侧钻修井技术研究.docx

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侧钻修井技术研究

中国石油大学（华东）现代远程教育

毕业设计（论文）

题目：

侧钻技术研究

学习中心：

辽河油田学习中心

年级专业：

2008秋石油工程

学生姓名：

李星宇学号：

0860252225

指导教师：

张忠辉职称：

讲师

导师单位：

辽河石油职业技术学院

中国石油大学（华东）远程与继续教育

论文完成时间：

2010年6月10日

中国石油大学（华东）现代远程教育

毕业设计（论文）任务书

发给学员李星宇

1．设计（论文）题目：

侧钻技术研究

2．学生完成设计（论文）期限：

2010年1月30日至2010年6月10日

3．设计（论文）课题要求：

1、论文的价值：

通过研究工艺流程、常用开窗方法、侧钻方式选择、侧钻优选等侧钻修井技术解决报废井复产。

2、论文工作内容：

通过研究侧钻施工工艺过程，充分了解原井数据资料，选择合适的开窗点及工具组合；通过研究常用开窗方法及选择原则，确定开窗方法；通过对侧钻方式的选择及选优原则的了解，确定更合理、更优化的作业方式。

4．实验（上机、调研）部分要求内容：

通过引例分析，了解侧钻井的整个施工过程，同时得出结论：

侧钻井技术是降低油田开发成本、挖掘老油田剩余油潜力、提高采收率、恢复长期关停的报废井、低效井等生产能力、提高油田经济效益的有利途径。

5.文献查阅要求：

[1]夏云志．卡瓦锚定型开窗侧钻工具，1992年12月

[2]刘子坤．开窗侧钻二次开发技术．国外钻井技术，1998年13月

[3]赵江印王芬荣等．套管开窗侧钻井的钻井液技术．钻井液与完井液，1999年16

[4]　Kono.,MR樊洪海．分支水平井开窗侧钻新方法．国外钻井技术，1996年11月

[5]　姚宏斌．提高套管开窗侧钻井钻进速度简析．石油知识，2004年5月

[6]　中国知网．大港油田侧钻井完井方式研究．钻采工艺，2008年；02期

6、发出日期：

2010年1月30日

7、学员完成日期：

2010年6月10日

指导教师签名：

张忠辉

学生签名：

李星宇

摘要

结合我国各油田区块的实情,油藏条件好的油田不是很多,一次采油采收率不是很高,在石油竞争激烈的社会环境下,要保证国家的稳定持续发展,提高我国原油的采收率,显现的也尤为重要,有些油气水井已经进入开发晚期,甚至停产阶段,如果因此抛弃或者堵封这些井就有些可惜,大修侧钻队伍的产生则可以解决这一矛盾。

要使这些“死井”复活,充分利用油田的可采储量,只有对报废井进行开窗侧钻,才能使这些“死井”恢复生产,提高采收率。

本文通过对与侧钻相关的一些工艺，包括工艺流程、常用开窗方法、侧钻方式选择、侧钻优选原则等方面简要介绍研究侧钻修井技术。

关键词：

开窗，侧钻，工艺流程，复活死井

目录

第1章前言1

第2章侧钻修井概述及作用2

第3章侧钻施工工艺过程3

3.1收集资料3

3.2选择开窗点3

3.3通井和洗井3

3.4采用陀螺仪对老井重新进行测井，校核老井资料3

3.5开窗3

3.6开窗后的继续钻进3

第4章常用开窗方法及窗口选择原则4

4.1常用开窗方法主要分两种4

4.1.1导向器开窗4

4.1.2段铣开窗4

4.2窗口选择原则4

第5章侧钻方式的选择及优选原则5

5.1侧钻方式的选择5

5.1.1定向侧钻5

5.1.2一般侧钻5

5.2对侧钻方式的选择应遵循的原则5

第6章引例及引例分析6

6.1套管开窗侧钻小眼井钻井技术的应用引例6

6.1.1

139.7mm套管开窗技术6

6.1.2小眼井裸眼钻进技术7

6.1.3小眼井钻井液技术8

6.1.4保护油气层措施8

6.1.5小眼井完井技术8

6.2引例分析9

第7章结论10

参考文献11

致谢12

第1章前言

建国后,随着我国石油工业的逐步兴起和发展,我国石油工业逐步显示出他对修井队伍的要求之高,原始简单的小修作业队伍已经不能满足石油工业发展的需要,大修队伍的发展就显的更加重要了。

