井下作業側鉆工藝技術分析

高秋菊

延長油田股份有限公司志丹采油廠 陜西延安 717500

井下作業側鉆工藝技術在油田中的應用十分廣泛，可以達到節支增效的目的。簡單來說側鉆工藝技術就是在油井中導出新的井眼，常用的工藝技術有裸眼井內側鉆工藝與套管開窗技術。其中裸眼井內側鉆工藝指的是在裸眼井當中注入水泥，制成人工井底，之后通過直接側鉆或懸空側鉆的方式形成側向井眼[1]。套管開窗技術指的是根據設計要求在套管當中的某一位置設置窗口或銑掉一段套管，并側向鉆出新的井眼。側鉆技術是以普通定向鉆井技術為基礎的，可以提高老油井的采收率。

相比于傳統的工藝技術，側鉆工藝技術較為獨特：充分展現原井場、上部井眼與原油輸氣管線的作用，有利于降低工藝應用成本；有效恢復老油井的出油率，增加經濟收益；在報廢井及事故井當中進行水平井與定向井鉆探，有利于縮短鉆井時間，提高工作效率。

在應用側鉆工藝技術尤其是套管開窗技術時，應堅持相應的原則：首先，需要保證測井開窗部位上方的套管質量符合要求；其次，應在套管損壞部位的30m 以上開窗，但要保證套管損壞位置在1800m 以內[2]；再次，確保井斜與井段的質量。

1 鍛銑開窗側鉆工藝技術

1.1 鍛銑器結構與原理

鍛銑器是鍛銑開窗側鉆工藝技術中的關鍵設備，主要由活塞總成、刀片、彈簧、殼體和保護接頭等部分構成。鍛銑器下入油井之后會啟動轉盤，泥漿流經活塞上的噴嘴會產生壓力，從而推動活塞下行，為刀片切割提供動力[3]。完成套管切割后，刀片會達到最大的外張位置，此時泵壓會有所下降，就可以進行套管磨銑。

1.2 鍛銑開窗側鉆工藝流程

（1）施工前準備：首先，全面開展地質調查、綜合分析原井與臨井的地質資料，科學預測側鉆完井之后的經濟效益。如果原井中存在采油事故就需要對原井的產能與效益進行對比分析。其次，應根據作業要求準備相應的工具，如鍛銑刀片、定向接頭、鉆桿、無磁鉆鋌、單彎動力鉆具、短鉆鋌、鉆頭、測量儀器、絞車、電纜、螺旋扶正器和強磁打撈器等。

（2）井眼準備：要充分了解原井狀況，明確開窗側鉆的具體位置；分析井口到側鉆點的數據，從而明確套管的壁厚、鋼級，以及內徑與外徑；對套管的測力及液面的高度進行測量，如果原井眼的套管壓力比較高且液面上升速度較快，就需要在開窗側鉆點下方100m 處設置水泥塞進行封固；清除原井眼當中的原油和雜物，判斷套管是否存在變形等問題；通過磁性定位檢測判斷套管是否存在損壞等問題，并在鉆桿當中檢測套管接箍，之后校正誤差；進行開窗側鉆設計、優化施工方案，明確工藝流程與技術措施。

（3）鉆具準備：對所有的工具進行檢查，判斷是否存在質量問題；清除鉆桿、鉆鋌和無磁鉆鋌當中的雜物；調制符合要求的水泥漿。

（4）鍛銑開窗：檢查工具之后需捆住所有的刀片，避免下井過程中刀片打開；下井時應控制好鉆具的下井速度，避免速度過快；如果下井過程中出現阻礙需根據實際情況調整方式方法，如果阻礙超過1t 需要通過通井的方式解決；做好井口保護工作，避免出現落物等，以免造成嚴重事故；將鍛銑工具下放至開窗位置時，要開啟轉盤并緩慢加壓，判斷鉆具是否能夠承受鉆壓；若鉆具能夠承受鉆壓就需要繼續磨銑，并根據鐵屑返出量調整工具的工作狀況；在磨銑過程中應控制好鉆壓，否則會導致鍛銑工具穿破套管；每磨銑0.5m 需要停止轉盤并清洗井眼，避免鐵屑卡鉆；每磨銑1- ～2m 需要停止轉盤并提升鉆具，檢查鉆具是否存在異常情況；詳細記錄磨銑速度，如果速度明顯下降需要檢查工具與刀片的磨損狀態，并通過更換工具等方式解決問題；在完成鍛銑工作之后，需要調整泥漿并對油井進行循環清洗，并利用稠泥漿進行封堵[4]。

（5）鍛銑井段的封固：為了提高水泥塞的封固質量，需要從在窗底下方50m 至窗頂上方50m 之間設置封固層，并對水泥漿進行凝固時間試驗與流動試驗，確保水泥漿的性能符合要求；需要循環洗井，排出井眼中多余的水泥漿；清洗井眼，詳細記錄水泥漿的返出量，當水泥漿全部返出后再起鉆候凝；在候凝的48h 后，將水泥塞鉆下放至側鉆井深位置，對水泥塞凝固質量進行檢查；優化水泥漿的性能，降低水泥漿的固相含量。

（6）定向側鉆：首先，將不同的鉆具結合起來，并調整鉆壓、泵壓等鉆進參數。其次，按照設計要求檢查鉆具及測量儀器；控制鉆具的下放速度；當鉆頭到達指定位置后，開啟動力鉆具；完成定向工作后，進行側鉆；在側鉆時需撈取砂樣，分析砂樣的地層巖屑含量；調整工具方向，方位角及井斜角都符合要求后再進行鉆進。

