套管开窗技术在阳山137H17-3井的应用与分析

王 波，郑殿富，王 侃，郑瑞强，李秋杰，朱云波，杨沛琪

（大庆油田钻井工程技术研究院，黑龙江大庆 163413）

阳山137H17井组4号井在施工过程中轨迹与3号井导眼段发生碰撞。根据现场情况，在3号井钻穿处打水泥塞，封闭与4号井的通道，在3号井520m处实施套管开窗去，确保井眼轨迹避免与平台其他井相碰。

1 施工前期调研

施工前调研开窗套管钢级、壁厚、开窗点上下接箍位置、扶正器位置、开窗点附近固井质量、开窗点位置岩性。避免铣锥磨铣套管接箍和扶正器。

1.1 套管开窗点附近固井声幅图（见图1）

图1 套管开窗点附近声幅图

通过图1 套管开窗点附近声幅图中，在井深518.68m 和527.48m 处是套管接箍位置。开窗点选取在井深520m 处，能够避免套管磨铣工具磨铣接箍，减少非正常工作量。

1.2 防碰扫描数据（见图2）

图2 防碰扫描数据

通过图2防碰扫描数据阳山137H17-3预计的开窗轨迹与平台其他井不会发生碰撞。

1.3 套管开窗点数据

开窗点：520m；

开窗点井斜角：0.45°；

开窗方位：140°；

开窗层位：栖霞组；

套管规格：∅244.5mm；

套管壁厚：8.94mm；

套管刚级：J55；

开窗地层岩性：灰黑色灰质泥岩、灰色泥岩夹浅灰色粉砂岩。

2 套管开窗工具准备

2.1 套管内开窗用斜向器参数（见表1）

表1 套管内开窗用斜向器参数

2.2 套管开窗铣锥（见图3）

图3 ∅216mm复式铣锥

2.3 开窗工具进入现场前检查

（1）检查套管内开窗用斜向器外观是否完好；

（2）检查套管内开窗用斜向器上下卡瓦、扶正盘固定销钉是否紧固；

（3）检查套管内开窗用斜向器锚定总成承压零部件是否完好；

（4）检查套管内开窗用斜向器送入工具连接是否完好（上、卸扣是否顺畅）；

（5）检查套管内开窗用斜向器上端扣型与定向短接连接扣型是否一致；

（6）对套管内开窗用斜向器、套管开窗铣锥各关键尺寸进行校对。

3 套管开窗施工简述

3.1 扫塞

钻具组合：215.9牙轮钻头+钻杆至井口。

9月3日22:00～6:00清理开窗点附近水泥塞，使用牙轮钻头将水泥塞钻至顶钻530m。

3.2 刮壁

钻具组合：9-5/8″刮壁器+钻杆至井口。

9 月4 日23：00～6:00 使用9-5/8″刮削器在井段510～530m清理残留在套管壁上的水泥渣等异物杂质，充分循环返出，直至振动筛无水泥固相颗粒返出为止。

3.3 斜向器坐挂

钻具组合：∅210mm 斜向器+定向短接+钻杆至井口。

9 月5 日10:00～17:00 下斜向器,17:00～20：00 测陀螺、摆方位，20:00～22:00 斜向器坐挂开泵憋压至22MPa，稳压5min，无压降显示，泄压归零；再次憋压22MPa，稳压5min，泄压归零；再次憋压22MPa，稳压5min，泄压归零。下放钻具加压10t 确认斜向器已悬挂。转盘正转30圈，丢手成功，起出送入杆。

3.4 铣锥开窗作业

第一趟开窗组合：∅216mm铣锥+钻铤×3+加重钻杆×24+钻杆至井口。

9 月6 日6:00～7 日7:00，开窗作业时间24h，钻压0.5～6.5t，转速30～80r/min，泵冲60～80，泵压1～4MPa，扭矩1～6，进尺2.64m，后期几乎无进尺，起钻检查钻具。铣锥出井后，冠部硬质合金磨损严重，中段硬质合金块部分磨损脱落，后段磨损较轻。

第二趟开窗组合：∅216mm铣锥+钻铤×3+加重钻杆×24+钻杆至井口。

9 月7 日15:45～8 日4:40，开窗作业时间13h，钻压0.5～4.5t，转速30～80r/min，泵冲60～100，泵压2～3MPa，扭矩1～5，进尺0.34m。后期几乎无进尺，起钻检查钻具。铣锥出井后，只有前0.4m有磨损痕迹，冠部硬质合金磨损，中段硬质合金棱有明显磨损，后段几乎无磨损。

第三趟开窗组合：∅216mm铣锥+钻铤×3+加重钻杆×24+钻杆至井口。

9月8日20:30～9日23:30，开窗作业时间27h，钻压0.5～10.5t，转速50～80r/min，泵冲60～100，泵压1～4MPa，扭矩2～9，进尺1.32m，后期几乎无进尺，起钻检查钻具。铣锥出井后，冠部硬质合金磨损较重，中段硬质合金块部分磨损脱落，后段磨损较轻。

