井下作业侧钻工艺技术分析

高秋菊

延长油田股份有限公司志丹采油厂 陕西延安 717500

井下作业侧钻工艺技术在油田中的应用十分广泛，可以达到节支增效的目的。简单来说侧钻工艺技术就是在油井中导出新的井眼，常用的工艺技术有裸眼井内侧钻工艺与套管开窗技术。其中裸眼井内侧钻工艺指的是在裸眼井当中注入水泥，制成人工井底，之后通过直接侧钻或悬空侧钻的方式形成侧向井眼[1]。套管开窗技术指的是根据设计要求在套管当中的某一位置设置窗口或铣掉一段套管，并侧向钻出新的井眼。侧钻技术是以普通定向钻井技术为基础的，可以提高老油井的采收率。

相比于传统的工艺技术，侧钻工艺技术较为独特：充分展现原井场、上部井眼与原油输气管线的作用，有利于降低工艺应用成本；有效恢复老油井的出油率，增加经济收益；在报废井及事故井当中进行水平井与定向井钻探，有利于缩短钻井时间，提高工作效率。

在应用侧钻工艺技术尤其是套管开窗技术时，应坚持相应的原则：首先，需要保证测井开窗部位上方的套管质量符合要求；其次，应在套管损坏部位的30m 以上开窗，但要保证套管损坏位置在1800m 以内[2]；再次，确保井斜与井段的质量。

1 锻铣开窗侧钻工艺技术

1.1 锻铣器结构与原理

锻铣器是锻铣开窗侧钻工艺技术中的关键设备，主要由活塞总成、刀片、弹簧、壳体和保护接头等部分构成。锻铣器下入油井之后会启动转盘，泥浆流经活塞上的喷嘴会产生压力，从而推动活塞下行，为刀片切割提供动力[3]。完成套管切割后，刀片会达到最大的外张位置，此时泵压会有所下降，就可以进行套管磨铣。

1.2 锻铣开窗侧钻工艺流程

（1）施工前准备：首先，全面开展地质调查、综合分析原井与临井的地质资料，科学预测侧钻完井之后的经济效益。如果原井中存在采油事故就需要对原井的产能与效益进行对比分析。其次，应根据作业要求准备相应的工具，如锻铣刀片、定向接头、钻杆、无磁钻铤、单弯动力钻具、短钻铤、钻头、测量仪器、绞车、电缆、螺旋扶正器和强磁打捞器等。

（2）井眼准备：要充分了解原井状况，明确开窗侧钻的具体位置；分析井口到侧钻点的数据，从而明确套管的壁厚、钢级，以及内径与外径；对套管的测力及液面的高度进行测量，如果原井眼的套管压力比较高且液面上升速度较快，就需要在开窗侧钻点下方100m 处设置水泥塞进行封固；清除原井眼当中的原油和杂物，判断套管是否存在变形等问题；通过磁性定位检测判断套管是否存在损坏等问题，并在钻杆当中检测套管接箍，之后校正误差；进行开窗侧钻设计、优化施工方案，明确工艺流程与技术措施。

（3）钻具准备：对所有的工具进行检查，判断是否存在质量问题；清除钻杆、钻铤和无磁钻铤当中的杂物；调制符合要求的水泥浆。

（4）锻铣开窗：检查工具之后需捆住所有的刀片，避免下井过程中刀片打开；下井时应控制好钻具的下井速度，避免速度过快；如果下井过程中出现阻碍需根据实际情况调整方式方法，如果阻碍超过1t 需要通过通井的方式解决；做好井口保护工作，避免出现落物等，以免造成严重事故；将锻铣工具下放至开窗位置时，要开启转盘并缓慢加压，判断钻具是否能够承受钻压；若钻具能够承受钻压就需要继续磨铣，并根据铁屑返出量调整工具的工作状况；在磨铣过程中应控制好钻压，否则会导致锻铣工具穿破套管；每磨铣0.5m 需要停止转盘并清洗井眼，避免铁屑卡钻；每磨铣1- ～2m 需要停止转盘并提升钻具，检查钻具是否存在异常情况；详细记录磨铣速度，如果速度明显下降需要检查工具与刀片的磨损状态，并通过更换工具等方式解决问题；在完成锻铣工作之后，需要调整泥浆并对油井进行循环清洗，并利用稠泥浆进行封堵[4]。

（5）锻铣井段的封固：为了提高水泥塞的封固质量，需要从在窗底下方50m 至窗顶上方50m 之间设置封固层，并对水泥浆进行凝固时间试验与流动试验，确保水泥浆的性能符合要求；需要循环洗井，排出井眼中多余的水泥浆；清洗井眼，详细记录水泥浆的返出量，当水泥浆全部返出后再起钻候凝；在候凝的48h 后，将水泥塞钻下放至侧钻井深位置，对水泥塞凝固质量进行检查；优化水泥浆的性能，降低水泥浆的固相含量。

（6）定向侧钻：首先，将不同的钻具结合起来，并调整钻压、泵压等钻进参数。其次，按照设计要求检查钻具及测量仪器；控制钻具的下放速度；当钻头到达指定位置后，开启动力钻具；完成定向工作后，进行侧钻；在侧钻时需捞取砂样，分析砂样的地层岩屑含量；调整工具方向，方位角及井斜角都符合要求后再进行钻进。

