套管開(kāi)窗側(cè)鉆技術(shù)

套管開(kāi)窗側(cè)鉆技術(shù)●套管側(cè)鉆技術(shù)概述●套管側(cè)鉆●側(cè)鉆設(shè)備●開(kāi)窗位置的確定●套管開(kāi)窗側(cè)鉆步驟●變向器開(kāi)窗法作業(yè)●截?cái)嗍教坠荛_(kāi)窗法作業(yè)●定向側(cè)鉆的鉆進(jìn)安全措施8/27/2023定向鉆井技術(shù)一、套管側(cè)鉆技術(shù)概述1、油氣井側(cè)鉆的意義（1）當(dāng)油田勘探開(kāi)發(fā)進(jìn)入中后期階段，通過(guò)工程技術(shù)措施來(lái)挖掘剩余油氣層的潛力，達(dá)到提高老井采收率的目的。（2）解決部分“死井復(fù)活”的問(wèn)題。（3）側(cè)鉆井技術(shù)在提高老油田采收率方面具有投資少、成效大、見(jiàn)效快的優(yōu)點(diǎn)。8/27/2023定向鉆井技術(shù)油氣水井側(cè)鉆在開(kāi)發(fā)區(qū)利用原井眼，完善并保持了部分井網(wǎng)，可減少打部分調(diào)整井。在開(kāi)發(fā)區(qū)利用原井眼，可利用油氣水井側(cè)鉆加深層位，獲取新的油氣流。通過(guò)油氣水井側(cè)鉆，使部分停產(chǎn)井恢復(fù)生產(chǎn)，提高油氣水井利用率及開(kāi)發(fā)效果。側(cè)鉆作為井下作業(yè)大修主要工藝措施，有利于老區(qū)改造挖潛，提高井下作業(yè)工藝技術(shù)水平。2、側(cè)鉆作用8/27/2023定向鉆井技術(shù)適應(yīng)井別及井徑油井、氣井、注水井Ф140mm以上的套管側(cè)鉆適用范圍側(cè)鉆多底井側(cè)鉆水平井事故井側(cè)鉆油、氣田枯竭，生產(chǎn)井側(cè)鉆3、側(cè)鉆適應(yīng)范圍8/27/2023定向鉆井技術(shù)二、套管側(cè)鉆1、側(cè)鉆開(kāi)窗方法1）、變向器開(kāi)窗側(cè)鉆方法將一定技術(shù)規(guī)格的變向器送入油層套管內(nèi)預(yù)計(jì)開(kāi)窗的位置后固定，然后使用磨銑工具沿變向器斜面在油層套管上磨銑出一定形狀的窗口，再利用窗口鉆出新井眼的方法2）、截?cái)嗍剑ㄥ戙娛剑╅_(kāi)窗側(cè)鉆方法采用擴(kuò)張式套管磨鞋在預(yù)訂井段磨銑、切割套管，將套管磨掉一段（20~30m)達(dá)到開(kāi)窗目的后，再進(jìn)行側(cè)鉆。8/27/2023定向鉆井技術(shù)3）變向器開(kāi)窗方法和截?cái)嗍介_(kāi)窗方法優(yōu)缺點(diǎn)比較變向器開(kāi)窗截?cái)嗍教坠荛_(kāi)窗優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)1、作業(yè)時(shí)間段2、套管切削量小3、變向器斜面一般為2.5°-4°，易鉆出新井眼1、下井工具多，費(fèi)用高；2、窗口若造型不好，影響下一步起鉆；3、需要陀螺儀定向1、下井工具簡(jiǎn)單2、工具費(fèi)用較低3、井下作業(yè)可靠性高，受原井套管磨損、腐蝕的影響小1、套管磨銑時(shí)間、定向作業(yè)時(shí)間較長(zhǎng)；2、套管切削量大，容易在鉆桿上形成“糖葫蘆”而卡鉆8/27/2023定向鉆井技術(shù)4)側(cè)鉆開(kāi)窗方法分類(lèi)：定向側(cè)鉆、普通側(cè)鉆2、側(cè)鉆井井眼軌跡類(lèi)型（1）、直徑段—增斜段—穩(wěn)斜段（2）、直徑段—圓弧段—水平段1-直徑段；2-造斜段；3-穩(wěn)斜段；4-圓弧段；5-水平段側(cè)鉆井經(jīng)驗(yàn)軌道類(lèi)型8/27/2023定向鉆井技術(shù)三、側(cè)鉆設(shè)備和工具1、常用鉆機(jī)小型石油鉆機(jī)和車(chē)裝鉆、修兩種美國(guó)65-B型車(chē)裝鉆機(jī)8/27/2023定向鉆井技術(shù)

