侧钻的关键技术分析与研究

螺杆钻具侧钻的关键技术分析与研究
摘要:珍珠岩膨胀炉侧钻是在套损井的套损点以上选定一合适的深度,在该位置固定一个斜向器,利用斜向器的导斜和造斜作用,再运用铣锥进行侧向开窗,打开进入油层的新通道,然后进行侧向钻进,直到设计井深,最后下套管固井射孔完井或裸眼完井。结合实际需求科学合理地搭配侧钻钻具并制作待钻井眼,实现对钻的精准控制,关注每个施工细节可以有效地提升侧钻的施工效率,从而更好地服务于钻探施工。鉴于此,本文主要分析侧钻的关键技术。
关键词:侧钻;弯接头;单弯螺杆
中图分类号:TD163  文献标识码:A
1、引言
套管开窗技术是侧钻恢复(修复)施工的重要工艺技术,被广泛应用于老井复产钻井作业过程中,这是一项十分重要的工序,主要包括侧钻定位,开窗方式选择和工具仪器选用,直接影响到重钻作业能否顺利进行。
2、概述
套管开窗侧钻技术最初是在钻井,修井等施工中,应对井下复杂条件的一种工艺。侧钻是在老井的原井眼基础上在左右两侧或者同侧侧钻出一个或者两个以上的分支,需要分别兼顾老井原井眼的井眼轨迹设计和新钻井眼井段的设计。问题的难点在于如何在已经存在的老井眼轨迹基础上设计出合理的新侧钻井眼井段的井眼轨迹,以达到安全快速高效地钻达靶区的目的。测井,监测和计算技术对原井套管的预定部位进行定向开窗和侧钻新井眼,并将新井眼钻达预定产层,由此形成了优化井网,增加产量以达到预定工程质量和工程目标的一系列技术。
在水平井技术越来越成熟的今天,套管开窗侧钻水平井能够利用老井井场和上部可利用井段钻出新井直接到达目的层,也能够有效地增加油井产量。套管开窗侧钻水平井技术既能大面积地解决油田深层老井,复杂施工井和部分中浅层低产低效井连年增加的难题,又能充分利用良好老井、低产井剩余油气挖潜对难采储层的高效动用和提高采收率及降低开发成本具有很大的推广应用前景。
3、侧钻工艺技术的准备工作
3.1、井眼准备
(1)井眼准备的目的
井眼准备工作旨在使侧钻各个阶段和下尾管都能顺利进行,达到侧钻的目的并恢复油水井的产量。所以侧钻之前的井眼准备又是侧钻作业中至关重要的一个环节和首要环节。
(2)井眼准备程序及要求
1)在挤封油层侧钻之前对原油藏进行封堵的目的:首先是用水泥塞给斜向器配制精确牢固的人工井底以控制开窗侧钻位置;二是避免油水互窜而影响采注效果。2)1上部套管试压上部套管试压目的在于了解套管完好情况,为确定套管开窗位置以及下入尾管长度奠定基础,同时也为尾管固井,试压以及以后投产分采分注打下良好的基础。3)通井通井能知道套管有无变形等信息,是为了能顺利下到斜向器等工具上,选定侧钻开窗的位置及尾管下深。
3.2、开窗技术
钻井开窗工艺技术是将斜向器固定于设计井筒位置上,通过斜向器导斜作用实现开窗钻具向套管一侧打开,再通过侧钻钻具将油层钻到设计深度后,进行下人套管固井和射孔完井。
4、侧钻的关键技术
4.1、选择侧钻点
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为了钻一口井中的侧钻必须先测出钻孔的井斜。具备条件时可下入带有无磁钻铤的普通钻具中使用电子多点投测仪进行投测;无电子多点投测仪可用裸眼内常规测井仪器测得,经资料处理证实井眼实际情况。在实测钻孔井眼轨迹的基础上结合钻孔地层层位优选侧钻点。通常选取地层比较松软、钻时比较快速的层段并根据测斜数据进行待钻井眼设计。
4.2、注入水泥
按摩腰靠选择好侧钻点之后就可以根据钻孔井眼的大小和需注入水泥塞的长度来计算出所需水泥量。为了保证水泥塞硬度,一般选用42.5级普通硅酸盐水泥,水泥浆比重调至1.9g/cm3,注入孔内,高出侧钻点10m左右。候凝72h,下钻修塞到侧钻点深,静压大于10t未脱落,表明水泥塞的质量非常良好,达到了侧钻的要求。起钻具准备下侧钻。
4.3、侧钻钻具组合
侧钻钻具组合并无固定组合方式,可以根据侧钻难度进行科学合理地运用。通常当侧钻点的井斜比较大的时候,采用反抠侧钻是比较方便的;若钻到井斜不太大的孔里,如事故钻孔中避免落鱼侧钻时,钻新井眼的难度相对就大得多了。
结合实际情况,通常采用两种侧钻配合方式,一是弯接头加直螺杆钻具,二是定向直接头加单弯螺杆钻具,如1.5°弯接头加直螺杆钻具组合或直接头加1.75°或2°单弯螺杆钻具组合等。
4.4、下入侧钻钻具