结合我国各油田区块的实情,油藏条件好的油田不是很多,一次采油采收率不是很高,在石油竞争激烈的社会环境下,要保证国家的稳定持续发展,提高我国原油的采收率,显现的也尤为重要,有些油气水井已经进入开发晚期,甚至停产阶段,如果因此抛弃或者堵封这些井就有些可惜,大修侧钻队伍的产生则可以解决这一矛盾。

要使这些“死井”复活,充分利用油田的可采储量,只有对报废井进行开窗侧钻,才能使这些“死井”恢复生产,提高采收率。

套管开窗侧钻是在油水井中的某一特定深度，开入专用工具，采用铣削方法，在套管上定向铣出一个窗口或铣去一段套管使原始地层重新裸露，并从此窗口侧向另钻新眼，然后下尾管固井完成而达到施工目的的技术措施。

在1930年，研究成功了定向侧钻技术。

此后，随着钻井技术，尤其是定向井技术的发展，使侧钻工艺的发展与应用上升到新的高度。

六十年代，井下动力工具的成功和电缆作业的推广，使固定导向器时间和费用大幅度降低，侧钻不断定向成熟。

本文通过对与侧钻相关的一些工艺，包括工艺流程、常用开窗方法、侧钻方式选择、侧钻优选原则等方面简要介绍研究侧钻修井技术。

第2章侧钻修井概述及作用

随着石油勘探开发的深入,许多油田已进入中后期开发阶段,随着油（水）井生产年限的不断延长,由于地层因素、套管本身质量及修井作业等原因,导致停产、套管损坏井及事故井越来越多,直接影响原油的生产。

