微小井眼連續(xù)油管的側(cè)鉆開窗

許朝輝 高德利中國石油大學(xué)（北京）石油工程教育部重點實驗室

微小井眼連續(xù)油管的側(cè)鉆開窗

許朝輝 高德利中國石油大學(xué)（北京）石油工程教育部重點實驗室

頁巖氣、煤層氣等開發(fā)過程中，越來越多地應(yīng)用老井側(cè)鉆開窗的方法來開采油氣資源。將微小井眼連續(xù)油管技術(shù)和老井開窗側(cè)鉆技術(shù)結(jié)合起來，也就是應(yīng)用連續(xù)油管直接在老井開窗側(cè)鉆來對成熟油田、非常規(guī)能源進(jìn)行開發(fā)，能取得更大的效益。側(cè)鉆開窗可以使用常規(guī)鉆機(jī)，也可以使用連續(xù)油管鉆機(jī)；既可以在裸眼井中開窗側(cè)鉆，也可以在套管井中開窗側(cè)鉆。應(yīng)用連續(xù)油管對大井眼進(jìn)行開窗側(cè)鉆作業(yè)時對井眼的清洗將更加困難，要求加大鉆井液速度。用連續(xù)油管進(jìn)行傳統(tǒng)斜向器法開窗側(cè)鉆包括四個階段：油井準(zhǔn)備、準(zhǔn)備/坐定斜向器、磨銑窗口、側(cè)鉆。

微小井眼鉆井；連續(xù)油管鉆井；開窗；側(cè)鉆；工具；工藝

微小井眼連續(xù)油管鉆井技術(shù)憑借著其高效率、低成本、低污染的優(yōu)勢，越來越多地被應(yīng)用在現(xiàn)場[1]。微小井眼鉆井技術(shù)可以應(yīng)用于淺層開發(fā)井、煤層氣井、低滲透油氣井、老井重鉆和勘探井等。

近年來，隨著非常規(guī)能源的發(fā)熱潮的到來，頁巖氣，煤層氣等開發(fā)過程中，越來越多地應(yīng)用老井側(cè)鉆開窗的方法來開采油氣資源[2]。將微小井眼連續(xù)油管技術(shù)和老井開窗側(cè)鉆技術(shù)結(jié)合起來，也就是應(yīng)用連續(xù)油管直接在老井開窗側(cè)鉆，來對成熟油田、非常規(guī)能源進(jìn)行開發(fā)，能取得更大的效益。

1 開窗的方法

側(cè)鉆開窗可以使用常規(guī)鉆機(jī)，也可以使用連續(xù)油管鉆機(jī)；既可以在裸眼井中開窗側(cè)鉆，也可以在套管井中開窗側(cè)鉆。在套管井中，如果沒有生產(chǎn)油管，可以采用下常規(guī)斜向器或者其他方法開窗，也可以采用過油管的方法開窗。根據(jù)是否要將老井隔離開，既可以采用注水泥的方法，也可以采用不注水泥的方法。注水泥開窗有兩種，一種是將斜向器注水泥固定來開窗，另外一種就是采用注水泥塞控時鉆井的方法開窗。本文討論的是用常規(guī)斜向器法進(jìn)行開窗作業(yè)。

2 微小井眼開窗工藝

應(yīng)用連續(xù)油管對大井眼進(jìn)行開窗側(cè)鉆作業(yè)時對井眼的清洗將更加困難，要求加大鉆井液速度。用連續(xù)油管進(jìn)行傳統(tǒng)斜向器法開窗側(cè)鉆有四個階段：油井準(zhǔn)備、準(zhǔn)備/坐定斜向器、磨銑窗口、側(cè)鉆[3-4]。

