开窗侧钻技术难点的认识和研究

谢小华，王　超，李晓飞，余瀚熠

(中石油西部钻探国际钻井公司，甘肃酒泉735000)

开窗侧钻技术难点的认识和研究

谢小华*，王超，李晓飞，余瀚熠

(中石油西部钻探国际钻井公司，甘肃酒泉735000)

近年来，随着油田开发进入中后期，老油田均面临后备储量不足、采收率低下、钻井成本增加等一系列问题。为实现稳产增效，开窗侧钻井作为一种快捷有效的工艺，越来越受到重视。许多实践证实该技术可使众多报废井、套损井、停产井重新复活并增加产能，能有效地利用原井的井位资源及地面管网设备，保持原有井网结构，节省成本，减缓水、气锥进，改善驱油效果。通过对玉门青西油田青2-6X开窗侧钻工艺进行讨论，就其开窗侧钻的难点重点进行分析，最后得出在开窗侧钻中应注意的问题，希望能为同类型的开窗侧钻提供一定的借鉴意义。

玉门油田；开窗侧钻；技术难点

1　概述

1.1研究目的及意义

侧钻技术，就是按油藏、地质、及开发的需要，利用油田内的低产、停产井和套变井的部分井筒以及完好的地面设备，在原有的井筒上设计的侧钻点处通过采用一定的工具和工艺进行开窗并钻进，使侧钻点下部的井眼与原井眼的铅垂方向偏离一定的距离，钻成直达目的层的侧钻井。这是一种低投入，见效快，可使低中产井增产、停产井复产、报废井再生的新技术，充分利用在原井位侧钻的方法是提高储量动用程度、充分挖掘油藏潜力提高采收率的新途径。对开窗侧钻井技术进行研究具有很重要的现实意义：

（1）可以使死井复活，老井焕发青春，保持和完善原有的井网结构。

（2）可以充分利用井场原有井位和地面管线，节省土地征用、井场基建等费用。

（3）利用该技术可以有效地达到原井开采时未波及区域，并可以通过一次侧钻到达多个分散油藏，充分发掘剩余油。

（4）侧钻过程中能够得到最新的地层信息，为地质，采油工作提供参考。

1.2主要研究内容和方向

（1）根据青2－6X井钻井实际数据，对青2－6X井开窗侧钻定向进行分析，对开窗阶段，侧钻阶段进行分析总结，就其中的技术难点和要点进行剖析，并就其中的问题找出解决办法，制定了行之有效的技术措施。为解决了现场实际问题提供依据、实现缩短施工周期的目的。同时也为今后侧钻施工积累一定的经验。

（2）利用公司现有工艺设备，结合相关理论知识确定井身结构，优化侧钻方法、钻具组合。

2　青2-6X井基本概况

2.1概况

青2－6X侧钻井基本情况介绍：

（1）钻井目的：评价窿101区块剩余油分布状况，提高区块K1g1层段储量动用程度。

（2）设计垂深：4700m。

（3）井别：开发井。

（4）井型：侧钻定向井。

（5）目的层位：下白垩统下沟组K1g3。

（6）完钻层位及完钻原则：

完钻层位：下白垩统下沟组K1g3段。

完钻原则：按设计完钻，若遇特殊情况提前完钻须报预探项目经理部批准。

（7）完井方法：筛管完井。

2.2井身结构（图1）

3　青2-6X开窗技术难点分析及解决办法

3.1青2-6X开窗难点分析

（1）窗口部位难点。开窗侧钻井从井眼中线至远半径区域要依次穿越套管—固井水泥—钻井泥饼—钻井液浸入层—地层5个不同介质、不同胶结类型的层，存在套管与固井水泥之间不稳定胶结、固井水泥与钻井泥饼之间不稳定胶结、泥饼与钻井液浸入层之间的不稳定粘连、钻井液浸入层、钻井液浸入层与地层之间的不稳定渐变层，5个不稳定接合面和层。除不稳定层外还存在一个新井眼与老井眼形成的横向厚度小、强度低的楔形区域。上述不稳定层或不稳定交接面形成了钻具破坏—井壁垮塌—落物阻卡—大井眼—旋流冲刷引起井壁垮塌或大井眼，这样一个恶性循环系统。再加上楔形区域受频繁的下行钻头碰撞与上行钻头剐蹭，易形成大井眼易加入上述恶性循环。该部还是井眼轨迹急剧变化，钻具应力相对集中、井壁受钻具鞭打、挤压、摩擦最严格的井段，所以说此处是开窗侧钻井的瓶颈井段。