要使这些“死井”复活,充分利用油田的可采储量,只有对报废井进行开窗侧钻,才能使这些“死井”恢复生产,提高采收率。

目前,国内外十分重视通过套管开窗侧钻使“死井”复活,开窗侧钻也已成为一项增油上产的重要手段,并见到了显著的经济效益。

在老井重复活钻作业中,开窗定向侧钻是一个非常重要的工艺过程,它直接关系着重钻作业的成败。

包括开窗方式的选择、侧钻位置的确定以及工具仪器的选择等。

侧钻工艺是油田开发后期保持油（气）水井完好，增加油（气）产量的重要措施之一。

其作用具体体现在：

（1）套管开窗侧钻在开发区利用原井眼完善并保持了部分井网，可减少大部分调整井；

（2）在开发区利用原井眼，油（气）水井侧钻加深层位，获取新的油（气）水流；

（3）通过套管开窗侧钻，使部分井恢复生产，提高油（气）水井利用率及开发效果；

（4）井下作业大修主要工艺措施，有利于老区改造措施，有利于提高井下作业水平。

第3章侧钻施工工艺过程

要想成功完成一口侧钻井，必须做好事前的准备工作，尤其是资料收集和核对。

只有对原井的资料数据有充分的了解，才能做好最充分的准备，并以次为依据，选择最优开窗点，选择适合的开窗方法以及工具组合，为侧钻的顺利进行和完成有一个可靠的保障。

3.1收集资料

收集资料主要进行以下工作：

1）井眼资料的调研工作：

对原井的钻井史、地层分层、各地层段研磨性及可钻性分析。

2）井下套管的钢级、壁厚、接古箍及扶正器位置，水泥返高及固井质量，套管损坏程度等资料的收集。

3.2选择开窗点

开窗点的选择应遵循以下原则：

1）根据收集的资料综合考虑，确定最佳开窗点。

2）要尽量充分利用原井眼的有用套管，以缩短侧钻周期，节约成本；

3）要完全避开套管扶正器，力求少铣套管接触；

4）开窗点以上套管要完好，无变形、破损和漏失；

5）开窗段外固井质量完好；

6）应有利于钻井、采油和井下作业。

3.3通井和洗井

施工方案确定后，做好开窗前的井筒准备工作，如打捞、修套、刮削、痛井、探套、找漏、封堵、钻水泥塞、试压、洗井等作业。

3.4采用陀螺仪对老井重新进行测井，校核老井资料

3.5开窗

确定合适的钻具组合和开窗方式，进行施工开窗。

3.6开窗后的继续钻进

它包括扩眼、测井、裸眼钻进直达目的层。

第4章常用开窗方法及窗口选择原则

4.1常用开窗方法主要分两种

4.1.1导向器开窗

用开窗铣锥在套管的一定深度、一定长度的导向器斜面所对应的套管部分进行定点磨铣（切削），在套管上开出窗口。

4.1.2段铣开窗

采用扩张式套管磨鞋，铣掉一段套管。

井眼曲率：

过井眼轴线相邻两测点所作的向井底方向延伸的切线之间的夹角，与两测点间井段长度的比值称井眼曲率。

在侧钻裸眼钻进中，井眼曲率是一个很重要的参数。

井眼曲率过大会给钻井、采油和修井作业造成困难。

井眼曲率过小会增加斜井段的井眼长度，从而增大了井眼轨迹控制的工作量，影响钻井速度。

4.2窗口选择原则

如果固井质量差，老井眼井下的情况复杂，井斜角较大，套管及套管扶正器不段铣，开窗点的可选范围有限时，一般选用导向器开窗侧钻方式。

否则采用段铣开窗方式。

所以在施工前必须对原井的资料有充分的了解，确定井下的情况，再研究决定选择何种开窗方法，以免选择不当对以后的工作造成不必要的麻烦。

第5章侧钻方式的选择及优选原则

5.1侧钻方式的选择

侧钻方式可为定向侧钻和一般侧钻，分别适应于不同井况的油（气）水井进行套管内侧钻。

5.1.1定向侧钻

定向侧钻是对方位、井斜角、水平位移有较明确的要求，即从固定导向器开始到裸眼钻进的全过程均按预定的方位开窗，钻达目的层，使侧钻井方位角在整个施工过程中受到有效控制的侧钻方式。

5.1.2一般侧钻

一般侧钻指在侧钻过程中没有人为的方向选择，而是按照导向器斜面在井眼中的轨迹方向，钻达目的层的一种侧钻方式。

侧钻方式选择的原则立足点是要保证实现侧钻目的，这是侧钻方式选择的主要依据和基本原则。

5.2对侧钻方式的选择应遵循的原则

根据油田勘探、开发及油藏工程的要求，保证实现侧钻目的的原则；根据油田构造特征、油气水产状、侧钻后有利于提高油井产量和采收率及改善投资效益的原则；在选择方位角、水平位移等参数时应有利于钻井、采油和井下作业的原则。

由于大部分油田处于中后期开发，井网密集，在设计开窗井目标平面确定后，必须对方位平面进行障碍判断和防碰扫描，以便及时调整开窗及侧钻设计，尽可能减少施工难度，确定中靶上环，防止与邻井相碰以及出现井下事故。

依据钻井的测斜数据与邻井数据对比，计算两井之间的最近距离，可以很直观的判定两井之间的相互位置。

根据最近距离的变化趋势，以及所钻井井眼轨迹的变化趋势做出预测，判断是否有相碰的可能。

以此来指导侧钻的设计和施工。

当发现有相碰的可能时，即最近距离小于安全扫描半径时，要进一步优化开窗点和侧钻剖面。

设计过程中，到底那种方式是适合施工要求的，需要经过严谨的计算，当确定两种均可以的时候则应选择操作方便，节约成本，必要的时候要考虑以后可能影响的因素，以免给以后其他钻井的施工造成障碍，经过周密的考虑，考虑尽可能所有可能的因素作出真正合理、优化的选择。

第6章引例及引例分析

6.1套管开窗侧钻小眼井钻井技术的应用引例

欢2-14-3016C井位于辽河欢喜岭油m欢14一16块，是为恢复欢2一14-3016井产能而施的一口

139.7mm套管开窗侧钻小眼井定向井。

该井在1965m处开窗，完钻井深2366m，裸眼长度401m，井底水平位移265.40m,靶点位移203.55m,靶心距3.17m，最大井斜角28度，固井质量优。

该项技术做为恢复老井产能的一项措施，值得推广和应用。

6.1.1

139.7mm套管开窗技术

1.选择开窗点

欢2一14一3016C井位十辽河欢喜岭油m欢14-16块，开窗点选在井深1965m处。

这种选择主要遵循如下原则：

尽量利用老井，缩短建井周期，节约钻井成本，充分体现开窗侧钻的优越性；通径、试压，保证开窗点以上的套管完好无损;开窗井段水泥封固好，井眼规则，井径扩大率小；开窗井段地层相对稳定，无复杂及坚硬地层；根据工具及地层造斜能力，使井眼轨迹符合地质要求;在套管接箍以下2-3m处。

2.开窗前准备土作

由于井口压力较高，需要1天的时间来释放井内压力，再用密度为1.30kg/L的加重钻井液进行压井。

采用

73mm钻杆将YD114导斜器卜放至预计深度。

由于1965m处井斜为22度，先应用高边原理对导斜器进行定向，然后小排量（8L/s）开泵憋压至18MPa，反复憋压2次，不放遇阻说明己坐封。

上提至原方入、原悬重，正转15圈，上提不挂卡，说明己退出送入。

上提2m开泵，不起压，井口返水说明坐封正常，启钻。

3.套管开窗

欢2—14—3016C井利用

118mm钻铰式铣锥进行开窗，钻具组合为

118mm钻铰式铣锥、6根

105mm钻挺、

73mm钻杆和

73mm方钻杆。

该井开窗窗口段介于1965.28m和1968.25m之间，窗口长2.97m，主要分四个阶段进行:

