科威特Burgan油田側鉆工藝技術及應用

楊 森

（1.西南石油大學，四川成都610500；2.中石化華東石油工程有限公司，江蘇南京210036）

老井側鉆是在原井眼打撈出井內的油管或一部分套管，進行裸眼定向側鉆、套管開窗側鉆或套管鍛銑側鉆，達到開發油氣層的目的。它可以應用在以下幾種情況。

第一種情況是在油田開發到中晚期，由于受井網條件的限制，不可能部署更多的調整井，可利用此種工藝，完善注采井網。其次是應用在套管嚴重腐蝕或變形，造成油井報廢或停產，但油層的利用價值較高，修復套管難度較大。再有當油井開采到一定程度，油層枯竭，利用上部套管進行側鉆，達到換井底的目的。第四種情況是初探井在垂直目的層無顯示的情況下，開窗側鉆斷層以外的儲集層。

側鉆井是較復雜的定向井，比直井穿透更多的油層，采油量相應增加。此外，應熟悉老井的地質情況，避免新鉆井的盲目性。不僅能降低鉆井成本，還可以大大提高單井的采收率。因此老井側鉆是油田后期開發的一種行之有效的鉆井工藝。

進行拔套側鉆、套管開窗側鉆或套管鍛銑側鉆具有一定的施工難度。首先是封堵側鉆點以下的井眼；其次是套銑割套管、套管開窗或套管鍛銑；三是井眼軌跡復雜，施工中注意繞障及防碰。因此要求施工井隊不僅具有鉆復雜井的能力，還要具有一定的修井經驗。

1 井眼準備

原井大部分是油井或注水井，情況也不相同。井內可能有抽油設備（電潛泵或自噴采油工具）、油管、套管變形、腐蝕穿孔、落物等，為了以后采油的需要，打懸空水泥塞或下入封隔器封堵原井眼的射孔井段，便于酸化壓裂等增產措施。因此，在未割油層套管前應首先做下列工作：

（1）放噴或者壓井，確保井下壓力正常。

（2）起出井內的抽油設備（電潛泵或自碰采油工具）、油管。

（3）在預計割斷套管位置以上，若有套管變形、落物等，進行相應處理。

（4）下鉆頭或刮削器通井。

（5）下工具（封隔器、承留器）或打水泥封堵，并試壓15MPa左右，檢查封堵情況。防止在以后的鉆井施工中竄漏油氣等。

2 側鉆點的選擇

側鉆點因井而異。在Burgan油田，由于側鉆點選擇較高，為了便于側鉆，必須將上部油層套管割出。拔出套管的多少主要是根據油層套管水泥的返高、側鉆點位置、技術套管和表層套管的下深、割出的套管的成本與鉆機作業費用是否合算而定。

一般來說，割出的套管深度應在油層套管水泥返高之上，套管鞋以下的裸眼井段。

3 拔套技術

割套管之前先確定套管自由段的深度。在Burgan有三種方式確定自由套管長度：一是根據固井質量資料，再就是測卡儀測卡，最后，根據卡點公式拉卡點。最后這種方式較容易，誤差一般約100～200m，拉卡點公式如下：

式中：L——卡點以上管柱長度，m；

PDP——每米套管重量，kg/m；

l——拉力差作用下的伸長差，mm；

T2-T1——拉力差，103kN。

卡點確定之后，若油層套管在技術套管或表層套管內時，可以選用機械式或水力式內割刀、爆炸切割在卡點之上20～50m進行切割，或在套管鞋之上10～20m割斷。若在裸眼，則須在套管鞋之下50m以上進行切割，避免魚頭在套管鞋附近，使下步套銑施工困難。同時切口應避開油層套管節箍及套管扶正器。

現場所用的外割刀有機械式和水力式兩種。機械式結構較復雜，但遇到特殊情況可以退出。而水力式結構簡單，操作方便，但易遇到刀片損壞不易退出。在內割刀的選用上，井深時可用水力式內割刀，可從泵壓上較容易判斷是否割斷，比機械式內割刀操作簡單。無論何種外割刀下井前的檢查、裝配尤為重要，它關系到割套管的成敗。

4 鍛銑技術

套管鍛銑技術是應用鍛銑工具（鍛銑刀見圖1）在井下將套管中的一段套管全部磨銑掉，而不必損壞或取出磨銑段以上的套管，以便進行側鉆達到鉆井的目的。我隊應用此技術在Burgan油田成功地對4口井進行了?177.8mm套管的鍛銑作業，共鍛銑套管72.89m。

