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1、主要内容侧钻井顶驱钻井系统井眼轨迹设计及摩阻基本理论大位移井水平井分枝井套管钻井石油管工程深井钻井套管失效侧钻井及其应用林元华 联系电话：13990868902 二三年一月一、 侧钻概述二、 侧钻 工具三、 侧钻 作业工艺四、开窗侧钻水平井五、侧钻井总结内 容1 油(气)水井侧钻作用和意义一、侧钻素义和作用1、侧钻意义l油 (气)田在开采过程中，对于油藏储层构造及断块复杂，打不到目的层的垂直井;l因水淹、水窜而储量动用程度差，剩余油具有可采价值的生产井f生产过程中油层套管严重破损的停产报费井;l井下复杂事故以及为满足开发特殊需要等原因的油气水井，可以采取在生产井的某一特定深度开窗，另钻新井眼完
2、井，使油 (气)水井恢复生产，达到正常生产的目的。1 油(气)水井侧钻作用和意义一、侧钻素义和作用2、侧钻的作用1)油(气)水井侧钻在开发区利用原井眼，完善并保持了部分井网井。2)在开发区利用原井眼，可利用油(气)水井侧钻加深层位，获取新的油 (气)流。3) 使部分停产井恢复生产，提高油 (气)水井利用率及开发效果。4)侧钻作为井下作业大修主要工艺措施，有利于老区改造挖潜，有利于提高井下作业工艺技术水平。1 油(气)水井侧钻作用和意义二、套管内侧钻开窗方法及类型1、开窗方法(1)定斜器开窗侧钻方法(2)截断式开窗侧钻方法1 油(气)水井侧钻作用和意义二、套管内侧钻开窗方法及类型1、开窗方法(3
3、)其它开窗侧钻方法采用定斜器和截断式两种方法结合使用进行开窗侧钻，在特殊情况下不采用定斜器，而利用钻柱本身运动作用达到开窗侧钻目的的开窗方法。l截断式开窗：1962、H1344、百54、百乌18 、百41、百1349、8607l斜向器开窗：1063，8246、G2037（定向井）l爆炸开窗：G20541 油(气)水井侧钻作用和意义二、套管内侧钻开窗方法及类型2、侧钻井升身剖面类型(1)侧钻井定义按照油藏工程、地质及开发的需要，在油 (气)水井油层套管内一个预定的方向与深度，采用一定的工具和工艺开窗钻进后，使部分井眼与原井口垂线偏离一定距离的井身剖面称为侧钻井。1 油(气)水井侧钻作用和意义二、
4、套管内侧钻开窗方法及类型2、侧钻井升身剖面类型(2)侧钻井井身剖面类型侧钻井的井身剖面，根据剖面形状可分为两类，如图1-1所示。图1-1 侧钻井井身剖面示意图1-直井段 2-斜井段3-圆弧段 4-水平井段112 341 油(气)水井侧钻作用和意义 二、套管内侧钻开窗方法及类型 3、侧钻方式(1)定向侧钻沿设计的方位井眼轨迹钻达目的层。(2)一般侧钻对侧钻整个过程中，没有明确的方位、井斜角和水平位移要求2 侧钻适应范围一、侧钻适应井别及井径l侧钻作为油田开发中井下作业的主要工艺技术，不但适用于油井，同样适用于气井。l由于侧钻利用了部分原井眼，且侧钻后还要有利于分层开采，使得侧钻井径受到限制。所以
5、进行侧钻的井的井径应选择直径140mm以上套管为宜。2 侧钻适应范围二、侧钻适用范围l钻多底井。l侧钻水平井。2 侧钻适应范围二、侧钻适用范围l事故井侧钻:l复杂油藏，垂直井打不到目的层的生产井。2 侧钻适应范围二、侧钻适用范围l老油 (气)田枯竭，生产井侧钻:l生产井需钻开下部新的含油层系。l特殊要求需要取资料的井。1 定斜器定斜器是一个带一定斜面，具有一定强度和一定几何形状的圆柱体，是开窗侧钻的关键工具，在侧钻过程中起到造斜、导斜和定向的作用。目前使用的定斜器断面形状有平面和弧面两种，如图2-1所示。图2-1 定斜器断面示意图1 定斜器一、插杆式定斜器1、定斜器使用过程中根据油层套管内径选