（1）锥探到导斜器到球形柱体段接触导斜器。

此段采用低钻压、低转速，以便磨铣出一个均匀的接触面，磨铣进尺60mm。

钻井参数为:

钻压3-5kN，转速50r/min，排量8.0L/s，泵压l0MPa。

（2）从球形体段接触导斜器到铣锥底中心线铣出套管外壁。

此段采用高钻压、中转速，以便快速完成套管切削土作，磨铣进尺1.33m。

钻井参数为:

钻压

40-50kN，转速60r/min，排量8.0L/s。

（3）从铣锥底中心线铣出套管外壁到铣锥最大外径出套管。

此段宜采用低钻压、中转速，磨铣进尺1.58m。

钻井参数为:

钻压5-10kN，转速60r/min，排量8.0L/s。

（4）在上下窗口中定点悬空磨铣，进行反复修窗作业，直到窗口畅通无阻。

随后裸眼钻进2.0m,起钻，套管开窗工作完成。

6.1.2小眼井裸眼钻进技术

1.钻头的优选

小眼井钻头的优选是提高钻井效率的有效途径。

以前多采用

117.5mm的XH3型钻头，效果不理想，主要存在三个问题：

使用时间短，轴承寿命低，一般只能用20-25h，进尺20-30m，起下钻次数多，行程钻速低。

该类型钻头无喷嘴，不能进行高压喷射钻井，机械钻速低。

（3）牙轮易掉，且不易处理。

此次开窗钻井选用

117.5mm的PDC—钻头。

根据地层及侧钻工艺的实际情况，一般选择两种结构的PDC—钻头，一种是短圆形冠部轮廓和短保径结构，另一种是球型冠部轮廓和短保径结构。

PDC—钻头的应用获得了理想的效果，既提高了机械钻速，又提高了行程钻速，同时避免了牙轮落井事故。

2.造斜段轨迹控制

欢2—14—3016C井套管开窗后，利用单弯螺杆和转盘钻钻进至井深2000m（测深1990m，井斜18.45度，方位344.18度）。

确认脱离老井眼后，再用单弯螺杆定向钻进至2150m（测深2140m，井斜27.24度，方位292.81度），满足地质侧钻要求，完成造斜段施工。

钻具组合

117.SmmPDC钻头、

95mm单弯螺杆、

105mm无磁钻挺、5根

105mm钻挺、

73mm钻杆和

73mm方钻杆，钻井参数为:

钻压20—30kN，排量10.0—13.0L/s，泵压12-13MPa。

3.稳斜段轨迹控制

（1）2150-2269m井段

欢2—14—3016C井使用单弯螺杆完成造斜段施工后，并未起钻更换钻具组合，而是采用螺杆配合转盘钻继续钻进至2269m，钻井进尺119m。

这样做的原

因主要有如下三点:

造斜施工后钻头、螺杆仍处于良好的工作状态，继续使用减少了重复起下钻，节约了钻井成本;井眼轨迹没有到达靶点，如果井斜、方位由于地层原因发生大的变化，可使用单弯螺杆随时调整；小眼井钻头的钻压和水力效率比较低，只有通过钻头转速提高钻井时效，使用螺杆配合转盘钻，钻头可获得高转速，且极大限度地减少了钻具的疲劳破坏，减少了钻具事故。

（2）2269-2366m井段

这一井段采取的钻具组合为

117.5mmPDC钻头、

117mm扶正器、

105mm短钻挺、

117mm扶正器、

105mm钻挺1根、

117mm扶正.器、

105mm钻挺8根、

73mm钻杆和73mm方钻杆。

这套钻具组合具有很强的抗方位漂移及稳斜能力，对于井眼轨迹控制达到了理想效果。

该井段采用的钻井参数为:

钻压40—50kN，转速90—100r/min，排量15.0—18.0L/s，泵压15—16MPa。

6.1.3小眼井钻井液技术

由小眼井对钻井液的稳定性、润滑性、抑制性及携砂能力具有更高的要求，在欢2—14—3016C井中采用了硅油钻井液体系。

1.增加井眼稳定性

为保持小眼井的井壁稳定，首先根据欢14-16块地层特性及压力系数，适当增加钻井液密度；二是加入聚丙烯酸钾，在整个钻井液体系中聚丙烯酸钾的含量达到2%—5%；三是在钻井液中加入1.5%的KH931。

