連續油管側鉆套管開窗工藝的研究與發展

周 昆,夏宏南,徐 超,周 宇,陳偉峰,宋 頤

連續油管側鉆套管開窗工藝的研究與發展

對連續油管(Coiled Tubing，CT)套管內開窗工藝進行了研究，介紹了開窗前的準備工作和導斜器的送入及固定，詳細分析了磨銑套管的各段工藝要求，并對磨銑工藝的井下鉆具組合(Bottom Hole Assembly，BHA)進行簡單的介紹。作為一項鉆井新技術，其未來發展及應用將會越來越重要，制定一套適用于連續油管鉆井的、具有自主產權的技術規范和工藝標準是今后的工作重點。

連續油管；套管開窗；導斜器；磨銑套管；BHA

連續油管的概念起源于20世紀30年代前，在二戰期間用于輸送能源，到20世紀80年代才真正有了發展，其廣泛應用于各種修井和完井作業，其顯著的優點逐漸被人們重視，技術也日趨成熟。而連續油管鉆井技術則始于20世紀90年代，目前美國、加拿大、法國在這方面的技術處于領先，隨著連續油管專屬設備的研制，極大的推動了連續油管鉆井技術的應用和發展。我國在這方面的研究相對較晚，且設備主要依靠進口，但隨著近些年的研究工作，取得了很大的進步，在設備制造上已逐步實現國產化。

隨著一些老油田的壓力衰減和特殊油氣藏的發現，連續油管側鉆作業的優勢越來越明顯。從1995～2004年，阿拉斯加地區連續油管側鉆井數量多達500余口，水平長度為300～900m，井眼直徑為69.9～104.8mm，平均成本比常規鉆井降低1/2。2003年，BP公司在阿聯酋Sajaa氣田取得了巨大的成功，通過欠平衡連續油管側鉆水平分支井，大大提高了產量和采收率，在一些井中，產量提高了約4倍。Dowell Schlumber Ltd公司在加拿大Alberta Glauconite“A”油田的一系列側鉆水平井也表明，連續油管開窗側鉆技術具有較強的競爭力[1]。2009年6月24日，寶雞鋼管公司成功生產出7600m 的CT80級?31.8mm×3.18mm 連續油管，實現了國內連續管產品的零突破，并多次成功應用于完井和修井作業，取得了良好的應用效果，極大的推動了我國在連續油管方面的發展[2]。對于老井而言，開窗側鉆是開采剩余儲量和降低成本的有效方法。下面，筆者對側鉆前的開窗作業工藝進行了初步的研究以及相關設備的介紹。

1 井眼準備、開窗點的選擇

1.1井眼準備

井眼準備過程如下：①拆除地面及井下采油裝置并取出油管鉆開封隔器，泵入清洗液，除去井底的油污、瀝青或沙粒等；②用連續油管下接測井裝置再接通徑規通井，確定套管變形位置，根據變形位置制定下部措施，結合測井資料確定開窗部位；若窗口遠離井底則須注水泥封堵下部產層，特別是射孔層段，防止影響以后的側鉆施工，也可根據具體施工條件下入全徑封堵器[3]。

1.2開窗點的選擇

對于開窗點的選擇應遵循以下要求：①側鉆位置要避開套管接箍處；②要確保側鉆位置以上套管完好，無變形、破裂和漏失；③側鉆位置要盡可能深，以便縮短鉆井周期、降低工程成本，為采油泵更接近生產層位條件；④側鉆位置要盡量避開復雜地層 、應力層系，避開油水層交錯、油水關系復雜地層，以保證側鉆施工安全順利；⑤側鉆位置應盡量選擇在砂巖或非膨脹泥巖地層，避開膨脹頁巖、鹽巖及易垮塌、漏失等復雜井段；⑥要使整個側鉆的井身結構有合理的狗腿度，確保各種作業管柱的起下暢通無阻。

2 導斜器的固定

2.1固定方法

圖1 送入器與導斜器的連接圖

目前比較成熟的工藝技術是注水泥固定導斜器的方法[4]，步驟如下：①在開窗位子下泵入預制水泥塞，水泥塞面離開窗點的距離由導斜器總體結構的長度決定；②利用鉆具將導斜器下放到水泥塞面，利用井下定向工具和MWD(Measurement While Drilling, 隨鉆測量)將導斜器斜面方位調至設計的開窗方位；③再次泵入緩凝水泥漿，上返至油管頂端；④加壓剪斷送入器與導斜器間的剪釘，送入器下沖到承頓塊上，將導斜器固定在套管內(見圖1)，起鉆，等侯水泥凝固。送入器與導斜器內有孔，形成連通的密封通道，可使水泥漿順利流過，2件之間用剪釘連接，尾部接一焊有加強筋的油管固定在水泥塞中，用于支撐導斜器。