（1）、變向器是一個(gè)帶一定斜面，具有一定強(qiáng)度和一定幾何形狀的圓柱體，是開(kāi)窗側(cè)鉆的關(guān)鍵工具，在側(cè)鉆過(guò)程中起到造斜、導(dǎo)斜和定向的作用。目前現(xiàn)場(chǎng)使用的變向器斷面形狀有平面和弧面兩種，如圖：變向器斷面形狀示意圖2、變向器8/27/2023定向鉆井技術(shù)（1）、變向器頂部厚度變向器頂部厚度是保證開(kāi)窗有效長(zhǎng)度的依據(jù)。如果厚度過(guò)大，開(kāi)窗后在窗口處易形成死臺(tái)階，這個(gè)死臺(tái)階會(huì)影響井眼軌跡的控制、影響裸眼鉆進(jìn)質(zhì)量及起下鉆時(shí)會(huì)嚴(yán)重磨損鉆具；厚度過(guò)小，則開(kāi)窗后變向器的強(qiáng)度降低，在起下鉆時(shí)容易碰彎其頂部而減少開(kāi)窗的有效長(zhǎng)度。變向器頂部厚度可按下面的公式確定

h=(D+1.5d1)-d式中h—變向器頂部長(zhǎng)度，mm;D—套管內(nèi)徑，mm；

d—銑鞋最大直徑，mm；

d1—套管壁厚，mm。8/27/2023定向鉆井技術(shù)常用的變向器（2）變向器的斜面長(zhǎng)度及角度在直徑140~215mm的套管內(nèi)側(cè)鉆，斜面長(zhǎng)度一般選擇2~4m為宜,變向器頂部角度以2.5°~4°為宜。液壓固定式定斜器地錨固定式定斜器封隔器固定式定斜器插管式定斜器插桿式定斜器（3）8/27/2023定向鉆井技術(shù)3、開(kāi)窗磨銑工具上部均為標(biāo)準(zhǔn)石油螺紋接頭，主體部分為硬質(zhì)合金塊焊接或粘結(jié)在鋼體上，也有用碳化鎢焊成。不同的工具類(lèi)型基本要求是相伺的，即開(kāi)窗速度快，耐磨性好，幾何形狀利于切削、磨銑，磨銑負(fù)荷小，便于排屑，不易卡鉆。

啟動(dòng)銑開(kāi)窗銑鞋西瓜銑8/27/2023定向鉆井技術(shù)管柱銑銑錐復(fù)式錐銑單式椎銑截?cái)嗄バ苤娿婂F復(fù)式錐銑單式椎銑截?cái)嗄バ?/27/2023定向鉆井技術(shù)擴(kuò)張式套管磨鞋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)：（1）磨鞋上有六個(gè)刀片，可同時(shí)伸出切割或磨銑；（2）采用水力活塞結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)有切斷報(bào)告裝置；（3）鍛銑器下部增設(shè)扶正器，保證了磨銑工作的平穩(wěn)；（4）切削元件為新型合金鋼，設(shè)計(jì)有斷屑槽和刃前角；（5）刀片鋼體設(shè)計(jì)獨(dú)特，焊接有可靠的刀片、活塞和磨鞋體擴(kuò)張式套管磨鞋8/27/2023定向鉆井技術(shù)四、開(kāi)窗位置的確定在側(cè)鉆施工過(guò)程中如何保證達(dá)到側(cè)鉆目的，選擇側(cè)鉆方方法、確定窗口位置至關(guān)重要，這是側(cè)鉆的基礎(chǔ)。選擇是否恰當(dāng)，對(duì)側(cè)鉆成敗影響較大。