圖1 鍛銑刀

當進行鍛銑作業時，將工具下到預定井深，開泵循環，泥漿從上接頭水眼進入，流經噴嘴時產生一定的壓差，推動活塞向下運動，活塞下部的推塊斜面與磨銑刀的刀背相接觸，將磨銑刀向外推出，使刀頭與套管接觸，啟動轉盤，開始切割套管，隨著活塞的向下運動，刀體不斷外伸，直到將套管切斷。當刀體最下端緊貼在限位裝置上時，磨銑刀不再外伸，同時切削刀位于被切割套管的截面上，繼續旋轉鉆柱，并向下施加一定的鉆壓，刀刃即可向下磨銑套管，直到預定井深。當要起出鍛銑工具時，先停泵，活塞在彈簧的作用下上行復位，磨銑刀收回，即可起出鍛銑工具。

套管鍛銑施工程序及注意事項：

（1）打懸空水泥塞將鍛銑點以下套管封堵。

（2）處理好泥漿性能，使泥漿具有較好的攜砂性（比重：9.0ppg，粘度：50s，塑性粘度：11cps，屈服強度：19lb/100ft）。

（3）下鍛銑工具，結構為：6-1/8″Taper mill（錐形銑刀）+6-1/8″stabilizer（扶正器）+X-O（配合接頭）+5-1/2″Section mill（切割銑刀）+Bit Sub（鉆頭接頭）+6Jts 3-1/2″HWDP+4-3/4″Jar（震擊器）+24Jts 3-1/2″HWDP+3-1/2″DP。下井前應在井口對工具進行開泵試驗，看刀片能否收攏，正常后，將刀片用細鐵絲捆好，下鉆途中不得開泵，防止刀片打開損壞。

（4）下至預定井深，開泵調整泵壓，慢啟轉盤，轉速50～70r/min。銑刀張開后，切割套管，待泵壓下降2MPa左右，轉動約15～20min，可將轉盤轉速調至100r/min，加壓進行套管鍛銑。?177.8mm套管鍛銑參數為：鉆壓5kN，排量17L/s。

（5）鍛銑中，必須送鉆均勻，平穩操作，鉆壓不宜過大，防止產生粗大鐵屑卡死刀體或刀板彎曲變形造成卡鉆。

（6）磨銑過程中，若需要起鉆或上提鉆具，應繼續循環泥漿一段時間，以保證鉆屑充分上返，然后停泵，待刀片收回后，可上提鍛銑工具出上窗口。

（7）施工中，發現泵壓升高，可停止鍛銑，在有限的范圍內上下大幅度活動鉆具，正常后再進行鍛銑。

5 斜向器套管開窗技術

套管開窗技術是應用斜向器、初磨磨鞋、開窗銑鞋以及橢圓形磨銑工具等在套管上定向銑出一個窗口（其空為橢圓形），而不必損壞或取出磨銑段以上的套管，以便進行側鉆達到鉆井的目的。我隊應用此技術成功地在Burgan油田對10口井進行了?177.8mm套管的開窗作業。

套管開窗施工程序及注意事項：

（1）打懸空水泥塞將開窗點上下套管封堵。

（2）下入鉆頭與刮削器，刮削套管，打水泥至開窗點。

（3）處理好泥漿性能，使泥漿具有較好的攜砂性（比重：9.0ppg，粘度：46s，塑性粘度：11cps，屈服強度：19lb/100ft）。

（4）下開窗工具，結構為：5-1/2″Whipstock（造斜器）+6-1/8″Start Mill（初磨磨鞋）+BitSub（配合接頭）+3-1/2″DP+UBHO（定向接頭）+36根3-1/2″HWDP+3-1/2″DP。下鉆時操作平穩，遇阻不能超過5t。

（5）下至預定井深，用陀螺定向確定造斜器的方位。

（6）設置斜向器，在13t左右，剪斷初磨磨鞋與斜向器間的連接銷釘。

（7）用初磨磨鞋磨銑0.6m左右，起鉆換開窗鉆具組合：6-1/8″Windows mill（開窗銑鞋）+6-1/8″Water?melon Mill（錐形銑鞋）+Bit Sub+3-1/2″DP+36根3-1/2″HWDP+3-1/2″DP。

（8）磨銑中，必須送鉆均勻，平穩操作，鉆壓不宜過大，防止磨銑工具早期損壞或造成卡鉆。

在套管開窗中所使用工具見圖2。

6 填井注水泥

填井注水泥是一般的鉆井作業，但應根據井眼壓力區別對待。在Burgan油田，對正常地層壓力井，一般是打2～3次懸空水泥塞；對地層壓力虧欠井，一般是先放入水泥承留器到側鉆點以下，然后打水泥。打水泥塞鉆具組合一般為油管（20根左右）+鉆桿，油管與鉆桿尺寸取決與井眼大小。水泥塞應為100m左右，候凝時間取決于水泥樣品。對井眼較深填井時，稠化時間應保證在300min以上，打完水泥后關半封反循環。起到反循環點以上150m候凝。對原井眼的油氣較活躍時，起到水泥面以上大排量循環兩周，并加適當的回壓，封堵死原井眼，防止油氣上竄，為下步施工創造條件。

