套管開窗技術在陽山137H17-3井的應用與分析

王 波，鄭殿富，王 侃，鄭瑞強，李秋杰，朱云波，楊沛琪

（大慶油田鉆井工程技術研究院，黑龍江大慶 163413）

陽山137H17井組4號井在施工過程中軌跡與3號井導眼段發生碰撞。根據現場情況，在3號井鉆穿處打水泥塞，封閉與4號井的通道，在3號井520m處實施套管開窗去，確保井眼軌跡避免與平臺其他井相碰。

1 施工前期調研

施工前調研開窗套管鋼級、壁厚、開窗點上下接箍位置、扶正器位置、開窗點附近固井質量、開窗點位置巖性。避免銑錐磨銑套管接箍和扶正器。

1.1 套管開窗點附近固井聲幅圖（見圖1）

圖1 套管開窗點附近聲幅圖

通過圖1 套管開窗點附近聲幅圖中，在井深518.68m 和527.48m 處是套管接箍位置。開窗點選取在井深520m 處，能夠避免套管磨銑工具磨銑接箍，減少非正常工作量。

1.2 防碰掃描數據（見圖2）

圖2 防碰掃描數據

通過圖2防碰掃描數據陽山137H17-3預計的開窗軌跡與平臺其他井不會發生碰撞。

1.3 套管開窗點數據

開窗點：520m；

開窗點井斜角：0.45°；

開窗方位：140°；

開窗層位：棲霞組；

套管規格：?244.5mm；

套管壁厚：8.94mm；

套管剛級：J55；

開窗地層巖性：灰黑色灰質泥巖、灰色泥巖夾淺灰色粉砂巖。

2 套管開窗工具準備

2.1 套管內開窗用斜向器參數（見表1）

表1 套管內開窗用斜向器參數

2.2 套管開窗銑錐（見圖3）

圖3 ?216mm復式銑錐

2.3 開窗工具進入現場前檢查

（1）檢查套管內開窗用斜向器外觀是否完好；

（2）檢查套管內開窗用斜向器上下卡瓦、扶正盤固定銷釘是否緊固；

（3）檢查套管內開窗用斜向器錨定總成承壓零部件是否完好；

（4）檢查套管內開窗用斜向器送入工具連接是否完好（上、卸扣是否順暢）；

（5）檢查套管內開窗用斜向器上端扣型與定向短接連接扣型是否一致；

（6）對套管內開窗用斜向器、套管開窗銑錐各關鍵尺寸進行校對。

3 套管開窗施工簡述

3.1 掃塞

鉆具組合：215.9牙輪鉆頭+鉆桿至井口。

9月3日22:00～6:00清理開窗點附近水泥塞，使用牙輪鉆頭將水泥塞鉆至頂鉆530m。

3.2 刮壁

鉆具組合：9-5/8″刮壁器+鉆桿至井口。

9 月4 日23：00～6:00 使用9-5/8″刮削器在井段510～530m清理殘留在套管壁上的水泥渣等異物雜質，充分循環返出，直至振動篩無水泥固相顆粒返出為止。

3.3 斜向器坐掛

鉆具組合：?210mm 斜向器+定向短接+鉆桿至井口。

9 月5 日10:00～17:00 下斜向器,17:00～20：00 測陀螺、擺方位，20:00～22:00 斜向器坐掛開泵憋壓至22MPa，穩壓5min，無壓降顯示，泄壓歸零；再次憋壓22MPa，穩壓5min，泄壓歸零；再次憋壓22MPa，穩壓5min，泄壓歸零。下放鉆具加壓10t 確認斜向器已懸掛。轉盤正轉30圈，丟手成功，起出送入桿。

3.4 銑錐開窗作業

第一趟開窗組合：?216mm銑錐+鉆鋌×3+加重鉆桿×24+鉆桿至井口。

9 月6 日6:00～7 日7:00，開窗作業時間24h，鉆壓0.5～6.5t，轉速30～80r/min，泵沖60～80，泵壓1～4MPa，扭矩1～6，進尺2.64m，后期幾乎無進尺，起鉆檢查鉆具。銑錐出井后，冠部硬質合金磨損嚴重，中段硬質合金塊部分磨損脫落，后段磨損較輕。

第二趟開窗組合：?216mm銑錐+鉆鋌×3+加重鉆桿×24+鉆桿至井口。

9 月7 日15:45～8 日4:40，開窗作業時間13h，鉆壓0.5～4.5t，轉速30～80r/min，泵沖60～100，泵壓2～3MPa，扭矩1～5，進尺0.34m。后期幾乎無進尺，起鉆檢查鉆具。銑錐出井后，只有前0.4m有磨損痕跡，冠部硬質合金磨損，中段硬質合金棱有明顯磨損，后段幾乎無磨損。

第三趟開窗組合：?216mm銑錐+鉆鋌×3+加重鉆桿×24+鉆桿至井口。

9月8日20:30～9日23:30，開窗作業時間27h，鉆壓0.5～10.5t，轉速50～80r/min，泵沖60～100，泵壓1～4MPa，扭矩2～9，進尺1.32m，后期幾乎無進尺，起鉆檢查鉆具。銑錐出井后，冠部硬質合金磨損較重，中段硬質合金塊部分磨損脫落，后段磨損較輕。