不管是哪一种侧钻钻具的配合,由于角度比较大,下钻的过程并不一定十分平稳,特别是弯接头加弯螺杆的钻具配合。下井前,要保证钻孔的畅通,同时也要保证钻具水眼的洁净,井口开水泵对螺杆钻具和定向仪器进行检测,证实正常后才能下井。下钻时如遇阻力,不允许使用螺杆钻具划眼、开泵硬压等,可慢转数向、慢试。若仍不能下钻,将钻具起钻,改常规钻具通钻井,待恢复正常再进行侧钻。
4.5、摆放工具面
工具面放置前也需要澄清两个概念——安置角与反扭角。安置角就是放置工具面的角度,定向造斜、扭方位工作中,井下动力钻具开动前,工具面放置的方位,用工具面角来表达,就是放置工具面。反扭角就是在利用井下马达定向造斜或者扭方位过程中,由于动力钻具产生反扭矩,起动前工具面和起动后工具面夹角较大,反扭角始终使工具面逆时针旋转。所以安置角等于定向角加上反扭角。定向角在此和上述装置角为同一概念。由于侧钻全过程需要对动力钻具施加较小钻压,反扭角也不大,可根据钻具长度和刚度适当考虑5~10°。
钻具下钻至孔底时,若余尺很短,则宜增加一根短钻杆以使余尺超过10m,意在尽量避免侧钻时中间加一把尺子。由于侧钻时需要在中间加一把尺子将钻具抬起并下放,这一过程会引起装置角的变化,同时在下钻时也会造成好不容易钻出来的台阶坍塌,增加侧钻的时间,严重时甚至会造成侧钻的失败。
4.6、侧钻过程
(1)开窗点选择
薯类淀粉机依据侧钻原井的井型情况来确定要开窗的位置。不管是侧钻定向井还是水平井首先要考虑的因素是中靶要求是否满足;开窗的套管一定得固井质量好,不仅有利于接下来进行的开窗作业,而且对开窗以后接下来的侧钻作业起到了钻井安全的保证。
(2)打水泥塞
打水泥塞是为了堵住老井眼,给斜向器备好精确牢固的人工井底以控制侧钻的开窗部位。
(3)下斜向器
下入陀螺测斜仪确定井斜,方位角,再依据开窗方位角确定定向键的方位角。投球、小排量开泵、带球入座、泵压逐步上升10MPa、停止泵压、再开泵憋压到25MPa、稳定5min。憋压使斜向器中的高压液体从丢手接头和中心管中的传压空流入缸筒,带动活塞向下切断销钉并将卡瓦落下咬在套管内壁以达到固定目的。
(4)开窗磨铣阶段
由铣锥磨铣斜向器的顶端以上至铣锥底圆刚刚离开套管外壁。施工中需注意钻压、转速都要从小至大、从小至大,随时观测井下返屑的情况来判断进入地层的可能性。
(5)窗口修整与保护阶段
由铣锥底圆出管至铣锥完全出管。实际开启窗口存在不规则和不平滑等问题,需要对其进行修整才能将其变成标准窗口。在下钻时提下钻,井下钻具的配合穿过窗口时还要注意下放的速度,因为钻头或者扶正器极有可能会悬挂在斜向器的边缘,使斜向器旋转或者将斜向器磨坏。
4.7、新型固井配套工具研制
(1)封隔式液压式尾管挂管装置。针对侧钻井尾管固井过程中水泥下沉这一难题,研制成功封隔式液压尾管悬挂器并获国家专利。本工具密封性能良好,流道面积较大,耐高温高压,可有效地实现封隔器悬挂锚定,解封丢手等功能,既可满足一般侧钻井需求,又特别适合稠油热采井特殊需求。现场使用表明:悬挂器对防止水泥浆沉陷和改善尾管封固质量起了显着的效果。
(2)液压套管扶正器。针对常规套管扶正器无法有效地将套管放置在中间位置这一难题,液压式套管扶正器得到开发和应用。工作时液压力驱动活塞并轴向压缩扶正系统,使之径
向膨胀,强制套管向中间移动,从而形成一个均匀环形空间,可以避免水泥浆窜槽现象,利于固井质量的提高。
5、结束语
面膜仪侧钻就是为特殊工艺需要而在原井眼轨迹(直井,斜井,水平井都可以)基础上采用专用侧钻工具将钻头钻进轨迹按事先设计好的轨迹与原井眼轨迹相背离。侧钻井通常有两种类型,一种是裸眼侧钻,另一种是套管开窗侧钻。裸眼侧钻也有2种类型,即水泥回填侧钻与悬空侧钻。在通常情况下,在处理钻孔事故,设计分支钻孔和油田陈旧和低产油井等方面均需进行侧钻。由此可见,本文的研究也就显得十分的有意义。
参考文献:
[1]王洪涛,张宏阜,张瑞平等.连续管侧钻水平井关键技术及应用[C]//.2021IPPTC国际石油石化技术会议论文集.,2021:457-461.
[2]刘见通.小井眼套管开窗侧钻关键技术分析[J].内江科技,2015,36(03):56-57.

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