7 側鉆與定向鉆進工藝

拔套管、鍛銑、斜向器開窗或者水泥回填的目的是為了側鉆，而側鉆的目的是為了避開油層套管的魚頂或者穿越斷層，向著預定的方位進行鉆進。由于側鉆井大部分是水平井和在老油區施工，因此，要選擇合適的剖面并繞過各井障礙。側鉆井的剖面大部分有下列兩種，一是原井段+造斜段+水平段；二是原井段+造斜段+穩斜段。第一種剖面適用多靶井，第二種剖面適合雙靶井。不論是哪種剖面，由于都是使用隨鉆測量工具與技術，軌跡控制較為容易。

在Burgan油田，其水平位移一般都超過1000m，所以，一般使用倒裝鉆具組合。

（1）在水平位移不超過600m的鉆具組合為：?155.6mm鉆頭+螺桿鉆具+浮閥+隨鉆測斜儀+定向接頭+?88.9mm加重鉆桿+震擊器+?88.9mm加重鉆桿+?88.9mm鉆桿60根+?88.9mm加重鉆桿51根。

（2）在水平位移超過600m的鉆具組合為：?155.6mm鉆頭+螺桿鉆具+浮閥+隨鉆測斜儀+定向接頭+?88.9mm加重鉆桿+震擊器+?88.9mm加重鉆桿+?88.9mm鉆桿180根+?88.9mm加重鉆桿51根。

在水平井施工中，鉆壓不是鉆進的主要參數。泵壓的變化與工具方位角的擺放是司鉆在施工中的主要參照對象。當水平位移達1000m后，送鉆較為困難，需大幅度點放送鉆，以克服大量鉆具躺在井壁所產生的摩阻。當摩阻過大時，要打稠漿掃井。大幅度點放送鉆往往造成工具面不穩定，影響軌跡控制效果，這就需要掌握反扭角的規律。

在Burgan油田，部分生產井回填后側鉆，定向井鉆具組合：?311.2mm鉆頭+螺桿鉆具+浮閥+隨鉆測斜儀+定向接頭+震擊器+?127mm加重鉆桿21根。

在定向井施工中，一旦側鉆成功，大部分井段進行復合鉆進，機械鉆速高，定向鉆進周期短，井下復雜較少。

8 側鉆井事故預防

由于側鉆定向井（水平井）井眼軌跡復雜，上部易形成鍵槽，為保證施工順利，應制定相應的技術措施。及時關停附近的注水井；在Burgan油田，某些井造斜段與水平段均使用聚合物泥漿，性能較好。某些井，需要調整好水基泥漿性能，保證泥漿的含油量在10%左右；精心操作，防止井噴、井漏、卡鉆等復雜情況的發生；當井深時，每次起下鉆，盡量錯根起鉆，以避免鉆具在長時間高扭距下扣錐進；每次起下鉆在狗腿度較大的井段必須用低速起。當有鍵槽時，應及時破鍵。當機械轉速較慢時，每鉆進100～200m打稠漿掃井以幫助攜砂；當機械轉速較快時，每鉆進80～100m打稠漿掃井以幫助攜砂，保障井眼清潔。電測時在造斜段、魚頂、套管鞋附近，應緩慢起下電測儀器。小井眼鉆井重點在防止鉆具事故；因環空間隙小，激動壓力大，井噴和井漏比常規井要突出，防噴防漏尤其重要。

9 現場應用

2018年以來，運用側鉆工藝成功地鉆成14口側鉆定向井，其中：?177.8mm套管鍛銑4口，鍛銑進尺72.89m，平均鍛銑速度2.24m/h；?177.8mm與?244.5mm套管開窗10口，平均磨銑速度0.40m/h。鍛銑套管數據見表1，套管開窗數據見表2。

表1 鍛銑套管數據

表2 套管開窗數據

10 幾點認識與建議

（1）精確控制鍛銑時割刀水力參數非常重要。在DK596A就由于泵排量過大而刀不能收回。

（2）在開窗側鉆中，磨銑工具尺寸選擇非常關鍵。在Dukhan油田施工的10口井中，有4口由于尺寸問題而不能順利下入。

（3）對拔套管井的卡點計算（電測）關系拔套是否一次成功。有時，即使使用電測測出卡點，但是，一小段水泥環也足以讓割后的套管難以拔出。所以，建議卡點計算與電測同時使用，以準確確定卡點。

（4）鍛銑與開窗側鉆的泥漿性能直接影響作業效率。