6、择定斜器尺寸，所以原则上定斜器外径应小于套8-12mm。2、送斜器作用是将定斜器送至预计深度，然后利用钻具的重力剪断与定斜器连接的销钉，达到分离，并起出的目的。 1 定斜器一、插杆式定斜器3、尾部结构尾部结构的主要作用是固定定斜器。插杆式定斜器特点制造简单、加工方便、成本低、对井况适应性强。不足之处是：先注水泥，起出管柱，再送入定斜器，因此起下钻次数增加，如图2-2所示。1 定斜器二、插管式定斜器在送斜器、定斜器中间留有可以循环的通道。因此使用这种定斜器，即将定斜器送到预计井段直接洼水泥浆，然后利用钻具的重力剪断与定斜器连接的销钉，使送斜器与定斜器分离，起出送斜管柱候凝固定。1 定斜器三、封隔
7、器固定式定斜器1、机械坐封式主要由封隔器、丢手接头、插入接头、定斜器和送斜器组成。其作用原理是利用封隔器双向卡瓦坐封于套管开窗的下部位置，达到密封油层和支撑定斜器的目的。其结构见图2-4所示。2、爆炸坐封式爆炸坐封式的封隔器送入时不需管柱，采用电缆送入封隔器至预计位置，爆炸坐封。结构见图2-5。2 开窗磨铣工具一、启始铣启始铣为专用于套管内开始磨铣套管的工具。下井时，用钻柱将启始铣带着定斜器一起下入，使定斜器坐于封隔器上，一旦定斜器被锚定后，加入一定压力和利用钻柱自重剪切螺栓，在转盘的驱动下启始铣便可磨铣套管。结构见图2-8所示。2 开窗磨铣工具二、开窗铣鞋一般用它沿定斜器铣完后，再铣入地层1
8、2m。结构如图2-9所示。三、西瓜铣其作用是在铣出的套管窗口上加长窗口的顶部，修光开窗时留下的毛口，使窗口加长，且平滑。结构见图2-10所示。2 开窗磨铣工具2 开窗磨铣工具四、管柱铣管柱铣与西瓜铣非常相似，仅仅是中间部分的刀刃较长，而两头的锥形部分较短。目的是最终加长并修磨窗口。见图2-11。五、铣锥铣锥具有长而尖的鼻锥，一般与管柱铣一起下井，作为最终修光前面遗留的任何棱角或毛口之用。结构见图2-12。2 开窗磨铣工具六、复式铣锥采用优质钢做本体，工作面镶焊硬质合金刀刃或用碳化钨焊成。结构见图2-13所示。七、单式铣锥单式铣锥的钢体工作面镶焊硬质合金，刀刃排列合理，利于切削。作用是修整窗口，
9、使其光滑规则，下步工作顺利，结构见图2-14所示。图2-13 复式铣锥图2-14 单式铣锥2 开窗磨铣工具八、截断磨铣属水力工具，除了具有三个或六个活动的刀臂外，只有一个运动体活塞。使用时，将截断磨鞋下入预计开窗位置后，由于泵入的修井液在活塞两端形成的压差迫使活塞下移，将刀臂挤开，开始切割套管，结构见图2-15所示。图2-15 截断磨鞋3 裸眼钻进工具一、三牙轮钻头二、刮刀钻头三、聚晶金钢石复合片(PDC)钻头四、偏心钻头五、扩眼钻头研制的扩孔器PER BAKERPER BAKERPER BAKER4 下井和固尾管工具一、送人接头为保证完井下尾管顺利、安全，在正式下尾管前需采用3050mm同尾
10、管相同规格的管材进行试下。因而需要一个钻柱与尾管的转换接头，即送入接头。二、正反丢手接头上面采用右旋（正扣）螺纹，下面采用左旋(反扣）螺纹的一种专用接头。目的是使尾管送入预计井深，固井后保证顺利地将尾管与钻柱丢手的特殊接头，如图2-21所示。4 下井和固尾管工具三、喇叭口接头作用是使尾管与套管接合处有一个高强度的坡口，以利于钻具。喇叭口接头是随同尾管下入井内的，其外径比套管内、径小48mm，内径与尾管内径一致，内部无死台阶，结构见图2一22。4 下井和固尾管工具四、双挂钩胶塞侧钻后在固尾管过程中，因送入尾管的钻柱与尾管内径相差较大，不利于水泥浆顶替。因此先用一个胶塞将钻柱内水泥浆顶替干净，使上
11、部挂钩挂于喇叭口处大胶塞内，形成一个整体，在泵压作用下，剪断销钉，推动胶塞整体下行。结构如图2-23所示。4 下井和固尾管工具五、尾管悬挂器这种尾管悬挂器是由送入部分、换向部分和轨迹管三部分组成。将下入的尾管和原井套管连接在一起，采用机械式坐封。结构示意图如图2-24所示。图2-23 双挂钩胶塞 图2-24 尾管悬挂器示意图（1-送入部分 2-换向部分 3-轨迹管）4 下井和固尾管工具六、其它工具1、尾管目前国内外油水井侧钻后，根据油层套管的尺寸，选用有接箍和无接箍两种类型的管材下入侧钻裸眼部位，作为再次完井的井身结构。2、单流阀除目前采用的双挂钩胶塞外，另外还有球形单流阀和盘形单流阀等。可根
