小井眼斜向器套管开窗技术

1、小井眼斜向器套管开窗技术高俊奎高学生刘彬钟琳(大港油田集团第一钻井工程公司)摘 要 在众多的开窗方式中，斜向器开窗以其施工安全、工艺简单、成功率高的优势成 为小井眼开窗侧钻之首选。斜向器套管开窗，即是在原井眼套管的某一位置下入并固定斜向器， 然后下入专用磨铣形成窗口的一项技术。国内外生产斜向器的厂家众多，生产的斜向器种类各式 各样，但基本原理大同小异。本文仅以通化石油工具厂生产的CT114型开窗工具为例阐述小 井眼斜向器套管开窗技术。关键词小井眼斜向器开窗技术套管开窗、小井眼侧钻钻井技术，以其良好的实用性和可观的经济效益在国内外得到了 迅速发展，它不仅可以节约上部井段大量的钻井费用和套管费用，

2、更引人注目的是可使“死 井”复活，提高单井产能和采收率，已成为油气田开发后期降低钻井成本、挖掘剩余油气资 源潜力的一种重要途径，越来越得到国内外石油工程界的重视，应用范围不断扩大。斜向器套管开窗的基本工艺流程为：开窗点的选择f井眼准备f斜向器的锚定f开窗与 修窗f试钻。1开窗点的选择套管开窗的最终目的是为了在原有套管的基础上建立侧钻开窗，为后续的侧钻钻井施工 提供安全、稳定的通道，因此开窗点的选择必须综合考虑以下几个因素。开窗点处原有套管的固井质量：套管开窗点尽量选择在固井质量较好、水泥环分布均 匀的井段，力争避开水泥窜槽、套管外无水泥的井段。因此在确定开窗点前应该参阅老井固 井声幅资料。如果

3、必须在窜槽井段开窗，那么，在开窗之前应该实施射孔、挤水泥作业。开窗点地层的岩性：开窗点应选择在岩性稳定的井段，避开易垮塌、易缩径的地层， 岩石的可钻性也应考虑，最好选择在岩石可钻性较好的井段，这样，开窗的难度就会大大降 低。窗口以上井段套管要密封良好：窗口以上井段的老井套管在以后的钻井施工中将作为 技术套管使用，外经为139.7mm的套管开窗侧钻完井后多用做悬挂套管，井下作业时要经 受高压作业，因此，必须保证开窗点以上套管能够承受较高的套管内压。所以检验套管的承 压能力是非常必要的。为后续钻井施工创造有利条件：尽可能多地选择几个开窗位置，分别对每一个开窗点模拟作出开窗后小井眼的井眼轨迹 剖面图

4、。比较剖面曲线，从中优选出钻进裸眼井段较短，钻井施工简单、安全的开窗点，作 为最佳开窗位置。图1是侧平草2井分别在井深2000m及2140m不同井深处开窗时井眼轨迹 垂直投影图，侧平草2井是一口开窗、侧钻、水平井。从图1可以看出在井深2000m处开窗 所对应的井眼轨迹(即曲线1)尽管裸眼井段有所加长(653.13m)，但靶前井段的井斜角较小， 实际施工安全、简单、易行;而曲线2所代表的第二种开窗方案，尽管裸眼井段较短(573.81m)， 但是大井斜(井斜角大于40)井段较长(438m)，实际施工难度相对较大，发生井下事故 的几率较高，因此最终选择的开窗点为2000m。闭合距(m)050100

5、150 200 250 300 350 400 450 500 550 60019001950图1侧平草2井两种开窗方案对应的井眼轨迹垂直投影图000050112222扁井直垂005 0 5 02 3 3 42 2 2 2000500222井眼准备为开窗工具的顺利下入准备通畅的井眼，是一项复杂的工作。如果老井关井时间较长， 或者从事过修井、压裂等井下作业，则井下情况就会较为复杂，老井套管有没有发生形变？ 套管是否发生破损？井眼内是否有落物？套管内壁是否有原油附着等都必须考虑到。通井、洗井作业：其目的在于检查井眼内是否有落物，是否有原油，通井钻具建议 使用光钻杆，钻具下至预计开窗点以下不少于50

