国内侧钻井开窗工具技术现状及发展趋势

国内侧钻井开窗工具技术现状及发展趋势

徐方强

中原石油工程公司井下特种作业公司 河南濮阳 457000

摘要：国内侧钻井开窗工具技术是充分利用老井的套管在某一特定深度开窗后侧钻新井眼技术，可利用原井套管、地面设施等资源，避免了钻新井的重复投资，约能降低综合费用1/2~1/3，提高了综合经济效益，进一步完善注采井网，提高采收率。侧钻井开窗工具作为侧钻井的重要工具，一直受到钻井业界高度重视。鉴于此，文章结合笔者多年工作经验，对国内侧钻井开窗工具技术现状及发展趋势提出了一些建议，仅供参考。

关键词：国内侧钻井；开窗工具；技术现状；发展趋势

引言

国外应用表明，侧钻井技术已成为石油钻井的主要技术之一，表现出了巨大的技术优势，取得了良好的经济效益。目前，随着国内各油田进入开发中后期，侧钻井已经成为稳产的主要技术手段。而相对于常规侧钻井风险高、效率低及成本高等缺点，侧钻井形容技术凭借其经济高效的优势，为油田的开发提供了有效的技术手段。

1、背景技术

侧钻井形容工具包括铣柱、偏转器和用于井内侧钻的锚。传统的侧钻工具是两套独立的工具：导向器和铣柱。在侧钻作业中，用钻具将偏转器与给料机连接，降低到井内预定位置，并根据侧钻设计要求调整偏转器的倾斜方向，然后通过设置锚将偏转器固定在井内，然后将给料机和导向器通过旋转或拉压钻具分离，取出钻具和给料机，更换铣柱打开窗口。由于深井侧钻，每次下钻不仅作业时间长、成本高，而且劳动强度大。另外，传统锚杆锚固后，其卡瓦无法收回，导致锚杆无法回收，因此必须用磨鞋工具磨掉，既费时又费力，更不用说节约成本了。

2、国内侧钻井开窗工具技术现状分析

2.1开窗工具技术现状

目前，国产开窗工具的型号按座封方式分为：机械式、液压式。按功能分为分体式、一体化式。规格尺寸已达十多个，最大规格达133/8＂，最小规格：5＂。近几年开窗工具技术又在以下方面取得了突破：（1）一体化开窗工具。为满足深井侧钻井需要，研制成功了一体化开窗工具，在各油田得到了广泛的推广和应用，成功率达100%。（2）欠尺寸开窗工具。为适应特殊的井身结构要求，开发了结构紧凑的欠尺寸开窗工具，在厚壁套管和套变井段取得了很好的应用效果。（3）防腐开窗工具。研制开发了抗H2S腐蚀材料，经SCC试验（抗应力腐蚀试验）和HIC试验（氢气泡试验），未发现表面裂纹和氢脆裂纹。材料的主要机械性能达到了APIC-90套管标准。防腐开窗工具在四川、塔河应用较多。

2.2小井眼固井工艺技术的应用局限性分析

（1）不配套工具对小井眼固井工艺技术的运用带来阻碍。在开采小井眼矿井时，固井工艺技术对工具的要求比较严格。在运用时固井工艺时要对技术形式的变化进行考虑，旨在增强固井技术的应用效果与水平。但是在油田开采的实际过程当中护存在一些工具不配套的问题，这会对小井眼固井工艺技术的有效应用带来很大的阻碍，也会对施工人员的工程进度造成很多不良影响，不利于固井质量的有效提升。因此，施工管理人员必须要充分的认知配套施工工具，并对施工技术实施全面性的保障，最大限度的减少外来因素的影响和制约，推动固井工艺技术水平的更好发挥。（2）管壁磨损严重，增加了固井工艺技术的实施难度。小井眼开窗侧钻井固井工艺主要是在原有钻井的基础上来开设新的井眼，但是新的井眼随着时间的推移，上层套管的管壁可能会存在磨损较为严重的问题，使得套管的后续使用受到很大的影响。如果套管出现了腐蚀的问题，具有比较严重的损伤，那么会对悬挂器的正常坐挂产生非常不良的影响。