2 磨銑開窗側鉆工藝技術

2.1 磨銑器結構與原理

常用的磨銑器是固定地錨式磨銑器，主要是由斜向器、固定地錨、開窗銑、鉆柱銑等部分構成。在工作過程中，需要先在套管當中固定斜向器測量儀器定向，再下放磨銑工具，利用斜向面施加側向力，從而磨銑出窗口；之后，利用擴眼工具擴大窗口，使鉆具進入窗口進行鉆井。

2.2 磨銑開窗側鉆工藝流程

以固定地錨式磨銑器為例分析磨銑開窗側鉆工藝流程。

（1）施工前準備：準備斜向器、地錨、啟始銑、鉆柱銑和鉆桿膠塞等工具。

（2）井眼準備：與鍛銑開窗側鉆工藝中的井眼準備相同。

（3）定向開窗：首先，要全面檢查作業工具，判斷工具是否齊全、是否完全無損；其次，應開展下地錨作業，即選擇開窗位置，根據位置明確尾管的長度；下放尾管時需要做好固定工作；控制下鉆速度；在下放時不能轉動轉盤；注意井口安全；利用長、短鉆桿進行調整[5]。

（4）定向固地錨：在完成下鉆工作之后，緩慢開泵且不能改變水泥漿的性能；利用陀螺測量儀器進行定向測量；安裝水泥頭與鉆桿膠塞；確保水泥漿的流動度在20cm以上，且稠化時間在1h 以上；清洗井眼、活動鉆具。

（5）通井探地錨頭作業、啟始銑下井作業、開窗銑下井作業及小磨鞋下井作業：在通井探地錨頭作業過程中，技術人員應增強下鉆的穩定性，避免出現溜鉆等問題；全面清洗地錨對接內筒，利用銷釘連接斜向器與送入接頭；在下鉆過程中不能轉動鉆具，確保斜向器和地錨能夠一次對接。在啟始銑下井作業過程中，技術人員應做好鉆具的安裝，將鉆桿、鉆鋌三柱與啟始銑連接起來；全面測量啟始銑的內徑與外徑，并根據相應的參數繪制圖紙；當鉆具到達斜向器頂端10m 左右時開啟泵具；科學計算窗口的大小是否滿足下開窗銑的要求，如果不滿足要求需要再利用啟始銑進行作業，如果滿足要求就需要下開窗銑。在開窗銑下井作業過程中，技術人員不能隨意轉動鉆具；當開窗銑到達窗口的底部時，需要進行加壓磨銑并將轉盤的轉速控制在60r/ min；在作業過程中，要及時撈取井口返出的鐵屑，從而判斷開窗銑的作業狀態；當開窗銑到達“上死點”位置時，需要利用小磨鞋進行作業；在開完窗口之后，需要將開窗銑鉆進到地層內部的3～5m，為后續修窗口奠定基礎。在進行小磨鞋下井作業時，需要多檢查小磨鞋的磨損情況。在修窗口的過程中，應利用焊接的方式將西瓜鐵、鉆柱銑及錐形銑連接起來，避免作業過程中出現脫落等問題。當鉆具經過窗口但是沒有任何提示時需要更換鉆具，從而進行側鉆鉆進。

3 井下作業側鉆工藝技術的應用

3.1 工藝應用問題

（1）鉆頭入窗難度大：如果沒有固定導斜器，導斜器在運行過程中會出現偏移的問題，加大鉆頭入窗難度。同時，若窗口不規律或沉淀物過多也會加大鉆頭入窗難度。

（2）開窗難度大：若套管厚度過大、窗口與套管接箍位置之間的距離較小或銑錐磨損嚴重會加大開窗難度。

（3）尾管口下方缺乏水泥：若水泥漿的性能不符合要求或存在井漏等問題，會導致尾管口下方缺乏水泥。

（4）電測遇阻：若水泥漿的性能不符合要求，會縮小井眼的直徑，繼而造成堵塞。

（5）井漏：若鉆速過快，可能會造成井漏。

3.2 工藝應用策略

3.2.1 解決工藝應用中的問題

（1）利用大于鉆頭的銑錐進行修窗，從而降低鉆頭入窗難度；

（2）利用高強度的銑錐進行開窗或采用換位開窗的方式，降低開窗難度；

（3）將鉆頭下放至尾管口的位置，添加水泥封口；

（4）優化水泥漿的性能，避免出現電測遇阻等問題；

（5）通過優化水泥漿性能或調整鉆速等方式，降低出現井漏等問題的幾率。

3.2.2 加大對先進技術的研究力度

在油田行業與科學技術的不斷發展過程中，側鉆工藝技術的應用越來越廣泛。未來，側鉆工藝技術將向不同的方向發展，如稠油側鉆技術、稀油側鉆技術、側鉆分枝水平井技術和雙層套管側鉆技術等，需要加大對這些技術的研究力度，為油田開采提供助力。

4 結語

側鉆工藝技術可以通過原道路井場與供電設備發揮作用，不僅可以降低工藝成本，而且增加油井的經濟效益。因此，油田企業應加大對鍛銑開窗、磨銑開窗等鉆井工藝技術的研究力度，嚴格按照相關要求推廣應用。同時，也需要綜合分析側鉆工藝技術的應用問題，根據實際情況解決問題，促進工藝技術的發展。