第四趟開窗組合：?165mm銑錐+變扣接頭+鉆鋌×3+加重鉆桿×24+鉆桿至井口（?165mm銑錐，見圖4）。

圖4 ?165mm銑錐

9月10日18:00～11日1:00，開窗作業時間7h，鉆壓2～4t，轉速30～60r/min，泵沖60～100，泵壓1～4MPa，扭矩2～9，進尺1.10m，后期幾乎無進尺，起鉆檢查鉆具。銑錐出井后，整體磨損較輕。

第五趟開窗組合：?216mm 銑錐+加重鉆桿×24+鉆桿至井口。

9 月11 日6:30～11 日12:00，開窗作業時間5.5h，鉆壓0.5～1.5t，轉 速60～80r/min，泵 沖60～100，泵 壓1～4MPa，扭矩2～5，進尺0.7m，到達預定開窗5.0m 處。開始修窗，上提下放鉆具多次反復修整窗口，直至起下鉆具摩阻小于0.5t，起鉆下牙輪鉆具。出井后的銑錐冠部中芯磨損較小，冠部最大徑磨損較大，中段和后段磨損較小。

3.6 套管窗口保護注意事項

套管窗口形成后，進行下步側鉆作業，在下入尾管前，窗口的保護是極為關鍵的，其重點是鉆頭過窗口時不要轉動，要注意以下幾點：

（1）窗口位置在520～526m井段，考慮到鉆具誤差，在該井段前后5m都應緩慢上提下放鉆具，做好鉆頭過窗口的準備；

（2）起、下鉆鉆頭過窗口整個過程，緩緩下放鉆具，遇阻不超過50kN，若鉆具組合中帶有螺桿鉆具且有遇阻顯示時，可多次變換鉆具角度使鉆頭順利通過窗口。鉆頭通過窗口后，可按正常起、下鉆速度操作；

（3）鉆頭過窗口整個過程嚴禁轉動鉆具，若鉆具組合中帶有螺桿鉆具，嚴禁開泵；

（4）后序作業中盡量減少鉆具過窗口的次數，裸眼段鉆進中的短起下作業，盡量不要將鉆頭提入套管。

4 結論與認識

9 月12 日7:30 牙輪鉆頭下至524.77m，鉆壓8t，鉆速20，泵沖100，開始鉆進。527.36～528.36m井段，機械鉆速0.77m/h。鉆具有憋跳現象，泥漿返出發現有石英砂。證明開窗點附近存在巖性較硬的夾層（銑錐開窗進尺機械鉆速見表2，返出巖屑見圖5、圖6）。

表2 銑錐開窗進尺機械鉆速表

圖5 開窗后牙輪鉆進1m返出的巖屑（先后順序由左至右）

圖6 開窗后牙輪鉆進2m返出的巖屑（地層巖性灰白色灰巖）

（1）本次開窗使用?216mm 銑錐4 支，?165mm 銑錐1 支。耗時較長累計開窗用時72.5h（含?165 銑錐7h），開窗進尺5.0m（不含?165mm 銑錐鉆領眼1.1m），平均機械鉆速0.069m/h。

（2）嘗試了?165mm 銑錐鉆領眼后再擴眼的提速方法，效果較好。?165mm 銑錐鉆領眼1.1m，用時7h。隨后下入的銑錐開窗進尺0.7m，用時5.5h，平均機械鉆速0.127m/h，相對第一、第二、第三趟銑錐平均機械鉆速明顯加快。

（3）本次開窗速度慢的主要原因為地層原因。每口井的開窗作業時效都存在差異，導致這個差異的主要因素，有以下5點：①斜向器斜面的硬度及其硬面的厚度差異。②銑錐硬質合金塊的硬脆性及其焊接強度的差異。③套管壁厚及其硬度的差異。④管外水泥環強度的差異。⑤地層巖性的差異。

從本口井施工的過程和現象看，銑錐冠部進入地層后速度變慢，說明因素①、②、④的影響較小，那么影響較大的就應當是套管的硬度和地層的巖性。套管的硬度按標準一般在布氏硬度HB240 以下，最低的達到HB190，最高的也有高于HB260 的。若套管硬度高于HB260時，那么開窗的時效就會低（同批套管熱軋時的最初和最后容易出現高硬度管，但出廠時基本上頭、尾檢出）也就是說，套管硬度高于HB260的，有這種可能，但幾率較小。但從本井出井銑錐磨損程度看，這根套管的硬度即使沒達到HB260，但依然很高的（兩個廠家的銑錐磨損程度）。另外，該井開窗段雖然只有500多米，但兩個廠家的銑錐對其破巖的效率均較低，特別是外購的銑錐，銑錐頭部增加了圓柱齒，破巖效率依舊較低，更加證明了該地層是影響開窗磨銑進尺速度慢的主要原因。后期牙輪鉆頭鉆進，527.36～528.36m井段，機械鉆速0.77m/h，鉆具有憋跳現象，泥漿返出發現有石英砂，證明開窗點附近存在巖性較硬的夾層。

（4）優選磨銑工具。現有銑錐磨銑套管的效率較高，但破巖效率較低。急需對現有銑錐改進升級，使其具備較高的磨銑套管效率同時具有較高的破巖效率。