图1　井身结构示意图

（2）原井于2001年9月完井，完钻井深4700m，相隔时间很长，在地质运动或其他原因造成套管变形或者套管壁附着物较多时，就会出现不能顺利下入套管的情况。

（3）当修整套管过程中出现一个点上磨铣过多时，就会造成套管破损，影响后期施工。

（4）当一支铣锥在修整套管过程中磨损过多，那么在开窗侧钻时便难以达到预期的效果，影响施工进度。

（5）下入斜向器时，如没有避开套管连接处，那么在下入铣锥磨铣时就会因套管壁过厚造成无法磨穿套管或者套管磨穿时间过长而影响施工进度。

（6）当斜向器下入预定位置发生偏移和转动时，就会对今后的定向工作产生不利影响。

（7）该井为Ø177.8mm小井眼开窗侧钻,铣锥在磨铣过程中，如果将斜向器磨铣出台阶面，不仅会破坏斜向器，同时对铣锥，套管都会造成不良影响。

3.2开窗施工描述

3.2.1井筒准备

2012年9月22日配套安装就位，8:00井口放压，压力为0MPa，井筒内是以水为主的油水混合物。9月25日换装井口，安装好防喷器，试压合格，后接Ø216mm HJ517GK钻头下钻至3450m洗井。9月26日配好钻井液（密度1.20g/cm3）洗井，洗井用时24h，替换井内油水混合物。9月27日起钻具，28日测接箍，根据测得的数据决定在3387.5m开窗。9月30日固井车到井场，在3390～3450m打水泥塞，段长60m，候凝24h后于10月2日用216mm三牙轮钻塞至3389m，10月5日下216mm×2m斜向器，斜面长1.76m。14:00下钻至3389.5m，17:00陀螺摆斜向器方位至211.73°反复座键3次工具面一致后，投球开泵憋压，推动活塞锥体，将卡瓦锚定在套管内壁上并锁定活塞，18:00座键成功，起钻换218mm铣锥。

3.2.2套管开窗

第一次开窗：

10月6日22:00下钻至2740m遇阻，从阻点开始通刮套管，由2740m到3387.5m（斜向器顶部），段长：647.5m，大排量循环，返出物主要是铁锈和套管上的附着物。10月11日8:00通刮至斜向器顶部（3387.5m）开始开窗施工。在3387.5m循环处理好泥浆，密度1.32g/cm3，粘度95s，性能符合开窗要求，开始加钻压0.5t，从井深3387.5m处套管开窗，磨铣至井深3388.75m，进尺1.25m，返出物主要是铁丝，但是进尺逐渐变慢，经和定向井公司商量后决定起钻。10月12日11：00起出铣锥后，发现复式铣锥顶部钨钢块磨损严重。由于现场没有备用Ø218mm复试铣锥，下Ø215mm梨形铣锥。10月13日6：30下至3387.5m，8：00开始磨铣开窗，至14日0：00磨铣至3389.27m,进尺1.77m，后进尺极慢，返出岩屑含有毛刺状铁屑，决定起钻更换修复后的Ø218mm复试铣锥。10月15日3:50下Ø218mm复试铣锥至3389.27m开始磨铣，磨铣到10月16日8:00，无进尺，返出物不见磨铣套管的铁屑，分析开窗失败。

第二次开窗：

10月21日13:00下第二只Ø216mm×2m斜向器。10月22日2:00陀螺摆斜向器方位至211.73°反复座键3次工具面一致后，投球开泵憋压，推动活塞锥体，将卡瓦锚定在套管内壁上并锁定活塞，3:00座键成功，斜向器下深3378.55m，斜面方位211.73°，斜面顶部在3376.55m，斜面长1.76m。10月22日4:30下Ø216mm复试铣锥至3376.55m开始磨铣钻进。10月23日3:30磨铣钻进至井深3378.71m，出口槽返出的细碎铁屑减少，有少量的浅灰色泥岩返出，经计算铣锥已全部进入地层，反复上提下放修磨窗口至不碰不挂后起钻。决定起钻换新的Ø216mm铣锥进行修窗，10月24日19:00修窗完成起钻。

3.3造成开窗困难的原因分析以及解决办法

3.3.1原因分析

（1）由于前期施工过程中井筒修整不彻底。考虑到相隔时间长，在地质运动或其他原因造成套管变形或者套管壁附着物较多，因此选用Ø216mmHJ517GK通井后，又使用Ø214mm通径规通井，后又用Ø214mm刮削器通刮套管，但仍然造成下钻遇阻，在用铣锥刮通套管时查看返出岩屑时发现返出物为铁锈和套管上的附着物，通径规设计不合理，套管变形检查不明确；洗井刮管不到位，井内死油结蜡较为严重；遇阻处老井狗腿度大。

