侧钻工艺技术

1、仅供个人参考第九章侧钻工艺技术§91 侧钻概述一、套管内侧钻的概念套管内侧钻 : 就是在油水井的某一特定深度固定一个导斜器， 利用斜面的造斜和导斜作用，锥在套管的侧面开窗， 从此窗口另钻新的井眼， 然后下尾管固井完成的一整套工艺技术。 如图用铣8 1。For personal use only in study and research; not for commercial use1、9- 原井套管、 2- 侧钻开窗钻杆、3- 窗口、 4、 11- 斜向器、 5、12- 斜向器固定机构、6- 开窗洗锥、 7- 断口、 8- 原井套管以下水泥封固、10- 完井尾管悬挂器、13- 完井

2、小套管、 14- 完井固井水泥、15- 射孔孔眼二、开窗侧钻的目的意义三侧钻的选井原则（ 1）侧钻开窗部位以上套管必须完好。（ 2）开窗部位必须在套管损坏部位30m以上，套损位置最好低于 1800m。（ 3）尽量选择固井质量好、井斜小、地层硬的井段。（ 4）对出砂井和严重窜漏井，侧钻长度与倾角均应加大。（5）裸眼井段钻遇有潜力的油层不少于2 层，综合含水小于85。（ 6）侧钻井的裸眼井段钻遇的水层和高含水层尽可能的少。（ 7）进行严格的通井、试压、分析井史与电测资料 , 随时调整侧钻方案。四、开窗侧钻的类型方法（一）按照开窗原理不同分为：1定斜器开窗侧钻：在侧钻部位固定一定斜器（造斜器）。2截

3、断式开窗侧钻: 利用铣鞋在设计的井段磨铣切割套管，开窗后进行侧钻的工艺技术方法。3聚能切割开窗侧钻: 利用聚能切割弹下到预定井段，采取爆炸切割的方法。（二）按照侧钻方位和目的不同分为：1斜向器侧钻 ：在侧钻部位固定一个没有方位的斜向器，铣锥依靠斜向器的导斜作用；进行钻进，其方位是不能确定的。2定向器侧钻 ：侧钻部位固定预定方向的斜向器，铣锥依靠斜向器开出的窗口按预定方位钻进。3自由侧钻： 在侧钻部位不用斜向器，而利用断错的套管或井下落物的偏斜作用进行开窗钻进。4侧钻分支井：多处开窗或一处开窗多方向侧钻不同井眼分支井。5侧钻水平井。井斜角达到85°以上的侧钻方式。不得用于商业用途仅供个

4、人参考五、侧钻工具侧钻工具主要包括三大部分：造斜工具、开窗工具、固井工具。（一）造斜工具1 普通造斜器由斜向器 和送斜器 组成（ 1）斜向器（定斜器） 作用：斜向器是一个带斜度（一般为 3o : 4o），其斜面具有一定技术要求的半圆柱体，在侧钻中起导斜和造斜的作用。 结构特点：断面形态：弧面和平面两种。斜面硬度：一般应与套管相似（:为宜）。RC260 300斜面斜度：以侧钻目的和要求而定（一般为3o : 4o）。斜面长度： 2m 左右。顶部厚度： 20mm。尾部结构：用一根6 8m 长的废旧钻杆（油管） ，周围焊上钢筋，钻少量水眼。送斜器示意图斜向器（定斜器）1 送斜器， 2销钉 3 定斜器，

5、 4 尾管（ 2）送斜器作用： 将斜向器送至预定深度。原理： 利用钻具重力顿断与斜向器连接的两个铜销钉，提出送斜器。如果斜向器、送斜器均有循环通道，可以下好斜向器后再注水泥，然后顿断销钉，提出送斜器。如果无循环通道，只有先注水泥浆，在水泥浆初凝前把斜向器送到预定位置。2双卡瓦锚定封隔器型造斜器1）用途： 主要用于非水泥封隔下部的油、水层定向开窗侧钻。2:坐卡封隔总成：主要由液力推动机构和坐封锁紧机构组成，如图8-2 所示。导斜对接总成：由斜口接头、中间接头销轴、导斜体等组成，如图8-3 所示。丢手侧向总成 ：由丢手接头、上锁紧套、锁紧环、球座、钢球、各种密封件及侧向短节等零件组成，如图 84