2 磨铣开窗侧钻工艺技术

2.1 磨铣器结构与原理

常用的磨铣器是固定地锚式磨铣器，主要是由斜向器、固定地锚、开窗铣、钻柱铣等部分构成。在工作过程中，需要先在套管当中固定斜向器测量仪器定向，再下放磨铣工具，利用斜向面施加侧向力，从而磨铣出窗口；之后，利用扩眼工具扩大窗口，使钻具进入窗口进行钻井。

2.2 磨铣开窗侧钻工艺流程

以固定地锚式磨铣器为例分析磨铣开窗侧钻工艺流程。

（1）施工前准备：准备斜向器、地锚、启始铣、钻柱铣和钻杆胶塞等工具。

（2）井眼准备：与锻铣开窗侧钻工艺中的井眼准备相同。

（3）定向开窗：首先，要全面检查作业工具，判断工具是否齐全、是否完全无损；其次，应开展下地锚作业，即选择开窗位置，根据位置明确尾管的长度；下放尾管时需要做好固定工作；控制下钻速度；在下放时不能转动转盘；注意井口安全；利用长、短钻杆进行调整[5]。

（4）定向固地锚：在完成下钻工作之后，缓慢开泵且不能改变水泥浆的性能；利用陀螺测量仪器进行定向测量；安装水泥头与钻杆胶塞；确保水泥浆的流动度在20cm以上，且稠化时间在1h 以上；清洗井眼、活动钻具。

（5）通井探地锚头作业、启始铣下井作业、开窗铣下井作业及小磨鞋下井作业：在通井探地锚头作业过程中，技术人员应增强下钻的稳定性，避免出现溜钻等问题；全面清洗地锚对接内筒，利用销钉连接斜向器与送入接头；在下钻过程中不能转动钻具，确保斜向器和地锚能够一次对接。在启始铣下井作业过程中，技术人员应做好钻具的安装，将钻杆、钻铤三柱与启始铣连接起来；全面测量启始铣的内径与外径，并根据相应的参数绘制图纸；当钻具到达斜向器顶端10m 左右时开启泵具；科学计算窗口的大小是否满足下开窗铣的要求，如果不满足要求需要再利用启始铣进行作业，如果满足要求就需要下开窗铣。在开窗铣下井作业过程中，技术人员不能随意转动钻具；当开窗铣到达窗口的底部时，需要进行加压磨铣并将转盘的转速控制在60r/ min；在作业过程中，要及时捞取井口返出的铁屑，从而判断开窗铣的作业状态；当开窗铣到达“上死点”位置时，需要利用小磨鞋进行作业；在开完窗口之后，需要将开窗铣钻进到地层内部的3～5m，为后续修窗口奠定基础。在进行小磨鞋下井作业时，需要多检查小磨鞋的磨损情况。在修窗口的过程中，应利用焊接的方式将西瓜铁、钻柱铣及锥形铣连接起来，避免作业过程中出现脱落等问题。当钻具经过窗口但是没有任何提示时需要更换钻具，从而进行侧钻钻进。

3 井下作业侧钻工艺技术的应用

3.1 工艺应用问题

（1）钻头入窗难度大：如果没有固定导斜器，导斜器在运行过程中会出现偏移的问题，加大钻头入窗难度。同时，若窗口不规律或沉淀物过多也会加大钻头入窗难度。

（2）开窗难度大：若套管厚度过大、窗口与套管接箍位置之间的距离较小或铣锥磨损严重会加大开窗难度。

（3）尾管口下方缺乏水泥：若水泥浆的性能不符合要求或存在井漏等问题，会导致尾管口下方缺乏水泥。

（4）电测遇阻：若水泥浆的性能不符合要求，会缩小井眼的直径，继而造成堵塞。

（5）井漏：若钻速过快，可能会造成井漏。

3.2 工艺应用策略

3.2.1 解决工艺应用中的问题

（1）利用大于钻头的铣锥进行修窗，从而降低钻头入窗难度；

（2）利用高强度的铣锥进行开窗或采用换位开窗的方式，降低开窗难度；

（3）将钻头下放至尾管口的位置，添加水泥封口；

（4）优化水泥浆的性能，避免出现电测遇阻等问题；

（5）通过优化水泥浆性能或调整钻速等方式，降低出现井漏等问题的几率。

3.2.2 加大对先进技术的研究力度

在油田行业与科学技术的不断发展过程中，侧钻工艺技术的应用越来越广泛。未来，侧钻工艺技术将向不同的方向发展，如稠油侧钻技术、稀油侧钻技术、侧钻分枝水平井技术和双层套管侧钻技术等，需要加大对这些技术的研究力度，为油田开采提供助力。

4 结语

侧钻工艺技术可以通过原道路井场与供电设备发挥作用，不仅可以降低工艺成本，而且增加油井的经济效益。因此，油田企业应加大对锻铣开窗、磨铣开窗等钻井工艺技术的研究力度，严格按照相关要求推广应用。同时，也需要综合分析侧钻工艺技术的应用问题，根据实际情况解决问题，促进工艺技术的发展。