2.1 油井準(zhǔn)備

（1）關(guān)井，拆卸采油樹，安裝壓力控制設(shè)備，對壓力控制設(shè)備進(jìn)行測試，取出采油管柱和封隔器。

（2）如果需要，用擠水泥、稠泥漿或者橋塞將當(dāng)前的生產(chǎn)井段隔離開。

（3）從井口到預(yù)期側(cè)鉆點之下至少30 m下一次套管接箍定位（CCL）和伽馬工具，對深度進(jìn)行校正,選擇合適的坐定斜向器的位置。

（4）進(jìn)行一次固井測井（CBL）或者用其他的水泥評價測井儀對側(cè)鉆點處的水泥環(huán)進(jìn)行評價。如果結(jié)果顯示水泥膠結(jié)質(zhì)量較差，試試修復(fù)擠水泥或者將側(cè)鉆點移至水泥環(huán)膠結(jié)較好的地方。

（5）下入套管井徑規(guī)對側(cè)鉆點上下各至少100英尺進(jìn)行測試。坐定斜向器的位置必須盡可能的圓。如果套管太過橢圓或者扭曲過大，錨定卡瓦將不能正確地支撐。對套管中錨定斜向器段鉸擴(kuò)以便于錨定。

（6）如果下入的斜向器沒有錨定器，就要在側(cè)鉆點處安裝一個橋塞或者水泥塞，以便斜向器的卡瓦能坐定在套管之上。如果使用水泥塞，需要對水泥塞頂部進(jìn)行修磨到側(cè)鉆深度。

2.2 準(zhǔn)備/坐定斜向器

（1）根據(jù)油井準(zhǔn)備中所測得的套管內(nèi)徑調(diào)整斜向器的卡瓦使之能匹配。

（2）組裝送入斜向器的BHA，BHA由高扭矩CT連接頭、單向閥、循環(huán)（分流）短節(jié)、脫離器、轉(zhuǎn)向器、隨鉆測量工具、馬達(dá)、柔性短節(jié)、斜向器適配器以及一個帶有錨定器的斜向器組成。

（3）進(jìn)行隨鉆測井，確定錨定器的方向（方位角）。（4）根據(jù)轉(zhuǎn)向器的轉(zhuǎn)動操作要求，轉(zhuǎn)動井下工具的方向，以確保斜向器的斜面朝向側(cè)鉆方向。

（5）在斜向器斜面轉(zhuǎn)到預(yù)定位置之后，根據(jù)卡瓦坐定所要求的值（不超過1 t）施加下坐力，將錨定器坐定在套管之內(nèi)，并上提管柱確認(rèn)錨定器與套管完全配合。

（6）剪斷連接斜向器和送入工具之間的螺釘，釋放送入工具。有的工具是利用坐定力來釋放，有的工具要求上提。

（7）取出送入工具并下入開窗磨銑工具串或者保持工具串在原位（如果工具串上帶有磨銑鞋），準(zhǔn)備開窗。

2.3 磨銑開窗

（1）在泵排量將要達(dá)到馬達(dá)所要求的排量之前，將管柱上提大約1.5 m。在泵壓穩(wěn)定之后，慢慢地下放CT直至起始銑鞋開始切入套管之中，這時會指示泵壓升高。根據(jù)安裝在BHA上的傳感器指示，也可以通過BHA振動或者WOB的增加來顯示銑鞋的狀態(tài)。

（2）使用CT開窗時需要足夠的耐心。如果WOB加的太大，也就是下放CT太快，可能會讓馬達(dá)停轉(zhuǎn)，致使銑鞋切入斜向器，或者迫使銑鞋太早銑出套管。后者會在窗口的底部形成一個凸緣，這對裸眼鉆進(jìn)的BHA將是一個隱患。時刻注意泵壓以及BHA傳感器的指示來判斷馬達(dá)的狀態(tài)。

（3）起始銑鞋銑出套管后將在地層中繼續(xù)鉆進(jìn)。隨后管柱銑或者西瓜銑將依次磨銑起始銑鞋所開出的窗口。第二個銑鞋的目的是擴(kuò)大窗口并磨銑邊緣使其光滑。

（4）繼續(xù)磨銑鉆進(jìn)，直到管柱銑或者西瓜銑銑出套管窗口并且在地層中鉆進(jìn)約5 m左右。保持耐心且要防止下放CT過快。時刻注意泵壓以及BHA傳感器的指示來判斷馬達(dá)的狀態(tài)。