6、所示。3 YCDX型液压式侧钻工具。不得用于商业用途仅供个人参考1）用途和特点YCDX型液压侧钻工具是目前国内较先进的造斜工具 之一。 特点 ：定位性能好，定向准确。泵压力大，不需注水泥便可进行开窗。2）结构。主要由 送入管总成、斜轨卡子、斜轨、上卡瓦、中心管、上锥体、缸套、活塞、销钉、下锥体、球座、下卡瓦、螺母 等件组成，如图 8 5 所示。不得用于商业用途仅供个人参考4截断磨鞋。1 ）用途：截断磨鞋是用来磨去一段套管的工具。2 ）结构。主要由 上接头、弹簧、弹簧座、密封承托、本体、刀臂总成、活塞杆、下接头、扶正块、喷嘴等组成，如图 8 6 所示。（二）开窗工具（铣锥）1类型：复式开窗洗锥、

7、单式开窗洗锥、钻铰式开窗洗锥等。2钻铰式开窗洗锥：1）用途：用于套管内侧钻开窗的磨铣工具。2）特点：开窗速度快，窗口平整、圆滑，不形成死台阶。3）结构：由上接头、球型体、矩形刀片、棱型刀片、嵌焊在其上面的YD合金及不同几何形状的硬质合金块组成的，如图8 7 所示。（三）固井工具( 双挂钩塞和尾管悬挂器)阻流板不得用于商业用途仅供个人参考1双挂钩胶塞。1）用途。是一种固井工具，主要用于侧钻下尾管后注水泥的固井作业。2）结构。 由双挂钩胶塞堵塞杆总成、正反扣接头总成、阻流板总成三部分组成。（ 1）双挂钩堵塞杆总成：由 螺母、垫子、小胶塞、挂钩轴、弹簧、钩子、销子 等件组成，如图 8 8 所示。（

8、2）正反扣接头总成：由 上接头、下接头，活塞主体、剪钉、销钉、大胶塞、下托盘、下筒、隔环 等件组成，如图 8 9 所示。上接头 上部钻杆外扣与钻具连接， 下部左旋方牙螺纹与下接头连接， 中间水眼与钻具水眼同径。下接头 是一筒形零件，下部螺纹与尾管 ( 衬管 ) 连接。活塞主体装在下接头腔内，外圆柱面上有一环形槽，剪断销钉拧人槽内，中间装大胶塞、下拖盘。下部是细牙公螺纹，旋上隔环，可推动下拖盘调换大胶塞外径。（ 3）阻流板总成： 阻流板是一块较薄的圆盘形零件，端面上等分4 个通孔，外径与尾管引鞋接箍内径相同，使用时装在接箍中，中间有通扎，操作时挂钩轴从孔中通过，钩子在弹簧张力作用下撑开挂在阻流板

9、下端面上。阻流板与接箍组成阻流板总成。2尾管悬挂器1 ）用途：悬挂器主要用于在套管内侧钻开窗完后下尾管用。2）分类：尾管悬挂器分为机械式、液压式、机械一液压双作用式。4）技术要求尾管悬挂器应符合有关标准的规定。并按照经规定程序批准的图样和技术文件制造。橡胶密封元件耐温不低于 150，并应具有耐油、耐酸碱性能。5）机械式尾管悬挂器结构机械式尾管悬挂器是由送入 和主体 两部分组成，如图8 11 所示。送入部分 ：是由上接头和中心管组成，可以反复使用多次。上接头用于连接入井管柱。中心管较长，外表面有较高的粗糙度。主体部分： 主要是由锥套、密封套、轨迹槽、卡瓦、扶正弹簧、换向机构、剪断销钉、空心胶塞、

