套管鍛銑工藝在大港油田的應用

吳墨染，饒開波董超，劉彬

（ 中石油渤海鉆探工程有限公司第一鉆井工程分公司，天津300280）

套管鍛銑工藝是采用套管鍛銑工具將套管從預計位置截斷，然后將套管鍛銑一節（一般5～20m）的技術，其目的是為了在側鉆過程中進行套管開窗，即依據設計要求在套管內某位置開一窗口或銑掉一段套管，側向鉆出一個新的井眼，最終實現重新完井［1］。大港油田中8－68－2井所在井區板Ⅲ油層發育較好，為有效開發剩余油藏，利用DPX－210鍛銑工具對該井進行套管鍛銑，以便向井口西南600m方向進行側鉆。下面，筆者以中8－68－2井為例，對套管鍛銑工藝在大港油田的應用情況進行了探討。

1 套管鍛銑工藝

1.1 鍛銑工具

在中8－68－2井現場施工中使用DPX－210鍛銑工具，其主要由上接頭、調壓總成、活塞總成、彈簧、本體、刀片總成、限位扶正套和下扶正短節等部件組成，其工作原理如下［2］：當套管鍛銑器下放到預定位置時，先啟動轉盤后開泵，此時泥漿流經活塞上的噴嘴產生壓力并推動活塞下行，進而推動鍛銑刀片外張，最終切割套管。當套管切斷后，鍛銑刀片（簡稱銑刀）逐漸外張并達到最大限定位置，此時可加壓進行套管鍛銑施工。施工完成后，活塞在復位彈簧的作用下復位，銑刀靠自重和外力收回到刀槽內，最后停轉盤并進行起鉆作業。銑刀正常工作狀態圖如圖1所示。

DPX－210鍛銑工具主要具有以下特點：①銑刀由硬質合金制成，其使用壽命較長且易于更換；②采用水力活塞結構，其可靠性高；③設計有調壓桿，這樣容易判斷套管是否切斷；④采用有限位扶正套和下扶正短節，保證工作狀態平穩，能有效延長銑刀使用壽命，正確引導工具下行并提高鍛銑速度。

圖1 銑刀正常工作狀態圖

1.2 施工工序

套管鍛銑之前需按要求試壓，做好通井刮削、斜向器方位調整等前期準備工作，具體施工步驟如下：①井控準備。按要求安裝井控設備，更換井口和鉆井新四通，并安裝好防噴器。②通井。下入?215.9mm鉆頭通井至1860m（水泥塞頂面附近），對套管壁進行反復刮削，確保套管壁干凈。③試壓。注清水對井筒試壓15MPa，30min壓降≤0.5MPa為合格；試壓達到要求后進行井眼準備工作。④下斜向器。將斜向器下至側鉆點位置，利用電測陀螺對準所需的方位后座掛斜向器，起出鉆桿。⑤鍛銑。下入開窗工具，對1830～1860m段套管進行鍛銑作業。開窗完成后，利用銑錐對窗口反復進行修整，確保窗口滿足下一步施工要求。

2 現場應用

2.1 基本概況

大港油田中8－68－2井于2008年9月10日完鉆，完鉆井深2866m，井型為三開定向井，油田井下作業隊打水泥塞位置1859m。該井井身結構如下：?339.7mm表層套管×150.96m＋ ?244.5mm技術套管×2074.57m＋ ?139.7mm油層套管×2862.48m。設計側鉆位置1857m，該位置井斜為18.32°，該段技術套管外徑244.5mm，鋼級為N80，壁厚為11.05mm。設計鍛銑位置為1830～1860m，鍛銑長度30m。為防止鍛銑鐵屑沉積過多后影響側鉆，決定將鍛銑位置移至1794～1824m，預留30m口袋。

2.2 套管鍛銑工藝的實施

第1趟鉆的鉆具組合為?210鍛銑工具×0.86m＋631／410×0.3m＋411／4A10×0.91m＋ ?158mm鉆鋌×53.78m＋4A11／410×1.16m＋ ?127mm加重×139.27m＋?127mm鉆桿，鍛銑井段為1794～1802m，純鉆井時間30h。下鉆至預定位置1794m，小排量開泵切割套管，轉盤無明顯憋跳現象。套管割斷時，轉盤扭矩突然變化較大，轉盤憋跳現象較嚴重；套管割斷后，轉盤扭矩趨于平穩，泵壓下降至8MPa，證明套管已經完全割斷，銑刀已經完全張開［3］。鍛銑工藝施工參數表如表1所示。