12、据完井井况选择，目的是保证固井质量。盘形单流阀如图所示。3、引鞋引鞋的作用是引导尾管顺利下入，保证固井水泥浆上返均匀。材质有钢管、铸铁或其它材料。5 窗 选 择一、窗口的形成及作用1、窗口的形成1)在固定定斜器的部位，利用开窗工具及定斜器的作用，在套管上开出一个具有一定长度及几何尺寸的“窗口”。2)采用扩张式套管截断铣鞋，在套管内预计部位切割磨铣掉一段套管，形成侧钻窗口。1 井眼准备一、井眼准备的目的 井眼准备的目的是使侧钻各阶段以及下尾管顺利，实现侧钻目的，恢复油水井生产。二、井眼准备程序及要求1、挤封油层 (1)挤封水泥用量取决于油层渗透率、产层厚度、挤封半径、压力和孔隙度等因素。（2)挤
13、封过程应严格按施工设计，认真执行有关标准，采取防喷、防漏等措施。1 井眼准备2、上部套管试压其目的是了解套管完好情况，为开窗高度和下尾管长度提供依据，为下尾管固井试压及投产后分采分注打好基础。1 井眼准备3、通井通井目的有两个：l第一，了解套管是否有缩径和变形等情况，为侧钻开窗位置选择等提供依据；l第二，为顺利下入定斜器及其它工具创造条件。因此，通井时要求通井规直径应比定斜器直径大46mm。2 确定方位和固定定斜器一、方位确定和定向侧钻方位的确定即对需要定向侧钻的油 (气)水井，采用一定的工艺措施，保证定斜器斜面在井筒中指向预定设计方向。一旦定斜器的斜面在井筒指向明确，侧钻井方位也就确定，因此
14、方位的确定是定向侧钻成功与否的关键。2 确定方位和固定定斜器二、定斜器的固定采用定斜器进行套管开窗侧钻，其定斜器类型可分为:液压卡瓦式、底部触发卡瓦式、套管接箍触发卡瓦式和固定锚式等多种，但其固定原理是相同的。2 确定方位和固定定斜器1、定斜器器定原则（1）定斜器位置准确。（2）固定要牢。（3）定斜器顶部要紧贴套管壁。（4）定向侧钻时定斜器斜面方位要符合设计要求。2 确定方位和固定定斜器2、固定定斜器工艺 (目前常用的固定定斜器方式)（1）水泥固定定斜器根据定斜器构造，用水泥固定定斜器方法有两种：l注水泥送入法（先注水泥，再送入工具）2 确定方位和固定定斜器2、固定定斜器工艺 (常用的固定定斜
15、器方式 )（1）水泥固定定斜器l送入注水泥法其特点：施工简便可靠，将两步工艺合为一步，有利于少投入，如图所示。2 确定方位和固定定斜器（2）封隔器式定斜器固定l结构及工作原理封隔器式定斜器主要由封隔器、定斜器、启始铣组成。用管柱将封隔器送到预定位置，投球憋压，推动中心管下移并锁定。用管柱送入带斜口键槽的定斜器插入封隔器定位键锁定，从而使定斜器固定，如图所示。图 封隔器式固定定斜器示意图3 开窗一、开窗工艺1、复式铣锥开窗工艺(1)结构及工作原理铣锥由镶有硬质合金的铣锥体、排水槽、水眼、接头等组成。铣锥下到预定位置后，钻具在钻盘或井下动力钻具驱动下带动铣锥旋转，在定斜器的导斜作用下，将斜面所对应
16、的套管部分磨铣掉，达到开窗的目的。3 开窗1、复式铣锥开窗工艺(2)开窗工艺技术要求1)开窗第一阶段：从铣锥磨铣定斜器顶部到铣锥底圆与套管内壁接触为开窗第一阶段。钻压应控制在15kN，转速6080r/min。2)开窗第二阶段：从铣锥底圆接触套管内壁到底圆刚出套管外壁为开窗第二阶段。此段重压很容易提前外滑，但不加一定钻压又不易磨铣切削套管，因此钻压应控制在5l5kN。3 开窗3)开窗第三阶段：从铣锥底圆出套管到铣锥最大直径全部铣过套管为开窗第三阶段。钻压控制在15kN，转速120150l/min。以上三个开窗阶段，修井液上返速度均应大于06m/s，否则磨铣套管过程中的碎物不易携带出来。3 开窗一、开窗工艺2、铣鞋西瓜铣等工具开窗工艺(启始铣、窗口铣、西瓜铣)(1