6、m。然后用清水洗井。如果井眼内原油凝结， 则实施热洗作业，直至套管内原油洗净为止。试压：下入试压封隔器，对开窗点以上井段进行套管试压。打水泥塞：封固原射孔井段，按照固井要求进行打塞后的水泥候凝。如果开窗点以 上套管有破损现象，那么还应对此井段实施以封堵为目的的挤水泥作业。这样保证开窗点以 上井段满足套管试压的要求，开窗点下部井段成功封堵。刮管：运用专用的套管内径刮管器对套管内壁进行刮削，防止套管内壁有水泥或其 他物质附着。刮管器外径应稍大于即将下入的封隔器最大外径12mm，有的刮管器与通井 规是一体的，这样既起到刮管的作用又起到通井的作用，效果更好。在经过以上施工以后，开窗点以上井段套管应满足

7、下步开窗钻进的要求，即：套管无变 形，达到预计试压要求，套管内壁无附着物能保斜向器等开窗工具顺利下入，与原射孔井段 封隔开来。3斜向器的锚定通化石油工具厂生产的CT114型开窗工具由双阀封隔器、导斜器总成、铣锥三部分组 成。封隔器的下入为斜向器的就位与固定提供条件，因此封隔器的坐封必须牢固。这种型号 的开窗工具适用于139.7mm套管的开窗施工斜向器的锚定分为两个步骤：第一步，下入封 隔器；第二步，斜向器的回接。3.1封隔器坐封连接工具。图2即是双阀封隔器示意图，这种封隔器的最大外径为118mm。双阀封 隔器一旦坐封成功，就能够有效地把下部的井眼封隔开来。图2双阀封隔器示意图1一引鞋；2一下阀

8、；3一橡胶筒；4一上阀；5一防转阀；6一防转阀；7一丢手接头；8一键位接头下钻至预定坐封位置(避开套管接箍)。下钻期间要把转盘锁定，防止钻具在井内转 动。接方钻杆，注意记录钻具的悬重G。开泵，短时间循环即可。下入陀螺测斜仪，测定井斜、方位，然后根据下步施工开窗方位确定定向键方位。投球，小排量开泵(注意观察泵压，防止泵压突然上升发生憋泵)，待球入座后，泵 压逐渐升高10MPa，停泵，然后开泵憋压至20MPa，再逐渐升高至2532MPa，停泵，稳压 5min。憋压时封隔器内高压液体由丢手接头及中心管上的传压孔进入缸筒内，推动活塞下行， 剪断销钉，活塞继续下行，上推体销钉被剪断，上阀外胀，压缩橡胶筒

9、。阀外胀的同时咬住 套管内壁，实现上阀的坐封。上提钻具，使悬重上升120140kN。此时引鞋推动下阀，从下部挤压封隔器橡胶筒， 胶筒外胀紧紧挤压在套管内壁上，封隔器上下阀及防转阀紧紧锁定在套管内壁上，从而实现 坐封。缓慢下放钻具，试加压5080kN，遇阻则证明封隔器已坐封成功。上提钻具使悬重增加1020kN，然后顺旋钻具78圈，使丢手部分与封隔器脱开。起钻。将丢手部分起出。3.2斜向器的回接将斜口管鞋接头键槽与中间接头的键槽相对位置调整一致，并用电焊焊牢。连接好下井的导斜器总成。导斜器总成工具串为：斜口管鞋接头+中间接头+导斜器+ 领眼铣锥+钻具。斜向器对接总成见图3。图3导斜对接总成示意图1

10、一键销；2一锁紧螺纹；3一斜口管鞋接头；4一中间接头；5一导斜器；6一螺母回接。下钻至预定位置后，核对理论与实际方入，在保证方入正确的前提下钻具下 压2030kN，之后上提2030kN，若上提悬重增加，即实现了封隔器与斜向器的有效对接。 下钻期间要把转盘锁定，防止钻具在井内转动。对接成功后，继续下压80kN，剪断斜向器与领眼铣锥间的连接销钉。这样便完成了 斜向器的锚定。开泵，下探钻具，至遇阻1020kN时丈量方入，极为领眼铣锥(图4)起始磨铣井 深。用领眼铣锥磨铣1015cm后(钻压1015kN)，起钻。图4领眼铣锥示意图1一销钉孔；2一硬质合金块4开窗与修窗(1)下钻。钻具组合为：中118m