10、下接头等件组成。作业：P2261；补充题 1：侧钻工具主要包括那几部分工具？不得用于商业用途仅供个人参考§92 侧钻方式、窗口选择及轨道设计一、侧钻方式的选择原则 ：二、窗口选择(1)窗口位置应选择在比较稳定的地层，避开岩石破碎带、漏失地层等复杂层位。(2)窗口应选择在远离事故井段或套管损坏井段以上30m左右，有利于避开原井眼。(3)窗口应选择在固井质量好、井斜小的井段，避开套管接箍 。(4) 在保证足够造斜井段条件下尽量接近目的层，减小裸眼井段长度缩短建井周期。(5) 窗口以上上部套管应完好，无变形、漏失、破裂现象，以利于侧钻施工。(6) 选择窗口时，必须严格通井和上部套管试压，使

11、侧钻工作建立在良好的基础上。三、轨道简单设计计算（一）设计原则1在可能的条件下，尽量减小最大井斜角，以便减小钻井的难度。最大井斜角不得小于15°。2在可能的情况下，减小井眼曲率，以改善油管和抽油杆的工作条件。3进入目的层井段的井斜角应尽量小点，最好是垂直井段，便于井下工具下井。（二）轨道类型按照我国钻井行业标准的规定，常规二维轨道有四种类型：三段式，多靶三段式，五段式和双增式。 如图 8 12 8 15 所示，图中的字母K 代表 造斜点 ， b 代表 造斜结束点 ， t 代表 目标点 ， C代表 五段式的降斜始点或双增式的第二次造斜点， d 代表 多目标井的目标终点。所有这些点称为关

12、节点 。这些关节点的参数均以相应字母为下标。不得用于商业用途仅供个人参考井眼轨迹各井段的意义示意图注： 垂增、平增 增加量。垂深、平移 累计量（三）设计依据的条件一是由地质、采油部门提供的分层地质情况预告和目标点或目标井段的有关数据：目标点的垂深，水平位移以及设计方位等。 二是由钻井工程部门根据设计原则和钻井的条件选定的造斜点位置、造斜率的大小等。见表 8 1。表中符号解释如下：（四）轨道设计计算步骤1根据表8 1 中的已知参数和题目给出的设计参数确定关键参数：不得用于商业用途仅供个人参考（ 1）根据已知kz、 kn、 kzz 求出各段曲率半径Rz、 Rn、 Rzz计算公式：Rx=1719/

13、Kx(x:znzzx:znzzRR、R 、R； KK 、 K、 K )（ 2）根据已知和所求曲率半径，求关键参数（注意轨道类型）2根据不同类型轨道的已知参数、所求关键参数，计算轨道设计的各井段参数 。3根据计算结果和给定参数列表。4绘制侧钻轨道图。（五）轨道设计计算1根据表8 1 中的已知参数和题目给出的设计参数确定1）确定各段曲率半径根据 K z 、 K n 、 K zz ，可分别算出对应的曲率半径Rz 、 Rn 、 Rzz ，如下式：Rx =1719/K x（ 8 1）表中有一栏“关键参数” ，是指轨道设计中需要首先求得的参数，只有首先求得这些关键参数，才能进行轨道的其他计算。2 ）根据已

14、知求关键参数（注意轨道类型）对于不同的轨道类型，关键参数的计算有不同的公式（ 1）三段式轨道正常情况下，给定的条件如表8 1 所示，所需要计算的关键参数为稳斜段井斜角b 和D mw 。按如下公式计算：DeDtD kop（8 2）SeSt（ 83）ReRz（84）DmwDe2Se20.52 Re Se（85）b2 arctanD eD mw / 2 Re Se（86）补充参数： De 造斜点到目标终点的垂深。Se-目标终点的水平位移。Re-井眼曲率半径。 三段式轨道的设计，有时可给定，关键参数变成了D mw和 K z ，这种情况下的计算公式如下：（ 87）（ 88）（ 89） 有时也可给定 Dt

