開窗鉆頭復(fù)位保護(hù)技術(shù)在徑向井施工中的應(yīng)用

胡可能

（長城鉆探工程技術(shù)研究院，遼寧 盤錦 421000）

徑向水平井技術(shù)是一項新興的增產(chǎn)工藝措施，2005年由美國最早研發(fā)成功。該技術(shù)是在油氣井的油層段套管內(nèi)直接鉆出垂直于套管的小直徑水平井的技術(shù)，可在不同層位鉆多層徑向水平孔眼，為油氣井提供多條油氣通道，增加油藏中井眼的長度、擴(kuò)大泄油面積、提高采收率、改善油流動態(tài)剖面、提供重力泄油途徑、提高油氣層縱向動用程度。在稠油層該技術(shù)甚至可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的射孔，獲得較深的油氣流通道，同時避免了對地層的傷害和對套管和水泥環(huán)的破壞。由于施工周期短，成本低，在低滲油藏、老油區(qū)剩余油挖潛、煤層氣、頁巖氣開采中增產(chǎn)效果顯著，具有廣闊的市場前景。鑒于國內(nèi)在水平徑向井這一塊研究工作沒有取得突破性進(jìn)展，與此同時國內(nèi)大部分老油區(qū)已進(jìn)入開發(fā)中后期，新投入開發(fā)的低滲油氣藏采收率低，都亟需一項行之有效的增產(chǎn)措施，以提高采收率。

開窗是徑向井施工的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)是利用高壓水力驅(qū)動開窗工具，在短時間內(nèi)開窗鉆頭磨削套管實現(xiàn)開窗，從而為后續(xù)的地層鉆進(jìn)提供保障[1]。一口井有多個徑向施工孔眼，一個孔眼開窗完畢后，不需要把工具起出地面，在井筒內(nèi)對其換向，接著進(jìn)行地層鉆進(jìn)，該孔眼施工完畢后，隨即調(diào)整鉆頭位置進(jìn)行下一個孔眼的開窗。因此開窗鉆頭的完好程度決定該孔眼是否能正常開窗，對徑向井施工周期有著至關(guān)重要的影響。

1 作業(yè)原理

徑向井施工現(xiàn)場，地面高壓泵打壓的高壓流體驅(qū)動開窗鉆頭切削套管實現(xiàn)開窗。開窗完畢后，由于液位差的客觀存在，油管柱內(nèi)的靜液柱壓力高于油套環(huán)空內(nèi)的靜液柱壓力，即在開窗鉆頭兩側(cè)形成了壓差，雖然工具上有復(fù)位彈簧，但是由于壓差形成的作用力遠(yuǎn)大于復(fù)位彈簧的作用力，導(dǎo)致開窗鉆頭在徑向方向一直處于伸出狀態(tài)，未能復(fù)位。而開窗完畢后，隨之要進(jìn)行換向，開窗鉆頭需要在軸向方向上移動，形成固定長度的換向位移。但由于開窗鉆頭未能復(fù)位，徑向方向處于伸出狀態(tài)，換向時，鉆頭被套管壁磕碰，導(dǎo)致鉆頭出現(xiàn)偏斜或折斷[2]，下一個孔的開窗難以進(jìn)行，從而不得不起管更換鉆頭，再將工具下放入井。如此一來，增加了作業(yè)人員的勞動強(qiáng)度，延長了施工時間，增加了作業(yè)成本。

開窗鉆頭復(fù)位保護(hù)技術(shù)可以通過地面高壓泵改變打壓渠道，在一個孔眼開窗完畢后，改變施工工藝，通過油套環(huán)空反打使得壓差消失，促使鉆頭復(fù)位[3]，從而實現(xiàn)對鉆頭的保護(hù)，在換向過程中，避免鉆頭受損，減少不必要的起下管次數(shù)，防止井下復(fù)雜情況的發(fā)生，為徑向井的順利施工發(fā)揮了積極作用[4]。

