套管開窗側鉆技術

套管開窗側鉆技術●套管側鉆技術概述●套管側鉆●側鉆設備●開窗位置的確定●套管開窗側鉆步驟●變向器開窗法作業●截斷式套管開窗法作業●定向側鉆的鉆進安全措施8/27/2023定向鉆井技術一、套管側鉆技術概述1、油氣井側鉆的意義（1）當油田勘探開發進入中后期階段，通過工程技術措施來挖掘剩余油氣層的潛力，達到提高老井采收率的目的。（2）解決部分“死井復活”的問題。（3）側鉆井技術在提高老油田采收率方面具有投資少、成效大、見效快的優點。8/27/2023定向鉆井技術油氣水井側鉆在開發區利用原井眼，完善并保持了部分井網，可減少打部分調整井。在開發區利用原井眼，可利用油氣水井側鉆加深層位，獲取新的油氣流。通過油氣水井側鉆，使部分停產井恢復生產，提高油氣水井利用率及開發效果。側鉆作為井下作業大修主要工藝措施，有利于老區改造挖潛，提高井下作業工藝技術水平。2、側鉆作用8/27/2023定向鉆井技術適應井別及井徑油井、氣井、注水井Ф140mm以上的套管側鉆適用范圍側鉆多底井側鉆水平井事故井側鉆油、氣田枯竭，生產井側鉆3、側鉆適應范圍8/27/2023定向鉆井技術二、套管側鉆1、側鉆開窗方法1）、變向器開窗側鉆方法將一定技術規格的變向器送入油層套管內預計開窗的位置后固定，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）、截斷式（鍛銑式）開窗側鉆方法采用擴張式套管磨鞋在預訂井段磨銑、切割套管，將套管磨掉一段（20~30m)達到開窗目的后，再進行側鉆。8/27/2023定向鉆井技術3）變向器開窗方法和截斷式開窗方法優缺點比較變向器開窗截斷式套管開窗優點缺點優點缺點1、作業時間段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、下井工具簡單2、工具費用較低3、井下作業可靠性高，受原井套管磨損、腐蝕的影響小1、套管磨銑時間、定向作業時間較長；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4)側鉆開窗方法分類：定向側鉆、普通側鉆2、側鉆井井眼軌跡類型（1）、直徑段—增斜段—穩斜段（2）、直徑段—圓弧段—水平段1-直徑段；2-造斜段；3-穩斜段；4-圓弧段；5-水平段側鉆井經驗軌道類型8/27/2023定向鉆井技術三、側鉆設備和工具1、常用鉆機小型石油鉆機和車裝鉆、修兩種美國65-B型車裝鉆機8/27/2023定向鉆井技術

（1）、變向器是一個帶一定斜面，具有一定強度和一定幾何形狀的圓柱體，是開窗側鉆的關鍵工具，在側鉆過程中起到造斜、導斜和定向的作用。目前現場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（1）、變向器頂部厚度變向器頂部厚度是保證開窗有效長度的依據。如果厚度過大，開窗后在窗口處易形成死臺階，這個死臺階會影響井眼軌跡的控制、影響裸眼鉆進質量及起下鉆時會嚴重磨損鉆具；厚度過小，則開窗后變向器的強度降低，在起下鉆時容易碰彎其頂部而減少開窗的有效長度。變向器頂部厚度可按下面的公式確定

h=(D+1.5d1)-d式中h—變向器頂部長度，mm;D—套管內徑，mm；

d—銑鞋最大直徑，mm；

d1—套管壁厚，mm。8/27/2023定向鉆井技術常用的變向器（2）變向器的斜面長度及角度在直徑140~215mm的套管內側鉆，斜面長度一般選擇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3、開窗磨銑工具上部均為標準石油螺紋接頭，主體部分為硬質合金塊焊接或粘結在鋼體上，也有用碳化鎢焊成。不同的工具類型基本要求是相伺的，即開窗速度快，耐磨性好，幾何形狀利于切削、磨銑，磨銑負荷小，便于排屑，不易卡鉆。

啟動銑開窗銑鞋西瓜銑8/27/2023定向鉆井技術管柱銑銑錐復式錐銑單式椎銑截斷磨鞋管柱銑銑錐復式錐銑單式椎銑截斷磨鞋8/27/2023定向鉆井技術擴張式套管磨鞋的結構設計特點：（1）磨鞋上有六個刀片，可同時伸出切割或磨銑；（2）采用水力活塞結構，設計有切斷報告裝置；（3）鍛銑器下部增設扶正器，保證了磨銑工作的平穩；（4）切削元件為新型合金鋼，設計有斷屑槽和刃前角；（5）刀片鋼體設計獨特，焊接有可靠的刀片、活塞和磨鞋體擴張式套管磨鞋8/27/2023定向鉆井技術四、開窗位置的確定在側鉆施工過程中如何保證達到側鉆目的，選擇側鉆方方法、確定窗口位置至關重要，這是側鉆的基礎。選擇是否恰當，對側鉆成敗影響較大。

