钻井侧钻技术研究与应用
2017-03-03吕育声
吕育声
（中石化江汉石油工程有限公司钻井二公司，湖北潜江 433123）
钻井侧钻技术研究与应用
吕育声
（中石化江汉石油工程有限公司钻井二公司，湖北潜江 433123）
结合侧钻井设计实例，总结侧钻工艺技术及今后的努力方向。
套管开窗；定向井；斜向器；工艺技术
套管开窗侧钻广泛运用在老井恢复生产的钻井作业中，是一个非常重要的工艺过程，包括侧钻位置的确定、开窗方式的选择以及工具仪器的选择等，它直接关系着重钻作业的成败。
1 侧钻工艺技术
1.1 井眼准备
1.1.1 井眼准备的目的
井眼准备的目的是使侧钻各阶段以及下尾管顺利，实现侧钻目的，恢复油水井生产。因此，侧钻前井眼准备也是侧钻作业的关键环节和主要步骤。
1.1.2 井眼准备程序及要求
（1）挤封油层
侧钻前封堵原油藏的目的：一是利用水泥塞为斜向器准备一个准确而坚固的人工井底，以便控制开窗侧钻的位置；二是防止油水互窜，影响采注效果。
（2）上部套管试压
上部套管试压的目的是了解套管是否完好，为套管开窗的位置和下入尾管的长度提供依据，并为尾管固井、试压及后期投产分采分注打好基础。
（3）通井
通井可以了解套管是否有变形等情况，是为能否顺利下入斜向器和其他工具，选择侧钻开窗位置和尾管下入深度提供依据。
1.2 开窗技术
钻井开窗工艺技术就是在设计的井筒位置固定一个斜向器，利用斜向器的导斜作用，使开窗钻具在套管侧面开窗，然后由侧钻钻具钻开油层至设计深度，下人套管固井、射孔完井。
1.3 侧钻故障预防与处理技术
1.3.1 井漏的分析与预防
发生井漏必须具备两个条件：一是岩层缝隙大于钻井液中最大固相颗粒的粒径；二是井眼液柱压力大于地层孔隙压力。因此，钻进时保持钻井液密度不高于钻井液设计密度上限，或与地层压力系数相近，既能够在一定程度上减少井漏的风险，又有利于快速钻进，既能够满足井控要求，又不会导致压力失控。
1.3.2 卡钻故障预防
钻具与井壁间的摩阻过大，是引起压差卡钻的根本原因，这就对钻井液性能和工程措施提出了较高的防卡要求，预防压差卡钻的措施有以下几点：
（1）钻井液体系选用，控制固相含量
（2）控制合适的压差
钻具与井壁间的摩阻随液柱压力的增加而增加，因此在井下正常的前提下，保持较低的钻井液密度有利于防止压差卡钻。
（3）保持良好的流变性，提高洗井效率
实验表明“低切力、中黏度、高排量”有助于安全快速钻井。所以保持良好的钻井液流变性，提高洗井效率，有利于防止卡钻。
（4）加强工程措施
侧钻井一般井斜较大，井筒内很容易形成岩屑床，“勤划井眼、多拉井壁”，加强工程措施是防止压差卡钻的重要一环。
2 侧钻井设计实例
2.1 地质概况
根据TP128CH井实钻资料，TP128CH井自上而下钻遇良里塔格组垂厚约129m，恰尔巴克组垂厚约230m，一间房组垂厚约92m。
例如：有机硅材料耐低温达到零下70度以上，耐高温达到250度以上，1969年美国宇航员阿姆斯特朗登月时穿的鞋就是有机硅材料的。航天、航空使用的密封材料都是有机硅的。有机硅在纺织品上使用，能增加5倍的强度，能增强纺织品的柔性，防尘防水，不用有机硅材料就没有高档的纺织品。在建筑上使用有机硅材料，是最高端的防水剂。所有的高档化妆品都离不开有机硅材料。在医院所有使用的人造器官、人造血管，都是有机硅材料的。有机硅材料是高分子领域，最优质的耐老化、耐紫外线耐臭氧的材料。总之，有机硅新材料在各行各业，无所不在。
2.2 工程设计
由地质数据可知良里塔格组岩性稳定性、可钻性良好，符合开窗侧钻的要求。为了能够顺利的进行套管开窗侧钻，选择采用陀螺定向，并用斜向器导斜，使开窗侧钻方位准确。
2.3 技术难点
2.3.1 开窗侧钻点深
由于侧钻点深，钻具长度超过6 200m，对井下情况判断和钻具扭矩传递造成较大困难，增加了斜向器坐挂和套管开窗的难度。
2.3.2 地层易漏，小井眼施工风险大
老井眼经酸化和压裂后开采，油层压力变化大，发生井漏的可能性大；小井眼环空间隙小且水平段长，钻具与井壁接触面积大，上提下放过程中的摩阻大，易黏附卡钻。
2.3.3 井底温度高、压力大
根据老井实钻情况分析，预计井底井温高、压力大，定向工具的工作环境恶劣，开窗侧钻中工具及定向仪器能否正常工作，是侧钻是否成功的关键。
2.4 开窗侧钻作业
2.4.1 开窗点选择
TP128CH井开窗点选择在良里塔格组，造斜点深6 271m。2.4.2 打水泥塞
打水泥塞的目的在于封堵老井眼为斜向器准备一个准确而坚固的人工井底，以便控制侧钻开窗位置。
2.4.3 下斜向器
下入陀螺测斜仪测定井斜、方位，然后根据开窗方位确定定向键方位。投球，小排量开泵，带球入座后，泵压逐渐升高10MPa，停泵，然后开泵憋压至25MPa，稳压5min。憋压使斜向器内高压液体由丢手接头及中心管上的传压空进入缸筒内，推动活塞下行剪断销钉，卡瓦下落咬住套管内壁实现固定。
2.4.4 开窗磨铣阶段
从铣锥磨铣斜向器顶部上方到铣锥底圆刚出套管外壁。在施工中要注意钻压和转速均应由小到达，由低到高，并始终观察井下返屑情况判断是否进入地层。
2.4.5 窗口修整与保护阶段
从铣锥底圆出套管到铣锥全部出套管。实际打开的窗口具有不规则、不光滑的特点，必须经过修整，使之成为标准窗口。下部钻进过程提下钻时，井下钻具组合通过窗口也应注意下放速度，因钻头或扶正器很可能挂住斜向器边沿使斜向器转动或磨坏斜向器。
3 结论
1）各级侧钻技术的选择与井身结构及地层等因素密切相关。
2）不同的开窗方式有着其各自的特点，应当依据不同地层条件及施工要求认真分析，采用最合理的开窗方法。
3）侧钻井一般井斜较大，容易形成岩屑床。保证钻井液良好的性能，并加强工程措施是防止压差卡钻的重要环节。同时，要注意邻井的注采影响。
4）斜向器设计位置应避开套管接箍，选择地层稳定、可钻性好且固井质量好的井段。
[1] 孙海芳，靳树忠.套管井侧钻技术实践与认识[J].钻采工艺，2002，25（4）：14-17.
Research and Application of Drilling Side Drilling Technology
Lu Yu-sheng
This paper combines the side drilling design example，summarizes the sidetracking technology and the future direction of the effort.
casing window；directional well；diagonal device；process technology
TE242.6
A
1003–6490（2017）05–0229–02
2017–04–20
吕育声（1983—），男，湖北潜江人，助理工程师，主要从事钻井工程技术相关工作。