从而保证钻井液具有合理的流变性，减轻了对井壁的冲刷作用。

2.改善携砂性

加强钻井液的维护，通过掺入一定量的土粉和CMC，使黏土含量保持在60—70g/L之间，整个钻井液体系的携砂性从根本上得到了保证。

3.润滑防卡措施

在钻井液中加入5%的原油，并适量加入具有较强乳化能力的C9501进行维护；在钻井液中不定期加入无毒润滑剂和石墨粉改善泥饼质量，增加泥饼致密性和收缩性，减少了发生黏卡的可能性。

6.1.4保护油气层措施

在进入目的层之前，加入一定量的磺化沥青和磺化酚醛树脂，强化了钻井液体系的屏蔽暂堵性能。

此外，由十该体系抑制性强，泥饼质量好，有效地保护了

油气层，提高了

139.7mm套管开窗侧钻的经济性。

6.1.5小眼井完井技术

欢2—14—3016C井完井采用尾管悬挂技术，下入

101.6mm套管（接箍外径

108mm）至2343.62m。

由十环空间隙小，提高固井质量成为小眼井完井技术的关键。

在现场施工中采用长内管柱双向阻流板固尾管工艺技术，获得了成功。

采用双向阻流板就是将原来的阻流板上部加工成球座，在倒扣后投入也

30mm钢球，待钢球到位后，开泵循环钻井液。

由于刚球封死了原来的通道，有效地防止了钻井液串到尾管外部。

6.2引例分析

此侧钻井的目的是为恢复欢2－14－016井产能而进行的一口侧钻井。

其开窗位置的选择依据遵循的原则是。

尽量利用老井，缩短建井周期，节约钻井成本，充分体现开窗侧钻的优越性；通过通径、试压确定在开窗点以上的位置，满足侧钻的需要。

了解开窗地段具体情况，也满足条件。

依据优选原则，尽可能的利用了老井的已有条件，符合实际需求。

其开窗前的准备工作也是充分了解原井资料后，确定井口仍具有较高的压力，决定利用一天的时间来释放井内的压力，并根据资料显示设计采用密度1.30kg/L加重钻井液进行压井等。

根据原井情况和现场的技术条件选择合适其施工的钻具组合和开窗方式。

根据现场条件和队伍技术选择小井眼裸眼技术。

为提高钻进效率，选用小井眼钻头为Φ117.5mmPDC—钻头，而放弃以前多才用的Φ117.5mmXH3钻头。

体现钻具的优选。

最后谨慎选择合适的完井技术，并成功完成整个施工过程。

这个施工过程中。

导斜器的固定及钻铰式铣锥开窗、修窗工艺是小眼井定向侧钻成败的关键。

在

139.7mm套管中应用长内管柱双向阻流板固尾管土艺技术，尾管内不留水泥塞，同时提高了固井质量。

整个施工过程符合且严格遵守工艺流程，是一个典型的侧钻井施工过程。

第7章结论

侧钻就是为了特殊的工艺需要，在原有直井的基础上，使用特殊的侧钻工具使钻头的钻进轨迹按照预先的设计偏离原来的直井井深轴线。

但它具有良好的移运性、操作性、较高的可靠性。

侧钻井技术是降低油田开发成本、挖掘老油田剩余油潜力、提高采收率、恢复长期关停的报废井、低效井等生产能力、提高油田经济效益的有利途径。

参考文献

[1]夏云志．卡瓦锚定型开窗侧钻工具，1992年12月

[2]刘子坤．开窗侧钻二次开发技术．国外钻井技术，1998年13月

[3]赵江印王芬荣等．套管开窗侧钻井的钻井液技术．钻井液与完井液，1999年16

[4]　Kono.,MR樊洪海．分支水平井开窗侧钻新方法．国外钻井技术，1996年11月

[5]　姚宏斌．提高套管开窗侧钻井钻进速度简析．石油知识，2004年5月

[6]　中国知网．大港油田侧钻井完井方式研究．钻采工艺，2008年；02期

致谢

本毕业设计先后经历了将近一个学期，在石油工程学院指导老师的指导带领下，我严格遵守了学校的毕业设计进程安排，认认真真的做好每一步工作。

在设计过程中指导教授细致入微，精心教导。

无论工作如何忙碌紧张，他都经常辅导我们，充分体现了一名优秀教师、领导的风范。

感谢评阅本文的老师。

真诚期望各位评阅老师对我的毕业设计给予批评指正，提出宝贵建议。

在此特表示感谢！