11、m复式铣锥+89mmDCX12根+73mm钻杆。复式铣 锥顶部焊有硬质合金，本体镶有矩形硬质刀片及柱状硬质合金块，结构简图如图5所示。复 式铣锥可以连续实现开窗与修窗作业而无须起下钻，磨铣出的窗口规则、圆滑、畅通，开窗的一次成功率高。图5复式铣锥示意图铣锥接触斜面遇阻时丈量实际方入，开泵循环钻井液，开始进入初始磨铣阶段。推荐磨铣参数：钻压：1020kN；转速：4050r/min；排量：810L/s。磨铣1.52.0m后进入骑套磨铣阶段。推荐磨铣参数：钻压：1520kN；转速：4050r/min；排量：810L/s。骑套磨铣1.01.5m后，进入出套磨铣阶段。推荐磨铣参数：钻压：2030kN；转

12、速：4050r/min；排量：810L/s。出套磨铣23m后，认真修窗，对于在钻具上提、下放过程中有遇阻、卡的地方应 作为修窗的重点，反复修窗，直至复式铣锥通过窗口的任意井段无任何阻、卡、转盘憋跳为 止。修窗完后便可起钻。推荐修窗参数：钻压：1030kN；转速：4060r/min；排量：810L/s。在开窗磨铣过程中，应时刻注意转盘扭矩的变化，防止扭矩过大引发钻具事故，送钻力 求均匀。结合振动筛处井下返出的铁屑以及岩屑颗粒的大小、数量等变化正确判断井下情况， 掌握磨铣进度，及时改变磨铣参数，在允许的前提下尽量加大泵排量，以利于铁屑的上返与 清除。磨铣开窗对钻井液的性能参数没有特别的要求。5试钻

13、试钻是在开窗、修窗完成之后检验开窗质量的一项必不可少的作业程序，也是侧钻钻进 的前提与基础。尽管试钻井段无须过长(一般1015m)，但其意义重大。推荐试钻钻具组合：118mm牙轮钻头+114mmSTAB+89mmDCX12根+73mm钻 杆。稳定器的下入能够有效地防止钻头循着老井眼环空钻进，从而为侧钻成功提供保证。由于这是开窗后钻头与稳定器第一次通过窗口，所以当钻头及稳定器通过窗口时一定要 格外小心，仔细观察指重表指针变化，如有遇阻应该上提钻具23m之后，转动钻具一个角 度，然后下探，视其效果，若仍然遇阻，则起钻，下入复式铣锥重新修窗。遇阻后切忌硬压 或强行转动转盘。推荐试钻钻进参数：钻压：1

14、030kN；转速：4060r/min；排量：810L/s。在试钻过程中，要注意观察振动筛返砂情况，从所返出的岩屑、水泥量的比例判断侧钻 情况。6几点建议掌握开窗套管的钢级、壁厚及套管内径；详细了解开窗井段的井斜、方位、水平位 移等情况。保持钻具水眼畅通，对井下钻具必须进行逐根通径，为封隔器投球坐封、测斜仪器 测斜、完井电测(指水平井)仪器的对接等提供通道。通径规外径以略大于以上所要通过仪 器最大外径12mm为准。在整个施工过程中必须作好钻具水眼内防落物工作。关键施工(如 钻具输送尾管)还要对钻具进行入井前重复通径。所有入井工具必须画草图，并测量各部分的尺寸，从外观仔细检查各种工具的性能。刮管作

15、业必须认真，如井内原油较多，则实施热洗是非常必要的，要反复循环，确 保套管内壁清洁。下入封隔器时注意控制下钻速度，下钻速度控制在20m/min以内。力求匀速下钻。 如有遇阻情况严禁硬压，防止封隔器中途坐封，造成严重后果。下入斜向器时注意控制选钻钻读，下钻速度小于20m/min。下钻操作必须平稳，严禁 下钻时的猛提、猛顿、猛刹。磨铣开窗及以后的钻进施工过程中要时刻注意把磨铣掉的铁屑及时清除，防止钻井 液中残留的铁屑被井下的MWD仪器吸附，从而造成仪器被卡。修窗过程中应反复上提下放，确保钻具过窗口畅通无阻后，才能起钻，以保证后续 施工顺利。对于小井眼开窗务必作好井口防掉工作，防止钻具与套管环空之间坠