Ф508mm 隔水導管開窗側鉆技術分析

侯得景 陳清正 聶光輝 秦天寶 柳海嘯

（1、中海油能源發展股份有限公司工程技術分公司，天津300452 2、中海石油（中國）有限公司蓬勃作業公司，天津300452）

油田在經過較長時間的開發生產后，由于產能衰竭或其他原因導致油氣產量降低、油氣井利用效率低，為了提高油氣井產能同時兼顧降低建井成本，利用老井眼部分井深結構，從套管內開窗側鉆新的較小井眼從而鉆達新的目的層位的技術工藝。技術措施通常利用斜向器和開窗銑鞋，在套管既定位置將套管磨穿而形成規則的窗口，然后用定向鉆具鉆出新的較小井眼。這種方式現場易操作，施工工藝相對比較簡易，能夠較好的滿足海上平臺后期對油藏再次開發挖潛，增產效果明顯，這種方式在海上油田利用較多。套管開窗的方法主要有斜向器開窗法和銑套管開窗法兩種。由于海上作業日費較高，斜向器開窗較銑套管開窗費用高，但是開窗時間短，綜合比較，斜向器開窗更有利于降低開窗綜合成本，海上普遍使用斜向器法開窗。

1 蓬萊油田E 平臺54#井槽隔水導管開窗背景

1.1 蓬萊油田E 平臺槽口布置簡況

蓬萊油田E 平臺采用5×8 結構共40 個井槽，井口間距為2.27m×1.90m，其中外排16 個井槽為Ф762mm 隔水導管單筒雙井結構設計，內排為Ф508mm 隔水導管，54#井槽與53#井槽相鄰。

圖1 蓬萊油田E 平臺槽口示意圖

1.2 54#井槽隔水導管基本情況

54#井槽Ф508mm 隔水導管錘入入泥53.08m 拒錘，井深128.64m，錘入后與相鄰53#井槽隔水管相碰，但53#井槽隔水導管受損較輕，并已順利完成鉆完井作業。使用16″通井鉆具組合清洗隔水導管到127.44m，遇阻，鉆具組合為16"牙輪鉆頭+ 浮閥+5" 加重鉆桿；使用16-3/4″磨銑鉆具組合下入到125.01m，遇阻；嘗試用16-3/4″平底磨鞋磨銑通過，頂驅、鉆具頻繁憋跳，很難往下磨銑，出井磨鞋尺寸磨損到16″，側面耐磨面上的碳化鎢磨銑殆盡，磨鞋底部的耐磨面保持較好的形狀。使用8-1/2″通井鉆具通井至126.89m 探底，鉆進至129m，無遇阻情況；組下強磁打撈鉆具組合至井底，強磁上回收到鐵銹和鐵屑7kg；12-1/4″通井鉆具下鉆至129m，無阻卡。如果表層用12-1/4"井眼直接從隔水導管引鞋底部鉆出，與鄰井E53 井存在嚴重的防碰風險。綜上，考慮到鉆穿鄰井的風險，54#井槽采用隔水導管開窗。

2 工程技術措施

2.1 開窗點的選擇

開窗位置的選擇主要考慮井眼軌跡設計、地層性質、套管結構及固井質量等方面。具體來講開窗點的選擇原則一般遵循以下幾點：

2.1.1 開窗點盡可能小，以不超過30°/30m 為宜。

2.1.2 開窗側鉆點應選擇在穩定性地層，盡量避開膨脹性頁巖或鹽層等復雜地層，以利于今后的側鉆作業。

2.1.3 錨定器坐封位置盡可能與套管接箍距離1-2m 之外，以保證錨定點的套管內徑平滑。

2.1.4 銑錐的開窗區間避開套管接箍和扶正器，窗口段距套管接箍至少2m。

2.1.5 套管外有水泥交接、固井質量高的位置，以減少磨銑時候套管的震動（如套管外沒有水泥膠結，開窗側鉆成功率也很高，只是需要在磨銑的過程中盡量控制好參數，當然可能會因套管震動等而引起銑錐更容易損壞）。

2.1.6 在滿足施工要求的前提下，側鉆點的選擇應考慮側鉆井進尺最小原則。

E 平臺54#井槽由于隔水導管下入較淺在側鉆點的選擇上主要考慮淺部井眼軌跡與相鄰周圍井的防碰問題，同時考慮卡瓦坐掛位置和窗口避開導管接箍，最終開窗點定在106.00m。

2.2 通井

為清除井壁殘留水泥或結垢，保證導管內徑尺寸。對錨定器坐封的深度上下15 米區間進行通井至120.79m（斜向器底深117.24m），無阻卡。鉆具組合為17-1/2" 牙輪鉆頭+ 浮閥+17-1/2"扶正器+變口（731×410）+5"鉆桿。

2.3 坐掛斜向器及開窗作業

2.3.1 避開套管接箍位置，以防錨定器坐封在接箍上或開窗的位置為接箍位置。

2.3.2 開窗方向一般為斜向器的高邊左/右60 度以內為宜，54#井槽隔水導管基本為垂直方向，任何開窗方位和方向，都能實現，但是考慮到出窗口后的井眼設計軌跡斜向器方向定在高邊右87.8°。