第四趟开窗组合：∅165mm铣锥+变扣接头+钻铤×3+加重钻杆×24+钻杆至井口（∅165mm铣锥，见图4）。

图4 ∅165mm铣锥

9月10日18:00～11日1:00，开窗作业时间7h，钻压2～4t，转速30～60r/min，泵冲60～100，泵压1～4MPa，扭矩2～9，进尺1.10m，后期几乎无进尺，起钻检查钻具。铣锥出井后，整体磨损较轻。

第五趟开窗组合：∅216mm 铣锥+加重钻杆×24+钻杆至井口。

9 月11 日6:30～11 日12:00，开窗作业时间5.5h，钻压0.5～1.5t，转 速60～80r/min，泵 冲60～100，泵 压1～4MPa，扭矩2～5，进尺0.7m，到达预定开窗5.0m 处。开始修窗，上提下放钻具多次反复修整窗口，直至起下钻具摩阻小于0.5t，起钻下牙轮钻具。出井后的铣锥冠部中芯磨损较小，冠部最大径磨损较大，中段和后段磨损较小。

3.6 套管窗口保护注意事项

套管窗口形成后，进行下步侧钻作业，在下入尾管前，窗口的保护是极为关键的，其重点是钻头过窗口时不要转动，要注意以下几点：

（1）窗口位置在520～526m井段，考虑到钻具误差，在该井段前后5m都应缓慢上提下放钻具，做好钻头过窗口的准备；

（2）起、下钻钻头过窗口整个过程，缓缓下放钻具，遇阻不超过50kN，若钻具组合中带有螺杆钻具且有遇阻显示时，可多次变换钻具角度使钻头顺利通过窗口。钻头通过窗口后，可按正常起、下钻速度操作；

（3）钻头过窗口整个过程严禁转动钻具，若钻具组合中带有螺杆钻具，严禁开泵；

（4）后序作业中尽量减少钻具过窗口的次数，裸眼段钻进中的短起下作业，尽量不要将钻头提入套管。

4 结论与认识

9 月12 日7:30 牙轮钻头下至524.77m，钻压8t，钻速20，泵冲100，开始钻进。527.36～528.36m井段，机械钻速0.77m/h。钻具有憋跳现象，泥浆返出发现有石英砂。证明开窗点附近存在岩性较硬的夹层（铣锥开窗进尺机械钻速见表2，返出岩屑见图5、图6）。

表2 铣锥开窗进尺机械钻速表

图5 开窗后牙轮钻进1m返出的岩屑（先后顺序由左至右）

图6 开窗后牙轮钻进2m返出的岩屑（地层岩性灰白色灰岩）

（1）本次开窗使用∅216mm 铣锥4 支，∅165mm 铣锥1 支。耗时较长累计开窗用时72.5h（含∅165 铣锥7h），开窗进尺5.0m（不含∅165mm 铣锥钻领眼1.1m），平均机械钻速0.069m/h。

（2）尝试了∅165mm 铣锥钻领眼后再扩眼的提速方法，效果较好。∅165mm 铣锥钻领眼1.1m，用时7h。随后下入的铣锥开窗进尺0.7m，用时5.5h，平均机械钻速0.127m/h，相对第一、第二、第三趟铣锥平均机械钻速明显加快。

（3）本次开窗速度慢的主要原因为地层原因。每口井的开窗作业时效都存在差异，导致这个差异的主要因素，有以下5点：①斜向器斜面的硬度及其硬面的厚度差异。②铣锥硬质合金块的硬脆性及其焊接强度的差异。③套管壁厚及其硬度的差异。④管外水泥环强度的差异。⑤地层岩性的差异。

从本口井施工的过程和现象看，铣锥冠部进入地层后速度变慢，说明因素①、②、④的影响较小，那么影响较大的就应当是套管的硬度和地层的岩性。套管的硬度按标准一般在布氏硬度HB240 以下，最低的达到HB190，最高的也有高于HB260 的。若套管硬度高于HB260时，那么开窗的时效就会低（同批套管热轧时的最初和最后容易出现高硬度管，但出厂时基本上头、尾检出）也就是说，套管硬度高于HB260的，有这种可能，但几率较小。但从本井出井铣锥磨损程度看，这根套管的硬度即使没达到HB260，但依然很高的（两个厂家的铣锥磨损程度）。另外，该井开窗段虽然只有500多米，但两个厂家的铣锥对其破岩的效率均较低，特别是外购的铣锥，铣锥头部增加了圆柱齿，破岩效率依旧较低，更加证明了该地层是影响开窗磨铣进尺速度慢的主要原因。后期牙轮钻头钻进，527.36～528.36m井段，机械钻速0.77m/h，钻具有憋跳现象，泥浆返出发现有石英砂，证明开窗点附近存在岩性较硬的夹层。

（4）优选磨铣工具。现有铣锥磨铣套管的效率较高，但破岩效率较低。急需对现有铣锥改进升级，使其具备较高的磨铣套管效率同时具有较高的破岩效率。