1、資料的準(zhǔn)備

（1）原井井史；

（2）原井套管記錄；

（3）原井固井質(zhì)量曲線(xiàn)；

（4）地質(zhì)分層及巖性描述；

（5）原井陀螺測(cè)斜數(shù)據(jù)；

（6）側(cè)鉆井地質(zhì)設(shè)計(jì)書(shū)；

（7）側(cè)鉆井所在區(qū)塊的地質(zhì)構(gòu)造圖；

（8）側(cè)鉆井周?chē)牟季畧D及鉆井軌跡圖。8/27/2023定向鉆井技術(shù)2、套管開(kāi)窗側(cè)鉆方法的優(yōu)選

開(kāi)窗是側(cè)鉆中的重要工序，而窗口質(zhì)量是保證下步工序及整個(gè)側(cè)鉆施工的關(guān)鍵因素。窗口的形成根據(jù)開(kāi)窗工具的不同可分為兩類(lèi)。優(yōu)選出側(cè)鉆方法地層特點(diǎn)原井眼情況工具的側(cè)鉆能力地質(zhì)要求開(kāi)窗方式的選擇8/27/2023定向鉆井技術(shù)底層硬側(cè)鉆困難側(cè)鉆點(diǎn)可選范圍小井下情況復(fù)雜固井質(zhì)量較好變向器開(kāi)窗側(cè)鉆方式井眼井斜角較套管不宜鍛銑其他情況套管截?cái)嗍介_(kāi)窗側(cè)鉆方式底層硬側(cè)鉆困難底層硬側(cè)鉆點(diǎn)可選范圍小側(cè)鉆困難底層硬固井質(zhì)量較好側(cè)鉆點(diǎn)可選范圍小側(cè)鉆困難底層硬井下情況復(fù)雜固井質(zhì)量較好側(cè)鉆點(diǎn)可選范圍小側(cè)鉆困難底層硬套管不宜鍛銑井下情況復(fù)雜固井質(zhì)量較好側(cè)鉆點(diǎn)可選范圍小側(cè)鉆困難底層硬套管不宜鍛銑井下情況復(fù)雜固井質(zhì)量較好側(cè)鉆點(diǎn)可選范圍小側(cè)鉆困難底層硬井眼井斜角較大套管不宜鍛銑井下情況復(fù)雜固井質(zhì)量較好側(cè)鉆點(diǎn)可選范圍小側(cè)鉆困難底層硬其他情況井眼井斜角較大其他情況套管不宜鍛銑井眼井斜角較大其他情況井下情況復(fù)雜套管不宜鍛銑井眼井斜角較大其他情況固井質(zhì)量較好井下情況復(fù)雜套管不宜鍛銑井眼井斜角較大其他情況側(cè)鉆點(diǎn)可選范圍小固井質(zhì)量較好井下情況復(fù)雜套管不宜鍛銑井眼井斜角較大其他情況側(cè)鉆困難側(cè)鉆點(diǎn)可選范圍小固井質(zhì)量較好井下情況復(fù)雜套管不宜鍛銑井眼井斜角較大其他情況底層硬側(cè)鉆困難側(cè)鉆點(diǎn)可選范圍小固井質(zhì)量較好井下情況復(fù)雜套管不宜鍛銑井眼井斜角較大其他情況底層硬側(cè)鉆困難側(cè)鉆點(diǎn)可選范圍小固井質(zhì)量較好井下情況復(fù)雜套管不宜鍛銑井眼井斜角較大其他情況變向器開(kāi)窗側(cè)鉆方式底層硬側(cè)鉆困難側(cè)鉆點(diǎn)可選范圍小固井質(zhì)量較好井下情況復(fù)雜套管不宜鍛銑井眼井斜角較大其他情況套管截?cái)嗍介_(kāi)窗側(cè)鉆方式變向器開(kāi)窗側(cè)鉆方式底層硬側(cè)鉆困難側(cè)鉆點(diǎn)可選范圍小固井質(zhì)量較好井下情況復(fù)雜套管不宜鍛銑井眼井斜角較大其他情況套管截?cái)嗍介_(kāi)窗側(cè)鉆方式變向器開(kāi)窗側(cè)鉆方式底層硬側(cè)鉆困難側(cè)鉆點(diǎn)可選范圍小固井質(zhì)量較好井下情況復(fù)雜套管不宜鍛銑井眼井斜角較大其他情況其他情況井眼井斜角較大其他情況套管不宜鍛銑井眼井斜角較大其他情況井下情況復(fù)雜套管不宜鍛銑井眼井斜角較大其他情況固井質(zhì)量較好井下情況復(fù)雜套管不宜鍛銑井眼井斜角較大其他情況側(cè)鉆點(diǎn)可選范圍小固井質(zhì)量較好井下情況復(fù)雜套管不宜鍛銑井眼井斜角較大其他情況側(cè)鉆困難側(cè)鉆點(diǎn)可選范圍小固井質(zhì)量較好井下情況復(fù)雜套管不宜鍛銑井眼井斜角較大其他情況底層硬側(cè)鉆困難側(cè)鉆點(diǎn)可選范圍小固井質(zhì)量較好井下情況復(fù)雜套管不宜鍛銑井眼井斜角較大其他情況8/27/2023定向鉆井技術(shù)

3、開(kāi)窗位置的確定

基本原則：利于安全順利開(kāi)窗，利于裸眼鉆進(jìn)。

基本要求：（1）滿(mǎn)足井眼軌跡控制的要求（2）避開(kāi)原井套管接箍和套管扶正器（3）應(yīng)有利于鉆井、采油和井下作業(yè)（4）遠(yuǎn)離事故井段或套損井段以上30m左右，以利于有一定水平位移而避開(kāi)原井眼