1、資料的準備

（1）原井井史；

（2）原井套管記錄；

（3）原井固井質量曲線；

（4）地質分層及巖性描述；

（5）原井陀螺測斜數據；

（6）側鉆井地質設計書；

（7）側鉆井所在區塊的地質構造圖；

（8）側鉆井周圍的布井圖及鉆井軌跡圖。8/27/2023定向鉆井技術2、套管開窗側鉆方法的優選

開窗是側鉆中的重要工序，而窗口質量是保證下步工序及整個側鉆施工的關鍵因素。窗口的形成根據開窗工具的不同可分為兩類。優選出側鉆方法地層特點原井眼情況工具的側鉆能力地質要求開窗方式的選擇8/27/2023定向鉆井技術底層硬側鉆困難側鉆點可選范圍小井下情況復雜固井質量較好變向器開窗側鉆方式井眼井斜角較套管不宜鍛銑其他情況套管截斷式開窗側鉆方式底層硬側鉆困難底層硬側鉆點可選范圍小側鉆困難底層硬固井質量較好側鉆點可選范圍小側鉆困難底層硬井下情況復雜固井質量較好側鉆點可選范圍小側鉆困難底層硬套管不宜鍛銑井下情況復雜固井質量較好側鉆點可選范圍小側鉆困難底層硬套管不宜鍛銑井下情況復雜固井質量較好側鉆點可選范圍小側鉆困難底層硬井眼井斜角較大套管不宜鍛銑井下情況復雜固井質量較好側鉆點可選范圍小側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雜套管不宜鍛銑井眼井斜角較大其他情況固井質量較好井下情況復雜套管不宜鍛銑井眼井斜角較大其他情況側鉆點可選范圍小固井質量較好井下情況復雜套管不宜鍛銑井眼井斜角較大其他情況側鉆困難側鉆點可選范圍小固井質量較好井下情況復雜套管不宜鍛銑井眼井斜角較大其他情況底層硬側鉆困難側鉆點可選范圍小固井質量較好井下情況復雜套管不宜鍛銑井眼井斜角較大其他情況底層硬側鉆困難側鉆點可選范圍小固井質量較好井下情況復雜套管不宜鍛銑井眼井斜角較大其他情況變向器開窗側鉆方式底層硬側鉆困難側鉆點可選范圍小固井質量較好井下情況復雜套管不宜鍛銑井眼井斜角較大其他情況套管截斷式開窗側鉆方式變向器開窗側鉆方式底層硬側鉆困難側鉆點可選范圍小固井質量較好井下情況復雜套管不宜鍛銑井眼井斜角較大其他情況套管截斷式開窗側鉆方式變向器開窗側鉆方式底層硬側鉆困難側鉆點可選范圍小固井質量較好井下情況復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雜套管不宜鍛銑井眼井斜角較大其他情況固井質量較好井下情況復雜套管不宜鍛銑井眼井斜角較大其他情況側鉆點可選范圍小固井質量較好井下情況復雜套管不宜鍛銑井眼井斜角較大其他情況側鉆困難側鉆點可選范圍小固井質量較好井下情況復雜套管不宜鍛銑井眼井斜角較大其他情況底層硬側鉆困難側鉆點可選范圍小固井質量較好井下情況復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

3、開窗位置的確定

基本原則：利于安全順利開窗，利于裸眼鉆進。

基本要求：（1）滿足井眼軌跡控制的要求（2）避開原井套管接箍和套管扶正器（3）應有利于鉆井、采油和井下作業（4）遠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原井眼

（5）窗口以上上部套管應完好，無變形、漏失、破裂現象，以利于側鉆施工和完井工作順利進行、確保側鉆成功8/27/2023定向鉆井技術（6）窗口應選擇在固井質量好、井斜小的井段，盡量避開易塌、易漏、地層傾角大的地層。

（7）對于出砂嚴重、竄漏和套管破裂在射孔井段或射孔井段底部需側鉆的油水井，在開窗窗口的位置選定時，要綜合考慮側鉆效果。一般為保證側鉆質量，開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上，必須進行嚴格的通井和上部套管試壓。通過井史與測井資料的對比，在滿足方位、水平位移、造斜點、井眼曲率等綜合參數的同時，最大限度的實現側鉆目的，及時修正窗口位置，使側鉆工作建立在良好的基礎上。8/27/2023定向鉆井技術五、套管開窗側鉆步驟全井刮管、通井側鉆整修窗口加長窗口套管開窗施工查閱套管記錄，核實套管尺寸和重量，選擇合適的開窗工具，下入井內；進行全井井身測量、計算，設計側鉆井的井眼軌道方案，選取開窗的位置檢測水泥膠結質量，在固井質量不合格處嬰擠注水泥漿重新封隔確定套管開窗側鉆方法進行磁性測井，確定接箍位置；8/27/2023定向鉆井技術六、變向器開窗法作業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●修整窗口●加長窗口●試鉆側鉆窗口1-修理后的窗口2-銑鞋開始磨銑的位置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●正常定向鉆進●穩斜鉆進●側鉆井完井●鉆具組合通過窗口的注意事項(c)(d)(e)8/27/2023定向鉆井技術七、截斷式套管開窗法作業開窗前的準備擴張式套管鞋入井的檢查開窗注水泥漿測鉆開窗的注意要求（進出鐵屑的形狀，主要參數翻出鐵屑量少，套管偏磨，擴張式套管磨鞋起不出，擴張式套管磨鞋刀片的更換與保養）截斷式套管開窗法示意圖8/27/2023定向鉆井技術八、開窗后側鉆井的井眼軌跡控制（1）影響井眼軌跡的因素

a、地質因素；

b、巖石可鉆性及其各向異性、地應力以及地面傾角和傾向；

c、鉆具組合、鉆井參數；

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

井眼軌跡控制方法基本與常規定向井井眼軌跡的控制方法一致，但還應結合地質因素注意以下幾點：

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，井斜沿斜面傾斜；小于60°時垂直于斜面傾斜。

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