5?"套管內(nèi)徑向鉆孔用套管開窗鉆頭研制

摘要：套管內(nèi)徑向鉆孔鉆井技術(shù)能使老井復活，大幅提高油井產(chǎn)量和原油采收率，降低鉆井成本，是油田老井改造、油藏挖潛和增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的有效手段，尤其適合于薄油層、稠油、低滲透等非常規(guī)油藏的開發(fā)。套管內(nèi)徑向鉆孔鉆井技術(shù)主要包括套管開窗鉆孔和高壓水力射孔兩大核心技術(shù)。其中套管開窗鉆孔是現(xiàn)場施工中最關(guān)鍵的第一步。最近，國內(nèi)科研人員對51/2"套管內(nèi)徑向鉆孔鉆井技術(shù)進行了深入研究，研制出了與之配套的工具和開窗鉆頭。其中在套管開窗鉆孔技術(shù)方面，進行了大量的室內(nèi)鉆孔實驗，研制出了最適合的開窗鉆頭。

關(guān)鍵詞：套管內(nèi)徑向鉆孔鉆井技術(shù)；套管開窗；水力噴射鉆進，開窗鉆頭

中途分類號：TE242.4 文獻標識碼：A 文章編碼：1674-3520（2014）-02-00208-02

套管內(nèi)徑向鉆孔鉆井技術(shù)是近年來國內(nèi)外興起的一項鉆井新技術(shù)，是油田老井改造、油藏挖潛和增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的有效手段之一，尤其適合于薄油層、稠油、低滲透等非常規(guī)油藏的開發(fā)。它的工作原理是使用開窗鉆頭直接對油層套管進行徑向開窗鉆孔，之后使用自進式高壓噴頭通過開窗孔進入油層進行高壓水力射孔，最終在油層內(nèi)噴射出多個直徑Ф30mm～Ф50mm，長度80m～100m的微小孔眼（如下圖所示）。利用套管內(nèi)徑向鉆孔鉆井技術(shù)對老油井進行技術(shù)改造，可以解除近井污染帶、實現(xiàn)油層解堵，使老井復活。通過徑向鉆孔，可以有效增大油層的泄油面積，大幅提高油井產(chǎn)量和原油采收率。另外，利用該技術(shù)對注水井進行技術(shù)改造，可以實現(xiàn)油層定向注水，降低注水壓力，提高注水效果。與常規(guī)的側(cè)鉆水平井相比，套管內(nèi)徑向鉆孔鉆井技術(shù)具有鉆井成本低、見效快、周期短等優(yōu)點，另外，由于在高壓噴射施工過程中全部采用清水，與常規(guī)側(cè)鉆井采用泥漿鉆井相比，它不會對油層造成任何污染損害。

套管內(nèi)徑向鉆孔鉆井技術(shù)主要包括套管開窗鉆孔和高壓水力射孔兩大核心技術(shù)。只有開窗鉆頭順利在套管上由內(nèi)向外鉆出規(guī)則的孔眼，自進式高壓噴頭才能順利穿過套管進入油層進行高壓水里射孔，因此套管開窗鉆孔是現(xiàn)場施工中最關(guān)鍵的第一步。國內(nèi)科研人員對51/2"套管內(nèi)徑向鉆孔鉆井技術(shù)進行了深入研究，試制了多種材料、多種樣式的開窗鉆頭（包括工具鋼鉆頭、硬質(zhì)合金鉆頭等），并進行了大量的鉆孔試驗，研制出了最適合51/2"套管內(nèi)徑向鉆孔的開窗鉆頭。

一、工具鋼開窗鉆頭研制

科研人員共設(shè)計了的三種樣式的工具鋼開窗鉆頭（如圖1所示），其中1號鉆頭為普通工具鋼鉆頭，2號鉆頭為工具鋼锪鉆，3號鉆頭為工具鋼球形銑削鉆頭。

為測試研制的工具鋼鉆頭在5?"套管內(nèi)進行徑向鉆孔的能力，把鉆頭單獨安裝在一臺鉆床上，使用鉆床進行了鉆孔試驗，室內(nèi)試驗如圖 2所示，試驗結(jié)果如表1所示。

二、硬質(zhì)合金開窗鉆頭研制

科研人員根據(jù)工具鋼鉆頭套管內(nèi)徑向鉆孔試驗情況，研制了切削刃強度更高的硬質(zhì)合金開窗鉆頭。

1、雙切削刃硬質(zhì)合金鉆頭

科研人員共研制了5只雙切削刃硬質(zhì)合金開窗鉆頭，如圖3所示。5只鉆頭分別具有不同的內(nèi)錐角，切削刀翼具有不同的前后角，每個鉆頭都鑲嵌了扶正硬質(zhì)合金保徑來保證鉆孔的深度和方向，這批鉆頭鉆孔試驗結(jié)果見表2。

2、四切削刃硬質(zhì)合金磨銑鉆頭研制

總結(jié)雙切削刃硬質(zhì)合金鉆頭的鉆孔試驗結(jié)果，導致開窗鉆頭卡鉆的原因主要是鉆頭的兩個切削刃切削不穩(wěn)定導致的。為了獲得更加穩(wěn)定的切削性能，確保開窗鉆孔時不發(fā)生卡鉆現(xiàn)象，科研人員研制了四切削刃硬質(zhì)合金鉆頭，如圖4所示。試驗時51/2"套管鋼級為N80，壁厚9.17mm，用時30min成功鉆穿套管，鉆孔過程順利，未出現(xiàn)卡鉆現(xiàn)象，試驗情況見圖5。

三、結(jié)論

通過各種鉆頭的套管內(nèi)徑向鉆孔試驗和數(shù)據(jù)對比分析，四切削刃硬質(zhì)合金開窗鉆頭鉆孔穩(wěn)定性高、速度快，最能滿足套管內(nèi)徑向鉆孔施工中套管開窗鉆孔的要求。

參考文獻

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作者簡介：姓名：韓通 ，性別：男 ，出生年月：1981年11月6日，籍貫：山東鄒平，職務職稱：長江大學2010級鉆井工程專業(yè)工程碩士。研究方向：石油鉆井井下工具研制及推廣應用