?508 mm隔水導管開窗側鉆技術

楊保健付建民馬英文劉寶生李曉剛和鵬飛

（1.中海石油天津分公司，天津 300452；2.中海石油能源發展監督監理技術分公司，天津 300452）

?508 mm隔水導管開窗側鉆技術

楊保健1付建民1馬英文1劉寶生1李曉剛2和鵬飛2

（1.中海石油天津分公司，天津 300452；2.中海石油能源發展監督監理技術分公司，天津 300452）

海上油氣開發通常使用叢式井方式，槽口內隔水導管大部分采用錘入法下入，必然會導致個別隔水導管變形、受損等問題，引起槽口的變形。同時，受隔水導管的強度、入泥的深度等多種因素的限制，受損槽口一般不能被再利用。為解決此難題，實現變形、受損槽口的有效利用，以錦州25-1南油田WHPA平臺變形?508 mm隔水導管為例，通過優選Smith開窗工具、加固隔水導管、合理控制鉆壓、優選開窗點、優化軌跡控制等措施，順利實現了隔水導管的開窗側鉆作業。該配套側鉆技術在國內首次應用，其成功經驗為其他平臺變形、受損隔水導管槽口的再利用提供了借鑒，有較好的應用前景。

叢式井；隔水導管變形；開窗側鉆；井眼防碰

套管開窗側鉆是在已下套管的井眼內依據需要選擇合適的開窗深度，利用配套的工具，通過一定的工藝從套管內側鉆出去形成新的井眼，建立新的油氣開采通道的一項技術措施。是油田開發到中后期節約開采成本、提高原油采收率的重要技術手段，具有重要的經濟意義和戰略地位［1］。渤海油田經過幾十年的現場實踐，套管內開窗側鉆技術不斷發展、完善，形成了一整套成熟的套管內開窗側鉆技術。在海上油氣開發中主要采用叢式井模式，一般井口間距為2 m×2 m，隨著開發的深入進行，為節約成本、提高經濟效益，在有限面積的導管架平臺上需要開發的井數在不斷增加，由此導致井口間距進一步縮小，這不但使防碰要求增加，而且不可避免地引起群樁效應［2］，從而導致隔水導管拒錘變形。

1 隔水導管開窗側鉆的難點分析

錦州25-1南油田WHPA平臺采用4×12結構，共有48個槽口，外排錘入?762 mm隔水導管以滿足冬季抗冰要求，內排均為?508 mm隔水導管，其中28#槽口隔水導管錘至98.6 m時發生拒錘。后期鉆井過程中，初期采用常規井身結構中?444.5 mm井眼鉆具，在95.1 m處多次嘗試未能通過，后改用較小尺寸?311.2 mm、?215.9 mm井眼鉆具仍未通過該點，測量陀螺軌跡顯示28#隔水導管與27#隔水導管在下部碰到了一起，發生了變形。為了使28#槽口重新利用，達到效益最大化，項目組在上述小尺寸鉆具嘗試不成功的基礎上，通過研究決定嘗試在隔水導管內開窗側鉆，完成鉆井任務［3-9］。但?508 mm隔水導管開窗側鉆，在國內尚屬首次，在斜向器選擇、開窗操作以及表層軌跡防碰等方面均有較大的難度，具體如下。

（1）?508 mm隔水導管，管體強度較普通套管高，見表1，對開窗銑鞋與銑錐、平底磨鞋等工具磨損極大，尤其在1個銑鞋不能完成開窗、需要起鉆下入第2個銑鞋的時，更容易發生跳鉆情況而使窗口開偏［10］。

表1 管柱性能對比

（2）WHPA平臺隔水導管均采用錘入法下入，管體周圍與地層之間無水泥封固，開窗過程中極易出現隔水導管環空竄通，與海底連通，形成開路循環，導致井內碎屑不能返出至井口而影響觀察；同時，由于環空沒有水泥固定，加之表層地層較軟，銑錐可能提前出窗口，對銑錐的走向就失去了約束而容易滑出隔水導管進入地層。

（3）該井隔水導管入泥只有35 m，開窗過程中強烈震動，可能引起隔水導管活動。

（4）表層井間距小，開窗側鉆后與鄰井存在嚴重的防碰風險。

2 對應技術措施

針對上述問題及該井特點，對渤海地區開窗側鉆作業進行了系統調研，同時對區域外的相關作業做了了解，最終選定Smith一趟鉆開窗工具進行?508 mm隔水導管開窗側鉆作業。該套工具在國外具有成功的隔水導管開窗實例，工具性能較成熟。

2.1 加固隔水導管

考慮到隔水導管入泥較淺、無水泥封固，開窗鉆進震動較大，因此在前期對該隔水導管在導向槽、楔塊、隔水導管間焊點加固，并且只要有間隙的地方都用鋼板加固焊接以避免災害發生，并在不同方向做標志記號，開窗過程中監測觀察震動情況。