2.3.3 鑒于這是深度100m 左右的開窗作業，導管是砸入泥中，套管外沒有水泥膠結，需要注意的是因為開窗點較淺，鉆具震動比較大，銑錐磨損可能會比較大，開窗作業結束之后，銑錐磨損度可能會超過規定范圍，作業開始前做好了第二趟修窗預案。

2.3.4 開窗初始階段：從銑鞋磨銑斜向器頂部到銑鞋底圓與隔水管內壁接觸，此段開始要輕壓慢轉便于銑錐正常進入導斜面，推薦轉速為60-120 rpm，鉆壓2klbs-20klbs，然后中壓中速磨銑；開窗至中點：從銑鞋底圓接觸隔水管內壁到磨銑到導斜面中點時為開窗第二階段，過第一段面后進鉆速度會有所增加，但是為了窗口質量，鉆壓還應保持為銑窗所需的較低鉆壓；當磨銑到導斜面中點時，如果出現扭矩減小或者鉆進速度降低的情況，這時可適量增加鉆壓并降低轉速，這將會使銑錐偏離導斜面中點。當銑錐通過導斜面中點后，進鉆速度和扭矩將有所增加，繼續進鉆一英尺后，將鉆壓和轉速調回初始值，繼續銑窗。

2.3.5 54#井槽開窗工具選用Smith 一趟鉆開窗工具，這套工具在國內外都有針對Ф508mm 隔水導管開窗作業的成功實例。開窗鉆具組合為13-3/8" x 20"斜向器+雙銑錐+6-5/8"加重鉆桿×1 根+變扣+定向短節+8" 螺旋鉆鋌×3 柱+ 變扣+5"加重鉆桿×1 柱。

2.4 修窗作業

修窗作業即利用平底磨鞋在已開的窗口里來回劃眼，磨去窗口毛刺，當可以在窗口軌跡里不旋轉自由上下滑動時即說明窗口已經干凈完好。修窗完畢后，停止轉動下放管串通過窗口，如果摩阻異常，繼續修窗直到摩阻正常，這樣為后續作業時的鉆具組合順利通過窗口提供保證。54#井槽修窗作業結束后，起初修窗工具，領眼銑錐磨損38mm，次級銑錐磨損57mm，磨損度在合理范圍。

54#井槽開窗作業結束后，使用15-1/2″鉆具通井，能夠通過窗口，并較為順利的完成了15-1/2″井眼的定向鉆進，但在下13-3/8″表層套管至109.92m 時遇阻卡，多次活動嘗試通過，未果；后下入多趟修窗鉆具修正窗口。最終13-3/8″表層套管下至設計井深。

窗口的好壞取決于開窗階段，開窗階段不應冒進。窗口不圓滿光滑，修窗時工具容易留出窗口，糾正窗口困難。修窗的主要目的是修正窗口毛刺，而不是擴大窗口。

3 難點與總結

3.1 表層井眼防碰

油田開發到中后期，隨著調整井的增多，井眼防碰形勢越來越嚴峻，特別是表層防碰嚴重，一旦發生鉆穿套管事故，會帶來油田停產、溢油等惡性事故。在井眼軌跡設計階段應做好各項資料收集和分析，以降低鉆井作業中的風險。開窗側鉆井開窗成功后需要考慮與周圍相鄰井的防碰問題。

鉆進過程中井眼相碰征兆主要有：鉆井參數異常，包括扭矩波動明顯，鉆具蹩跳，鉆壓有增無減，鉆速變慢，泵壓升高等；振動篩返出水泥（鄰井有水泥封固）；鉆具短暫放空（鄰井無水泥封固）；鉆具有敲擊聲音等。

防碰控制措施：鉆進中加強現場監控，監視鉆壓、鉆速、排量、泵壓、扭矩等參數，鉆井液出口處應撈砂取樣，觀察巖屑，判斷井下情況變化；觀察鄰井井口，并監聽是否有撞擊鄰井套管的聲音，并及時用定向井軟件對軌跡進行防碰計算和分析。鉆進中若出現鉆遇套管的征兆，立即停止鉆進，將鉆具提離井底5m 以上活動循環，觀察返出巖屑中是否含水泥鐵屑及含量；如需要可起鉆打水泥塞，采取必要的繞障施工方案。

3.2 開窗時間長

20"隔水導管，管體強度較普通套管高、管壁厚、直徑大，對開窗銑鞋與銑錐、平底磨鞋等工具磨損極大，尤其在1 個銑鞋不能完成開窗、需要起鉆下入第2 個銑鞋時，更容易發生跳鉆情況而使窗口開偏。

3.3 導管外無強支撐

主要表現為環空沒有水泥固定，加之表層地層較軟，銑錐可能提前出窗口對銑錐的走向就失去了約束而容易滑出隔水導管進入地層。該井隔水導管入泥只有35m ，開窗過程中強烈震動，可能引起隔水導管活動。

3.4 第二趟修窗作業的必要性

鑒于54#井槽開窗修窗作業結束后，銑錐磨損正常的情況下，雖然下定向鉆具正常，但13-3/8″套管無法下入通過，建議對于入泥較淺的隔水導管開窗窗口在開窗修窗后增加一趟修窗作業。