15、 ， St ， K Z ，b ，而求 D kop 和D mw ：DkopDtSt / tanbRztan b / 2（ 8 10）D MWDtDkopRz sinb / cosb（ 8 11）不得用于商业用途仅供个人参考（2）多靶三段式这种类型的轨道给定的条件中，没有目标点的水平位移St ，也就是说没有给出地面上的井位。这是它与其他类型的区别之处。这种设计需要求出St ，确定地面上的井位，所以被称为“倒推设计法”。计算公式如下：StD tD KOPRztant / 2tant（ 8 12）Dmw 的计算公式同式(8 11) 。（ 3）五段式轨道对于五段式轨道，只要注意用下述三式计算De 、 S

16、e 、 Re ，然后代入式 (8 5) 和（ 8 6）即可求得D mw 和 b 两个关键参数。D eD tD KOPR nsintS eS tR n 1costR eR zR n（ 4）双增式轨道双增式轨道的关键参数按如下公式计算：（ 8 13）（814）（ 8 15）D eD tD kopRzz sint（816）SeStR zR zzcos t（817）ReR zR zz（818）D mwD e 2Se 2Re 20 .5（819）b2arctanD eD mw/ Re Se（820）2根据不同类型轨道的已知参数、所求关键参数，计算轨道设计的各井段参数。井段计算：是根据设计依据的条件和计算

17、出的关键参数，算出每个井段的 段长 、垂增 、平增 三个参数。下面分别列出各段的计算公式。1）增斜段计算D ZRZsinb（ 821）SZRZ1cos b（ 8 22）D mZRZb/ 180（ 823）2）稳斜段计算D mw 作为关键参数已经求出D wD mw cos b（ 8 24）不得用于商业用途仅供个人参考SwD mwsinb（ 8 25）3）降斜段计算D NRsinbsin t（8 26）SnRncostcos b（ 8 27）D mnRnbt/180（ 28）84）双增轨道的第二增斜段计算D ZZRZZsintsinb（ 8 29）SZZRZZcosbcost（ 8 30）D mZ

18、ZRZZtb/180（ 8 31）5）目标段计算目标段已知的参数是D mm ，另外两个参数的计算如下D mD mmcost（ 8 32）SmD mmsint（ 8 33）3 根据计算结果和给定参数列表。垂深、平移 - 累计总量。4绘制侧钻轨道图。不得用于商业用途图 8 16五段式轨道参数意义仅供个人参考§93 侧钻工艺技术一、井眼准备1 提出或打捞出老井眼中的井内管柱，修复窗口以上套管2 通井：了解套损情况，保证侧钻工具顺利入井。3挤封油层或漏失井段：一是防止层间互窜。二是为斜向器创造准确坚固的井底。4上部套管试压：了解套管完好情况，为确定开窗位置和完井尾管长度提供依据。二、开窗钻具

19、结构以 139 7mm套管内使用钻铰式复式铣锥为例，钻柱结构 ( 自上而下 )为：89mm方钻杆 + 73 mm钻杆 + 105mm配重钻铤 3 5 根 ( 使用旋转钻具也可以不用 )+ 118mm钻铰式复式铣锥。三、开窗 ：开窗一般分三个阶段 。第一阶段： 从铣锥磨铣斜向器顶部到铣锥底圆与套管内壁接触，此段开始要轻压慢转， 然后中速磨铣， 钻压为 2-5kN ，转速 60-80r min。第二阶段：从铣锥底圆接触套管内壁到底圆刚刚铣穿套管外壁。此阶段应采取轻压快转，钻井压力应为5-15kN ，转速 80-120r min ，使铣锥沿套管外壁均匀磨铣，保证窗口长度。第三阶段：从铣锥底圆铣穿套管到铣锥最大直径全部铣过套管。这是保证下窗口圆滑的关键段。要定点快速悬空铣进，其长度等于一个铣锥长度。钻压应为1-5kN ，钻速 120-150r min。（ 修理窗口阶段 ）在开窗磨铣过程中，修井液返速均应大于0.6m/s，以保证磨铣碎屑上返井口。四、裸眼钻进过程侧钻的裸眼钻进时井斜较大 , 泥浆循环通道在窗口处很小；钻具与井眼间隙小，断