（5）在窗口上來回拖動管柱數(shù)次，確保窗口光滑不留凸緣，以免給裸眼鉆進(jìn)的BHA留下隱患。

（6）取出鉆柱時開啟BHA中的分流，并且以最大的排量進(jìn)行循環(huán)。

2.4 側(cè)鉆

（1）將定向鉆井工具組合送入到窗口頂部。如果在送入過程中需要開泵，那么要將排量維持在馬達(dá)工作排量之下。

（2）慢慢地將CT下放，輕輕地與井底接觸，上提1.5 m，并將工具面轉(zhuǎn)到正確的位置。開泵達(dá)到馬達(dá)的工作要求。在泵壓穩(wěn)定之后，緩慢地下放CT（施加鉆壓WOB）直到鉆頭鉆入地層。保持正確的工具面角。

（3）按照定向井司鉆指令程序鉆造斜段。

（4）監(jiān)控顆?？刂圃O(shè)備上排除的巖屑，查看井眼清洗是否有效。定期短起下鉆到窗口位置或打入稠漿塞以促進(jìn)井眼清潔。

（5）在鉆到造斜段底部之后，盡可能地將泵的排量開到最大，將BHA取出窗口。

（6）如果允許，將鉆井液換成稠漿塞達(dá)到井底。

（7）如果BHA中含有循環(huán)短節(jié)（分流），啟動分流并將泵開至最大流速取出鉆柱；否則就將泵開到馬達(dá)啟動的最低工作排量之下。

（8）根據(jù)下一個井段的要求變換BHA。

（9）將新的鉆具組合下到窗口的頂部。如果在下入管柱的過程中要求開泵，應(yīng)該將排量開到馬達(dá)啟動的最低工作排量之下。

（10）慢慢地將CT下放，輕輕地與井底接觸，上提1.5 m，并將工具面轉(zhuǎn)到正確的位置。開泵達(dá)到馬達(dá)的工作要求。在泵壓穩(wěn)定之后，緩慢地下放CT（施加鉆壓WOB）直到鉆頭鉆入地層。

（11）按照定向井工程師發(fā)出的指令進(jìn)行鉆井作業(yè)。

（12）監(jiān)控顆?？刂圃O(shè)備上排除的巖屑，查看井眼清洗是否有效。定期短起下鉆到窗口位置或打入稠漿塞以促進(jìn)井眼清潔。

（13）繼續(xù)鉆進(jìn)直至將當(dāng)前井段鉆完或者鉆頭阻止鉆井為止。將泵盡可能保持在最高排量，將BHA提出窗口。

（14）根據(jù)需要重復(fù)6～13的步驟。

3 結(jié)語

（1）本文針對國內(nèi)成熟油田老井側(cè)鉆問題，提出了使用連續(xù)油管開窗側(cè)鉆的解決方法。針對連續(xù)油管的特性，分析了開窗過程中會碰到的難點和問題；并集成和研制了能夠適用的工具，制定了詳細(xì)的施工工藝。

（2）受小井眼的限制，開窗管柱的直徑也大幅度的受到限制，本項目中所配套的工具的設(shè)計都處于試制階段，還需經(jīng)過不斷的試驗和現(xiàn)場測試來修改和完善。

[1]陳朝偉，周英操，申瑞臣，等．微小井眼鉆井技術(shù)概況、應(yīng)用前景和關(guān)鍵技術(shù)[J]．石油鉆采工藝，2010，32（1）：5-9.

[2]李慧，黃本生，劉清友．微小井眼鉆井技術(shù)及應(yīng)用前景[J]．鉆采工藝，2008，31（2）：42-45.

[3]余福林，單代偉，劉清友，等．微小井眼技術(shù)井下工具最新進(jìn)展和思考[J]．鉆采工藝，2008，31（4）：40-43.

[4]陳立人，張永澤，龔惠娟．連續(xù)油管鉆井技術(shù)與裝備的應(yīng)用及其新進(jìn)展[J]．石油機(jī)械，2006（2）：59-63.

（欄目主持 樊韶華）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.1.053