（5）窗口以上上部套管應(yīng)完好，無(wú)變形、漏失、破裂現(xiàn)象，以利于側(cè)鉆施工和完井工作順利進(jìn)行、確保側(cè)鉆成功8/27/2023定向鉆井技術(shù)（6）窗口應(yīng)選擇在固井質(zhì)量好、井斜小的井段，盡量避開(kāi)易塌、易漏、地層傾角大的地層。

（7）對(duì)于出砂嚴(yán)重、竄漏和套管破裂在射孔井段或射孔井段底部需側(cè)鉆的油水井，在開(kāi)窗窗口的位置選定時(shí)，要綜合考慮側(cè)鉆效果。一般為保證側(cè)鉆質(zhì)量，開(kāi)窗位置均選在射孔井段以上。

窗口選擇在上述原則初定的基礎(chǔ)上，必須進(jìn)行嚴(yán)格的通井和上部套管試壓。通過(guò)井史與測(cè)井資料的對(duì)比，在滿(mǎn)足方位、水平位移、造斜點(diǎn)、井眼曲率等綜合參數(shù)的同時(shí)，最大限度的實(shí)現(xiàn)側(cè)鉆目的，及時(shí)修正窗口位置，使側(cè)鉆工作建立在良好的基礎(chǔ)上。8/27/2023定向鉆井技術(shù)五、套管開(kāi)窗側(cè)鉆步驟全井刮管、通井側(cè)鉆整修窗口加長(zhǎng)窗口套管開(kāi)窗施工查閱套管記錄，核實(shí)套管尺寸和重量，選擇合適的開(kāi)窗工具，下入井內(nèi)；進(jìn)行全井井身測(cè)量、計(jì)算，設(shè)計(jì)側(cè)鉆井的井眼軌道方案，選取開(kāi)窗的位置檢測(cè)水泥膠結(jié)質(zhì)量，在固井質(zhì)量不合格處嬰擠注水泥漿重新封隔確定套管開(kāi)窗側(cè)鉆方法進(jìn)行磁性測(cè)井，確定接箍位置；8/27/2023定向鉆井技術(shù)六、變向器開(kāi)窗法作業(yè)下封隔器坐變向器磨銑如右圖（a）(b)：ab(a)(b)8/27/2023定向鉆井技術(shù)●修整窗口●加長(zhǎng)窗口●試鉆側(cè)鉆窗口1-修理后的窗口2-銑鞋開(kāi)始磨銑的位置3-原井眼套管4-修理前的下窗口5-修理后的下窗口8/27/2023定向鉆井技術(shù)●正常定向鉆進(jìn)●穩(wěn)斜鉆進(jìn)●側(cè)鉆井完井●鉆具組合通過(guò)窗口的注意事項(xiàng)(c)(d)(e)8/27/2023定向鉆井技術(shù)七、截?cái)嗍教坠荛_(kāi)窗法作業(yè)開(kāi)窗前的準(zhǔn)備擴(kuò)張式套管鞋入井的檢查開(kāi)窗注水泥漿測(cè)鉆開(kāi)窗的注意要求（進(jìn)出鐵屑的形狀，主要參數(shù)翻出鐵屑量少，套管偏磨，擴(kuò)張式套管磨鞋起不出，擴(kuò)張式套管磨鞋刀片的更換與保養(yǎng)）截?cái)嗍教坠荛_(kāi)窗法示意圖8/27/2023定向鉆井技術(shù)八、開(kāi)窗后側(cè)鉆井的井眼軌跡控制（1）影響井眼軌跡的因素

a、地質(zhì)因素；

b、巖石可鉆性及其各向異性、地應(yīng)力以及地面傾角和傾向；

c、鉆具組合、鉆井參數(shù)；

d、鉆頭類(lèi)型及與地層的相互作用等。8/27/2023定向鉆井技術(shù)（2）、井眼軌跡控制方法及有關(guān)事項(xiàng)

井眼軌跡控制方法基本與常規(guī)定向井井眼軌跡的控制方法一致，但還應(yīng)結(jié)合地質(zhì)因素注意以下幾點(diǎn)：

a、軟硬交互地層的傾角越大，硬地層越薄，交互越多。則井斜增長(zhǎng)率與方位變化率越大。

b、自然造斜傾角不能大于地層傾角。傾角大于60°時(shí)，井斜沿斜面傾斜；小于60°時(shí)垂直于斜面傾斜。

c、在易坍塌地層與巖性單一地層，井眼傾角變化較小。

d、地層由軟