗的方法

側鉆開窗可以使用常規鉆機，也可以使用連續油管鉆機；既可以在裸眼井中開窗側鉆，也可以在套管井中開窗側鉆。在套管井中，如果沒有生產油管，可以采用下常規斜向器或者其他方法開窗，也可以采用過油管的方法開窗。根據是否要將老井隔離開，既可以采用注水泥的方法，也可以采用不注水泥的方法。注水泥開窗有兩種，一種是將斜向器注水泥固定來開窗，另外一種就是采用注水泥塞控時鉆井的方法開窗。本文討論的是用常規斜向器法進行開窗作業。

2 微小井眼開窗工藝

應用連續油管對大井眼進行開窗側鉆作業時對井眼的清洗將更加困難，要求加大鉆井液速度。用連續油管進行傳統斜向器法開窗側鉆有四個階段：油井準備、準備/坐定斜向器、磨銑窗口、側鉆[3-4]。

2.1 油井準備

（1）關井，拆卸采油樹，安裝壓力控制設備，對壓力控制設備進行測試，取出采油管柱和封隔器。

（2）如果需要，用擠水泥、稠泥漿或者橋塞將當前的生產井段隔離開。

（3）從井口到預期側鉆點之下至少30 m下一次套管接箍定位（CCL）和伽馬工具，對深度進行校正,選擇合適的坐定斜向器的位置。

（4）進行一次固井測井（CBL）或者用其他的水泥評價測井儀對側鉆點處的水泥環進行評價。如果結果顯示水泥膠結質量較差，試試修復擠水泥或者將側鉆點移至水泥環膠結較好的地方。

（5）下入套管井徑規對側鉆點上下各至少100英尺進行測試。坐定斜向器的位置必須盡可能的圓。如果套管太過橢圓或者扭曲過大，錨定卡瓦將不能正確地支撐。對套管中錨定斜向器段鉸擴以便于錨定。

（6）如果下入的斜向器沒有錨定器，就要在側鉆點處安裝一個橋塞或者水泥塞，以便斜向器的卡瓦能坐定在套管之上。如果使用水泥塞，需要對水泥塞頂部進行修磨到側鉆深度。

2.2 準備/坐定斜向器

（1）根據油井準備中所測得的套管內徑調整斜向器的卡瓦使之能匹配。

（2）組裝送入斜向器的BHA，BHA由高扭矩CT連接頭、單向閥、循環（分流）短節、脫離器、轉向器、隨鉆測量工具、馬達、柔性短節、斜向器適配器以及一個帶有錨定器的斜向器組成。

（3）進行隨鉆測井，確定錨定器的方向（方位角）。（4）根據轉向器的轉動操作要求，轉動井下工具的方向，以確保斜向器的斜面朝向側鉆方向。

（5）在斜向器斜面轉到預定位置之后，根據卡瓦坐定所要求的值（不超過1 t）施加下坐力，將錨定器坐定在套管之內，并上提管柱確認錨定器與套管完全配合。

（6）剪斷連接斜向器和送入工具之間的螺釘，釋放送入工具。有的工具是利用坐定力來釋放，有的工具要求上提。

（7）取出送入工具并下入開窗磨銑工具串或者保持工具串在原位（如果工具串上帶有磨銑鞋），準備開窗。

2.3 磨銑開窗

（1）在泵排量將要達到馬達所要求的排量之前，將管柱上提大約1.5 m。在泵壓穩定之后，慢慢地下放CT直至起始銑鞋開始切入套管之中，這時會指示泵壓升高。根據安裝在BHA上的傳感器指示，也可以通過BHA振動或者WOB的增加來顯示銑鞋的狀態。

（2）使用CT開窗時需要足夠的耐心。如果WOB加的太大，也就是下放CT太快，可能會讓馬達停轉，致使銑鞋切入斜向器，或者迫使銑鞋太早銑出套管。后者會在窗口的底部形成一個凸緣，這對裸眼鉆進的BHA將是一個隱患。時刻注意泵壓以及BHA傳感器的指示來判斷馬達的狀態。