2.2 刮管洗井

為盡量沖洗隔水管內壁的鐵銹，保證內徑尺寸和清除其他可能的限制，需要對隔水導管進行刮管洗井，由于之前未使用過如此大尺寸的刮管器，只能考慮用扶正器替代。通井刮管洗井鉆具組合：?444.5 mm牙輪鉆頭+變扣接頭+?444.5 mm扶正器+變扣接頭+?127 mm鉆桿若干。在70～95 m處上下刮管3次，觀察返出情況。刮管洗井參數：轉速20～40 r/min，排量3 500 L/min。

2.3 開窗點的選擇

由于本次作業為淺層開窗側鉆，開窗點的選擇首先要考慮出窗口后與鄰井的防碰問題，同時兼顧斜向器錨定位置以及上下窗口位置避開隔水導管接箍。

2.3.1 防碰分析 測量陀螺軌跡顯示28#隔水導管與A11H井隔水導管在下部碰到了一起，發生了變形。為了確保套管開窗時A11H井的安全，套管開窗結束位置應該在93 m以上（考慮1 m的安全余量）；若向北造斜（A38井方向），由于A42H井軌跡也近臨28#槽口，與A42H井會產生嚴重的防碰問題；若向西或東造斜（A37H井或A30井方向）28#槽口隔水導管與A11H下部碰到一起，但是考慮到測量誤差，并不能確定A11H井的隔水導管是在28#槽口隔水導管的左側還是右側，A11H的軌跡不確定扇面，不管是向西還是向東方向造斜，都能碰上A11H井的可能（圖1、圖2）。綜合以上2種情況，考慮到A11H和A42H井的安全，開窗側鉆工具面選為28#槽口上部隔水導管軌跡的閉合方位的相反方向。

圖1 A19井表層防碰形勢

2.3.2 接箍深度的確定 通過現場實際測量，采油甲板以下第1個接箍位置深度距離轉盤面為27 m，以此按照隔水導管表上的長度推算出接箍位置見表2，與隔水導管表上錘入深度為98.6 m吻合。

圖2 A19井軌跡可能性扇面

表2 隔水導管接箍深度推算

隔水導管變形深度95 m，斜向器總長11.24 m，錨定器距斜向器最底端2.29 m，錨定器距離下窗口距離1.75 m，窗口長度為7.2 m。因此結合接箍位置及基本數據，最終決定斜向器下深89.8 m，上窗口深度78.56 m，下窗口深度85.76 m。選擇最佳斜向器方位為與隔水導管偏向的反方向（38°）。

2.4 開窗作業

提前在高架槽備強磁，以便開窗過程中搜集套管鐵屑以便承重及觀察鐵屑形狀判斷井下磨銑情況。實際作業過程中鉆進至79.06 m井口失返，隔水導管鞋處發生竄漏，通過補充海水維持循環池液面繼續開窗鉆進，適時利用掃稠漿攜帶鐵屑。

2.4.1 下入開窗鉆具 鉆具組合：?303.3 mm 錨定器+?406.4 mm 斜向器+?444.5 mm 銑鞋銑錐+ ?168.3 mm 送入工具+?168.3 mm 加重鉆桿+?203.2 mm 定向接頭+變扣接頭+?228.6 mm 鉆鋌。斜向器與磨銑工具采用一體式下入，下入過程中劃線引斜向器高邊，到位后陀螺定向，雙重方法確保定位準確。

2.4.2 坐掛錨定器及剪切銷釘 在坐掛錨定器及剪切銷釘過程前，鉆桿做好標記并記錄上提、下放及各項空轉參數。坐掛及剪切過程中，控制下壓力不超過200 kN，控制上提力低于150 kN（不包括頂驅懸重）。慢慢下放管串直到銑錐接觸到斜向器，在鉆桿上做標記；將銑錐上提到斜向器上方1～2 m處，記錄上提力和下放力、空鉆重力、轉速、扭矩、泵速和壓力。

2.4.3 開窗參數 初始階段：從銑鞋磨銑斜向器頂部到銑鞋底圓與隔水管內壁接觸，此段開始要輕壓慢轉，然后中壓中速磨銑；開窗至中點：從銑鞋底圓接觸隔水管內壁到磨銑到導斜面中點時為開窗第二階段，此段鉆壓可以適當增加，速度也會適當加快，但是為了窗口質量，還是要控制好參數在廠家推薦最大值的一半。

2.4.4 修窗作業 修窗作業即利用平底磨鞋在已開的窗口軌跡里來回劃眼，磨去窗口毛刺，當可以在窗口軌跡里自由滑動時（不旋轉），代表窗口已經干凈完好；鉆導眼 （通常1.2～1.8 m），鑒于該井的特殊性，預防開窗之后，由于地層軟和周圍井眼分布較多，控制不好方向，意外與周圍井相碰，所以此次開窗只磨出銑鞋與銑錐的長度，大概1.5 m。