（2）斜向器入井质量不合格。在钻井液性能复合要求的前提下，先采用轻钻压低转速磨铣至井深3388.75m，进尺1.25m，观察返出物主要是铁丝，起钻后发现铣锥顶部钨钢块磨损严重，初步认定，该钻头可能将斜向器磨铣出台肩面，并没有磨铣到套管，在次下入复式铣锥没有进尺，也没有铁屑返出，最终确定第一次开窗失败。

（3）开窗初始阶段磨铣时铁屑返出量多，而开窗钻时较快的话，来不及返出的铁屑经铣锥反复挤压，会在井底形成铁屑床，导致铣锥局部磨损大或包住铣锥头，使铣锥接触不到套管壁，从而造成铣锥无法继续磨铣、无进尺的问题。

（4）开窗准备工作不充分。在第一个铣锥被破坏后，由于没有新的铣锥而下入了梨形铣锥，但进尺极慢，并且返出的岩屑含有毛刺状铁屑，证明该只钻头并不适合此次开窗。

3.3.2解决办法

（1）选用直径更大的通径规。由于下入的是Ø218mm铣锥，因此在通井时可以考虑采用更合适的通径规通井。

（2）在修整套管过程中，做到上下拉通，反复修整变形及附着物较多的套管。

（3）起钻换入新铣锥，轻压慢转，持续较长时间磨铣，待有进尺后再逐渐加大钻压，如长时间还是没有进尺，则需使用外形特征比较明显的铣锥，这种铣锥比较容易破坏井底的铁屑床。需要注意的问题：铣锥开窗过程中，前3m必须严格控制钻时，不能盲目的加钻压，前3m钻时必须大于6h，要确保证开出的窗口平滑。

（4）在开窗之前就应做好充分准备，准备好足够的钻具，可避免不必要的时效损失。

（5）在下斜向器时用陀螺仪准确测量定向接头键槽方位来确定导向器斜面的实际方位值，并做到反复确认，确保斜向器座键准确无误。

3.3.3应注意的问题

（1）现场施工时,采用复式铣锥开窗,先开泵循环洗井,开始要轻压慢转,然后中压中速磨铣,待铣锥磨铣出1个均匀接触面后,使铣锥沿套管外壁均匀磨铣,至铣出套管后,轻压高速定点快速铣进,长度等于1个铣锥的长度。完成开窗后,如果发现窗口有挂卡现象,可高速轻压修窗,直至无挂阻现象起钻。整个过程中钻井液上返速度均应大于0.6m/s,否则磨铣套管过程中铁屑不易携带出来。

（2）下钻时，应做到操作平稳，禁止猛提猛放，遇阻不能超过1t,禁止正转钻具，禁止中途开泵，入井速度10柱/h。斜向器下到近预订位置后,测陀螺,调整方位。方位确定后，接方钻杆开泵打压至22MPa,稳压5min后放压，反复3次，下压钻具10t，确认斜向器座封稳固。上提钻具至原悬重，正传40圈倒扣，再次开泵，确认脱手后起钻。

4　结论

（1）小井眼间隙较小及工具配套有较大局限，即出现事故复杂处理的回旋余地小，因此，保证井下安全是相当关键的，一旦出现井下事故，井眼报废的可能性极大。

（2）谨慎选择开窗点。开窗点的位置选择直接影响钻井周期、钻井成本和井下安全，因此应尽量满足以下条件：避开套管接箍和扶正器；开窗点附近套管完好且水泥胶结质量好；地层特性、井径变化有利于施工；考虑周围注水井对本井的影响以及由于盐层蠕变对本井套管柱的影响，以避开套管损坏井段。

（3）开窗施工：

①开窗钻具应能满足设计要求，当井底水平位移要求较短时，铣锥之上应加配刚性强的钻铤6～8m或加重钻杆，以保证窗口长度。

②若需要更换铣锥，直径应保持一致，其最长直径应大于完井所下套管接箍8mm以上，以保证裸眼轨迹规整，使套管串顺利入井。

③修整窗口时，铣锥容易悬空锥进，高速转动时容易脱扣，因此必须上紧钻具，并做好防掉防卡工作。

④开窗前，必须保证设备、设施、仪器仪表、钻具及钻井液的性能。

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[5]张淑芹，李培佳.特殊工艺井钻井技术[M].北京：石油工业出版社，2008.

TE2

A

1004-5716(2016)11-0087-04

2015-12-08

2016-01-18

谢小华（1979-），男（汉族），甘肃临洮人，助理工程师，现从事钻井工程及管理方面相关工作。