（3）起始銑鞋銑出套管后將在地層中繼續鉆進。隨后管柱銑或者西瓜銑將依次磨銑起始銑鞋所開出的窗口。第二個銑鞋的目的是擴大窗口并磨銑邊緣使其光滑。

（4）繼續磨銑鉆進，直到管柱銑或者西瓜銑銑出套管窗口并且在地層中鉆進約5 m左右。保持耐心且要防止下放CT過快。時刻注意泵壓以及BHA傳感器的指示來判斷馬達的狀態。

（5）在窗口上來回拖動管柱數次，確保窗口光滑不留凸緣，以免給裸眼鉆進的BHA留下隱患。

（6）取出鉆柱時開啟BHA中的分流，并且以最大的排量進行循環。

2.4 側鉆

（1）將定向鉆井工具組合送入到窗口頂部。如果在送入過程中需要開泵，那么要將排量維持在馬達工作排量之下。

（2）慢慢地將CT下放，輕輕地與井底接觸，上提1.5 m，并將工具面轉到正確的位置。開泵達到馬達的工作要求。在泵壓穩定之后，緩慢地下放CT（施加鉆壓WOB）直到鉆頭鉆入地層。保持正確的工具面角。

（3）按照定向井司鉆指令程序鉆造斜段。

（4）監控顆粒控制設備上排除的巖屑，查看井眼清洗是否有效。定期短起下鉆到窗口位置或打入稠漿塞以促進井眼清潔。

（5）在鉆到造斜段底部之后，盡可能地將泵的排量開到最大，將BHA取出窗口。

（6）如果允許，將鉆井液換成稠漿塞達到井底。

（7）如果BHA中含有循環短節（分流），啟動分流并將泵開至最大流速取出鉆柱；否則就將泵開到馬達啟動的最低工作排量之下。

（8）根據下一個井段的要求變換BHA。

（9）將新的鉆具組合下到窗口的頂部。如果在下入管柱的過程中要求開泵，應該將排量開到馬達啟動的最低工作排量之下。

（10）慢慢地將CT下放，輕輕地與井底接觸，上提1.5 m，并將工具面轉到正確的位置。開泵達到馬達的工作要求。在泵壓穩定之后，緩慢地下放CT（施加鉆壓WOB）直到鉆頭鉆入地層。

（11）按照定向井工程師發出的指令進行鉆井作業。

（12）監控顆粒控制設備上排除的巖屑，查看井眼清洗是否有效。定期短起下鉆到窗口位置或打入稠漿塞以促進井眼清潔。

（13）繼續鉆進直至將當前井段鉆完或者鉆頭阻止鉆井為止。將泵盡可能保持在最高排量，將BHA提出窗口。

（14）根據需要重復6～13的步驟。

3 結語

（1）本文針對國內成熟油田老井側鉆問題，提出了使用連續油管開窗側鉆的解決方法。針對連續油管的特性，分析了開窗過程中會碰到的難點和問題；并集成和研制了能夠適用的工具，制定了詳細的施工工藝。

（2）受小井眼的限制，開窗管柱的直徑也大幅度的受到限制，本項目中所配套的工具的設計都處于試制階段，還需經過不斷的試驗和現場測試來修改和完善。

[1]陳朝偉，周英操，申瑞臣，等．微小井眼鉆井技術概況、應用前景和關鍵技術[J]．石油鉆采工藝，2010，32（1）：5-9.

[2]李慧，黃本生，劉清友．微小井眼鉆井技術及應用前景[J]．鉆采工藝，2008，31（2）：42-45.

[3]余福林，單代偉，劉清友，等．微小井眼技術井下工具最新進展和思考[J]．鉆采工藝，2008，31（4）：40-43.

[4]陳立人，張永澤，龔惠娟．連續油管鉆井技術與裝備的應用及其新進展[J]．石油機械，2006（2）：59-63.

（欄目主持 樊韶華）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.1.053