2.4.5 驗證窗口 鉆具組合：?406.4 mm牙輪鉆頭+變扣接頭+?203.2 mm變扣接頭+?347.7 mm扶正器+?203.2 mm鉆鋌+?406.4 mm扶正器+?203.2 mm隨鉆震擊器+變扣接頭+?127 mm×6根。下鉆至83.5 m遇阻50 kN，之后開頂驅小轉速，多次嘗試仍未下過該點。決定利用?444.5 mm平底磨鞋繼續修窗。之后下入?311.2 mm鉆頭驗證窗口，合格。然后利用陀螺測量井眼軌跡。

2.5 導眼及擴眼作業

根據陀螺數據做的防碰分析得出，該井與A11H井在158 m最近距離0.29 m，與A42H井在170 m最近距離0.44 m。決定嘗試利用?244.5 mm鉆頭配合1.15°彎角馬達鉆具（渤海上部地層疏松，表層一般使用1.5°彎角馬達保證造斜率），必要時進行繞障作業。

馬達鉆具組合：?311.2 mm牙輪鉆頭+?244.5 mm泥漿馬達（1.15°，308 mm直翼扶正套子）+?203.2 mm浮閥接頭+?212.7 mm扶正器+?203.2 mm MWD +?203.2 mm定向街頭+?203.2 mm 隨鉆震擊器 +X/ O+?127 mm加重鉆桿×6根。考慮到方位實測值必然存在磁干擾，將上下非磁甩掉，縮短MWD至鉆頭的距離，更快地監測井斜的大小。本趟鉆具下鉆至83.5 m，遇阻50 kN，嘗試改變馬達彎角方向、轉動鉆具，均未通過。決定更換鉆具組合，鉆具剛性與原驗證窗口鉆具保持一致。

鐘擺鉆具組合［11］：?311.2 mm牙輪鉆頭+變扣接頭+?203.2 mm浮閥接頭+?203.2 mm鉆鋌+?298.5 mm扶正器+?203.2 mm鉆鋌×2根+?203.2 mm 隨鉆震擊器+變扣接頭+?127 mm加重鉆桿×10根。鉆井參數：鉆壓0～30 kN，排量2 500～3 600 L/min，轉速40～50 r/min。現場啟動防碰程序，司鉆密切注意鉆井參數變化，并派經驗豐富的鉆井班人員在井口處聆聽防碰井是否有異常撞擊聲；錄井人員實時從振動篩處撈取返出巖屑并滴酚酞，確保返出物中一直沒有水泥成分。

?311.2 mm井眼鉆進至219 m后，起鉆，更換為?406.4 mm牙輪鉆頭，其他鉆具未改變，順利擴眼至219 m，完成本井表層作業。

3 結論

（1）叢式井隔水導管開窗作業，側鉆點在考慮接箍深度的同時，更需考慮開窗成功后與周圍鄰井的防碰問題；斜向器方向可利用陀螺定向和井口高邊引線的方式雙重確認，保證準確。

（2）隔水導管開窗、修窗作業結束后進行驗窗作業，一方面可檢驗窗口質量，另一方面可確定出可通過的鉆頭尺寸、鉆具剛性。

（3）海上上部地層井眼防碰問題嚴重，在優化軌跡設計的基礎上，可通過鉆導眼再擴眼的方式，輔助解決出窗口的防碰，導眼鉆具剛性與驗窗鉆具保持一致。

［1］夏宏南，譚家虎，李鵬華，等.套管開窗側鉆工藝研究

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［11］董星亮，曹式敬，唐海雄，等.海洋鉆井手冊［J］.北京：石油工業出版社，2011.

（修改稿收到日期 2014-06-27）

〔編輯 薛改珍〕

Window sidetracking technology for ?508 mm riser

YANG Baojian1,FU Jianmin1,MA Yingwen1,LIU Baosheng1,LI Xiaogang2,HE Pengfei2
（1.Tianjin Branch of CNOOC Ltd.,Tianjin300452,China;2.CNOOC Energy Development Supervision &Technology Co.,Ltd.,Tianjin300452,China）

The development of offshore oil and gas is usually by way of cluster wells.Due to the particularity of offshore oil field development,most of the riser in the slot is driven in by hammering,which will certainly cause deformation or damage to some risers and cause deformation of the slot.Meanwhile,being limited by the riser strength,depth into the soil,etc.,the damaged slot shall usually not be used again.So in order to solve this problem and realize efficient use of deformed and damaged slots,this paper took the deformed Φ508 mm riser on WHPA platform in Jinzhou 25-1 oilfield as an example and successfully carried out window sidetracking through riser by optimally selecting the Smith window cutting tools,strengthening the riser,reasonably controlling weight on bit,optimally selecting the window point and optimizing the trajectory control.This supporting sidetracking drilling technology was first used in China,and its successful experiences provide reference to the reuse of deformed and damaged risers in other platforms,and so it enjoys a favorable application prospect.

cluster well;riser deformation;window sidetracking;hole anti-collision

楊保健，付建民，馬英文，等.?508 mm隔水導管開窗側鉆技術［J］.石油鉆采工藝，2014，36（4）：50-53.

TE243

：A

1000–7393（2014）04–0050–04

10.13639/j.odpt.2014.04.013

楊保健，1983出生。2006年畢業于大慶石油學院，現任鉆完井總監。電話：13682064795。