2.3开窗工具技术发展应解决的关键问题

（1）抗高温问题。（2）硬地层出窗问题。（3）防腐问题。（4）深井、高温井工具摆方位问题。

3、国内侧钻井开窗工具技术的发展建议

3.1开窗工具技术发展建议

（1）发展多功能组合式MWD一体化开窗工具。开窗工具应注重开发它的多功能性，同时保证它的性能的可靠性。也就是一套开窗工具应同时具备多个功能以适应复杂的井下环境和条件：①可循环；②密封件抗高温；③PDC/YD复合式开窗铣锥；④工具面的摆放。（2）斜向器斜面硬度的改进。斜向器所用材料是经过热处理的合金结构钢，它接近于套管的强度和硬度。为了减少套管开窗过程中铣锥对斜面的过度磨削，应提高斜向器表面硬化强度，保证铣锥顺利出窗。（3）推广使用一体化开窗技术。一体化开窗技术技术的推广应用，有利于缩短钻井周期和减低施工成本。

3.2施工技术合理、有效的运用

为了能够促进施工技术更加合理的应用，重视控制举措的逐步完善是非常有必要的。在合理、有效的运用施工技术时，可以结合施工的实际情况来选择碰压技术工艺、水泥浆工艺以及循环工艺的有效应用，从而保障小井眼开窗侧钻井固井工艺技术的更好应用。下面对相关的施工技术进行分析与研究：2.3.1碰压工艺形式的运用。有施工格局的种类比较多且特殊，如果有泵压问题产生，那么要及时的记录注射量，并对理论差进行有效的计算，并对估计工艺形式的要求进行更好、更全面的满足。当胶塞复合密封与连接时，要对胶塞碰压到位且不替空进行考虑，以此来实现可靠碰压。2.3.2水泥浆工艺的可靠应用。施工人员通过对水泥浆工艺的了解和掌握，并结合施工现状的实际状况，全面的考虑和兼顾水泥浆工艺形式的实际变化，将水泥浆工艺技术的最大化作用更好的发挥出来。2.3.3循环技术工艺的有效应用。当脱离悬挂器密封装置之后，能够对悬挂器全径的要求进行更好的实现，必须要先分析好测井仪器的有效性，以此来提升测井数据的准确性，促进施工效果的更好提升。

3.3提速关键技术

（1）井眼轨迹优化设计。根据原井眼轨迹，靶点座标、完钻垂深、工具的造斜能力，选择合适的造斜点、剖面类型和井眼曲率，利用计算机件优化设计轨迹。开窗点以上一般使用陀螺复测老井井身轨迹数据。为清除套管磁性对随钻测斜仪的影响，一般开窗成功后再加深20~30m。由于开窗井施工井段有限，在剖面设计中必须考虑此加深井段对轨迹的影响。（2）钻井液优选及性能控制。根据地层特点，通过配伍性研究，优选出适应苏北盆地地层特点的复合金属离子聚磺润滑防塌钻井液体系，具有低失水、良好的流变性及较强的抑制性和封堵性。通过润滑剂类型及加量的优选，进一步降低井下摩阻。强化现场性能维护及调节，满足井下安全快速施工的需要。正常钻进井段，加入JSR-1高效极压润滑剂，具有强抑制、强封堵且润滑性能好等特点。在实际施工中，加入0.5%~1.5%之间，摩阻降低达50%以上，很好满足了复杂井段轨迹控制要求，有效降低了复杂故障时效和控制目的层井径扩大率，提高机械钻速和电测一次成功率。

结束语

综上所术，需要对侧钻窗口修整光滑平整，为全井安全施工提供良好的基础，井眼轨迹控制尽量转盘旋转钻进，针对不同区块地层，优选钻头、螺杆，提高钻井速度，降低复杂故障时效和目的层的井径扩大率，提高电测一次成功率，再加上固井技术的配套，可以保证固井质量。

参考文献

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