表1 鍛銑工藝施工參數表

第2趟鉆的鉆具組合為?210mm鍛銑工具×0.86m＋631／410×0.3m＋411／4A10×0.91m＋?158mm鉆鋌×53.78m＋4A11／410×1.16m＋ ?127mm加重×139.27m＋?127mm鉆桿。自1801m繼續鍛銑至1815m，純鍛銑時間20h。因第1趟鍛銑后期刀片磨損的原因，造成鍛銑井眼尺寸小于井眼直徑?310mm，為保證下一步正常作業，需進行擴眼工作。擴眼前期，鉆壓泵壓正常，銑刀使用正常。銑刀使用一半后，因鍛銑工具內部活塞犯卡，導致泵壓無法滿足活塞繼續下行，使得銑刀張開不完全，這會導致造成銑刀使用壽命和使用效率大幅度降低。

第3趟鉆的鉆具組合為?210鍛銑工具×0.86m＋631／520×0.3m＋521／410×0.91m＋411／4A10×0.91m＋?158mm鉆鋌×53.78m＋4A11／410×1.16m＋?127mm加重×139.27m＋?127mm鉆桿。自1815m繼續鍛銑至1824m的預定深度，純鍛銑時間10h。當鍛銑至井深1820m時，泵壓突然下降2MPa，其原因是調壓桿斷裂造成泵壓下降，但上述情況并不影響鍛銑施工正常作業［4］。

經過套管鍛銑施工，通井后打水泥塞至1670m，候凝24h后，下入常規鉆具修整塞面至上窗口1794m，下入1.5°螺桿配合MWD儀器成功定向側鉆。套管鍛銑工藝在中8－68－2井的成功實施，表明該工藝技術可以為大港油田同類井側鉆施工提供重要參考。

3 施工注意事項

1）保證泵壓穩定。施工中一旦發現泵壓上漲超過1MPa，必須停止鍛銑作業，在鍛銑上窗口和下窗口之間循環活動鉆具。當加壓過大或溜、頓鉆情況發生時，要立即上提鉆具，防止銑刀損壞造成起鉆。

2）當需要活動鉆具時，應停泵后先上提鉆具，轉動轉盤5～10min，這樣有利于收回銑刀和下放鉆具。

3）應保證泥漿性能滿足攜帶鐵屑要求，確保鍛銑產生的鐵屑能夠攜帶至地面，防止因鐵屑堆積于上窗口而造成卡鉆事故。此外，作業過程中鉆速突然加快時，要減小鉆壓保持勻速鉆進，否則容易因鐵屑太多而造成環空不暢，進而造成卡鉆事故。若發生卡鉆事故，不可硬提狠拔，以免損壞刀片，應采用先鍛銑后上下活動鉆具再用倒劃眼的方法解卡，慢慢將工具提出窗口。

4）判斷鍛銑效果的一個重要指標是鍛銑返出的鐵屑形狀及大小［5］（見圖2）。圖2中①為鍛銑套管接箍時產生的鐵屑；②為加壓較大時銑刀切割深度較大產生的鐵屑，此時若鐵屑變成團狀，應立即循環并減小鉆壓進行作業；③為正常鍛銑時產生條狀或較小片狀的鐵屑，說明鉆壓較合適。

5）起鉆完后應對銑刀磨損情況進行分析，借此判斷井下套管鍛銑情況：①若刀具磨成 “鉤子”形狀，說明工具正在進行有效鍛銑，不需更換刀片；②若刀具磨成 “錐形”，說明施工中加壓過大造成銑刀磨損嚴重，此時應更換刀片。

圖2 鍛銑返出的鐵屑照片

［1］楊鳳春，許軍富.套管鍛銑技術 ［J］.油氣田地面工程，2004，23（4）：61－63.

［2］吳敬濤，王振光，都振川.定向井開窗側鉆水平井的實踐與認識 ［J］.石油鉆探技術，1997，25（1）：1－3.

［3］崔延召，崔香明，李濤 .S90CX井鍛銑開窗技術 ［J］.西部探礦工程，2013（7）：83－85.

［4］李益平.塔河油田TK665CH井卡拉沙依組鍛銑側鉆水平井技術 ［J］.探礦工程（巖土鉆掘工程），2012，39（4）：31－34，38.

［5］崔龍連，汪海閣，葛云華，等.新型徑向鉆井技術 ［J］.石油鉆采工藝，2008，30（6）：29－33.