開窗鉆頭復(fù)位保護(hù)技術(shù)是技術(shù)人員和現(xiàn)場作業(yè)人員智慧的結(jié)晶，通過現(xiàn)場的摸索，僅僅通過施工工藝的改變，即可解決以往的難題，實現(xiàn)對開窗鉆頭的保護(hù)，減少了起下管柱的次數(shù)，降低了施工人員的作業(yè)強(qiáng)度，縮短了作業(yè)時間，提高了施工效率，降低了作業(yè)成本。該技術(shù)的應(yīng)用對徑向井的發(fā)展具有極大的促進(jìn)作用。

2 應(yīng)用實例

2019年3月，機(jī)械所徑向井項目組來到位于大洼區(qū)東風(fēng)鎮(zhèn)的駕602 井施工，該井是屬于遼河油田公司勘探事業(yè)部的一口探井。該井前期施工順利，在鉆井完畢后，正常的進(jìn)行射孔和壓裂，出油效果并不理想；后甲方采納了設(shè)計人員的建議，對該井進(jìn)行徑向井作業(yè)，受甲方委托，我們項目組擬對3號層（施工井段：2 785.5-2 812.7 m，共1 層/17.2 m）實施徑向鉆孔，本次計劃施工9 孔。

3月6日，在入井前地面檢查、試驗順利后，工具和油管連接后順次入井，對施工設(shè)計1 號孔進(jìn)行施工，該孔開窗后換向進(jìn)行地層鉆進(jìn)順利。該孔施工后，進(jìn)行2 號孔開窗時，開窗泵壓顯示異常。在起出工具后，發(fā)現(xiàn)開窗鉆頭已經(jīng)嚴(yán)重偏斜，項目組分析后認(rèn)為在1 號孔換向過程中，鉆頭未復(fù)位，從而與套管發(fā)生磕碰，致使鉆頭受損。于是起管更換鉆頭，在地面試驗正常后重新下入工具。對2 號孔開窗完畢后，項目經(jīng)理決定，從油套環(huán)空打入高壓流體，持續(xù)2 min，確保開窗鉆頭復(fù)位后，再進(jìn)行換向及后續(xù)地層鉆進(jìn)，隨之在第3 孔開窗時，泵壓顯示開窗順利。這表明在第2 孔開窗完畢后，換向之前進(jìn)行反向打壓，促使了開窗鉆頭正常復(fù)位，有效地保護(hù)了鉆頭。該井后續(xù)的7 個孔都用此方法對套管開窗鉆頭進(jìn)行復(fù)位保護(hù)，施工效果良好。該井的實際施工周期比預(yù)計的施工周期提前了14 天。

3 應(yīng)用效果分析

通過實施徑向井開窗鉆頭復(fù)位保護(hù)技術(shù)，解決了以往開窗鉆頭在壓差作用下一直處于伸出狀態(tài)，換向過程中鉆頭與套管磕碰導(dǎo)致折斷或偏斜的難題，縮短了施工周期。該操作法實施后，實現(xiàn)了對開窗鉆頭的保護(hù)，開窗成功率大為提高，一次下入開窗工具，可連續(xù)在井下實現(xiàn)多個孔的開窗，省去了多次起下管柱的時間，施工效率在原來的基礎(chǔ)上提高了60%。以井深3 000 m 的井為例，單井設(shè)計9 個孔眼，以往施工需要起下管柱5 次，每次起下管柱耽誤施工時間為3 天，一口井下來，僅起下管柱更換鉆頭就需要耽誤15 天。自該操作法實施后，下入一次管柱即可完成所有孔的開窗，極大的縮短了施工周期。

4 結(jié)束語

（1）該操作法相比以往的徑向井施工工藝具有操作簡單的優(yōu)點，能夠縮短施工周期，降低作業(yè)成本。

（2）徑向井技術(shù)可能夠增大儲層泄油面積，且施工周期短、成本低，是一種有效的解堵增產(chǎn)手段[5]。

（3）在施工中，改變打壓渠道，從油套環(huán)空打入高壓射流，是消除壓差的關(guān)鍵[6]。

（4）施工前，對入井工具的地面檢查和試驗很有必要。如果在地面入井前試驗，有任何偏離常規(guī)之處，該工具不能入井。