2.2關鍵技術和鉆具組合

由于是在套管內作業，常規的測量系統因存在磁性干擾而失效，可采用Gravity重力MWD系統。且因為上部CT鉆具的無旋轉性，所以工具面的調整需由井下定向工具完成。鉆具組合為：導斜器+送入器+定向工具+MWD+ CT接頭+CT。

3 磨銑開窗

3.1磨銑開窗過程

表1 磨銑開窗各段技術參數

磨銑開窗過程可分為3段：起始端，從銑錐開始接觸導斜器頂端到銑錐底部與套管接觸，要求磨銑出均勻的接觸面；穩定段，適當提高鉆壓和轉速，穩定壓力，均勻的磨銑套管至整個窗口初步形成；修窗段，利用較高的轉速反復在窗口附近進行修整，直至上提和下放無阻無卡[5]。整個磨銑開窗過程中多注意井內返出物，及時清理鐵屑。磨銑開窗各段技術參數如表1。

3.2鉆具組合及各部件作用

圖2 銑錐

鉆具組合為：銑錐+井下馬達+MWD+定向工具+液壓斷開接頭+單向閥+CT接頭+CT。銑錐結構示意圖如圖2所示；井下馬達采用螺桿馬達，提供銑錐所需的轉速和扭矩；MWD測量系統可測量儀器的工具面、井斜角和方位角；定向工具用于調整井下工具的工具面，采用壓差驅動形式，調整時，順時針轉動，可以預設調整量；液壓剪斷接頭是在發生卡鉆時用于剪斷上部CT鉆具和井下鉆具組合BHA；單向閥用于限制流體流動方向，只允許管內流體由上向下單向流動。

4 鉆井液要求

磨銑開窗作業時會產生巖屑和金屬碎末，因此，要求鉆井液必須具有良好的鐵屑攜帶能力、良好的剪切稀釋性能和懸浮能力，漏斗粘度一般在70～100s之間為宜，屈服值大于25，使塑性粘度與屈服值之比較小。由于鉆時較長，且是在套管內作業，經濟考慮可采用清水加高粘聚合物組合，盡量采用大排量磨銑。

5 結 語

連續油管開窗側鉆是一種鉆井新技術，具有良好的經濟效益，隨著設備的成功研制及工藝技術的日益完善，將會在現場應用中發揮越來越重要的作用。開窗的方式有幾種，除文中所介紹的外，還有注水泥塞鉆導引孔的開窗和過油管開窗等。目前普遍采用也是最為安全可靠的是導斜器開窗，導斜器的定向和固定成為開窗成功的關鍵，液壓驅動的井下定向工具配合防磁干擾的測量系統保證其順利進行，導斜器的固定也有注水泥固定和液壓錨定式，未來新型高效的磨銑鉆頭的成功研制將會大大縮短開窗的時間。國內研究也已取得較大的發展，通過引進部分關鍵設備，完全有能力研制連續油管鉆井系統，對連續油管鉆井工藝進行攻關。

[1] Leising L J.Sidetracking technology for coiled tubing drilling[J].SPE 30486，1996.

[2] 李宗田.連續油管技術手冊[M].北京：石油工業出版社，2003.

[3] 劉乃震，王廷瑞.現代側鉆井技術[M].北京：石油工業出版社，2009.

[4] 吳文秀，韓興，曾憲宏，等.連續油管過油管開窗側鉆技術[J].石油機械，2000，28(7)：55-57.

[5] Hearn D D，Blount C G.Coiled tubing window milling[J].SPE 35126，1996.

[6] 朱麗華，陳新，黃焰.連續油管開窗側鉆水平井技術[J].鉆采工藝，2001，25(3)：19-23.

[編輯] 洪云飛

10.3969/j.issn.1673-1409(N).2012.03.026

TE243

A

1673-1409(2012)03-N078-03

2012-01-28

周昆(1985-)，男，2008年大學畢業，碩士生，現在主要從事鉆井工藝技術方面的研究工作。