斜向器開窗技術實施過程中的安全風險與防控措施

摘 要：文中針對渤海油田套管斜向器開窗側鉆技術在實施過程中所面臨的作業安全風險進行了全面分析，并提出了一系列針對性的防控措施，通過對斜向器開窗法多個關鍵風險點識別，并針對這些風險點制定了相應的預防和應對策略，可以提高作業安全性、減少事故發生率，研究結果為油田開窗作業提供了科學指導和實踐建議，旨在幫助相關企業優化完善作業流程，確保作業的順利與安全。

關鍵詞：套管開窗；斜向器開窗法；安全風險；防控措施

隨著油氣資源開發的不斷深入，開窗側鉆技術已成為提升油氣田開發效率的關鍵技術之一。套管開窗側鉆工藝技術主要應用在分支井、事故井處理和老井二次開發等，尤其是在資源枯竭的老油田通過開窗側鉆技術實施調整井可以有效實現油井復活[1]。套管開窗工藝分為鍛銑開窗和斜向器開窗，得益于斜向器開窗工藝的簡單高效、周期短、成本低，此技術在各大油田被廣泛應用。如何確保開窗成功率，規避作業過程中各種風險，如工具故障、提前出窗、跳窗、窗口卡鉆等，是開窗技術的主要困擾。因此，本文通過系統的分析具體風險點，并針對斜向器開窗技術提出了有效的防控措施，旨在為安全生產提供技術支持。

一.技術應用背景

近年來，隨著各大油田開發進入中后期，產能逐漸下降，低效井、停產井以及套管損壞井等數量逐漸增多，對整體產能產生了直接影響，通過套管開窗側鉆實施調整井技術成為了釋放可采儲量、恢復產能的有效手段之一，這種技術尤其適用于海上油田。一方面開窗側鉆能夠高效再利用平臺有限的槽口，優化資源配置；另一方面它還能利用部分老井套管，從某種意義上實現了修舊利廢的目標，通過套管開窗側鉆不僅可以恢復老井的生產能力，還能夠減少新井鉆探的成本，顯著提高資源的利用效率。

這種技術在油田開發中展示出巨大的潛力和廣泛的適用性，它能夠顯著提升經濟效益，降低油田開發的整體成本，同時延長油田的生產周期，提高資源利用率，通過不斷優化和推廣套管開窗側鉆技術，油田企業可以更有效地應對各種生產挑戰，實現資源的可持續開發和利用，這種技術不僅在國內油田得到廣泛應用，還在國際上引起了關注，成為油田開發領域的一項重要技術創新。

二.開窗技術風險

（一）斜向器開窗法風險點及控制措施

1、如何預防斜向器提前坐掛、落井或坐掛方向不合適等風險

隨著開窗井施工的增多，目前統計的復雜情況中，存在斜向器提前坐掛、脫落及窗口方向不合適等風險。

推薦防控措施如下：

（1）根據側鉆井需求選擇適宜的斜向器，應確保滿足鉆井及完井工具的最低通過要求。斜向器斜度應依后續鉆完井作業而定，常規造斜率以2～3°為宜，坐掛方式推薦使用液壓坐封斜向器。

（2）下斜向器前應模擬斜向器組合剛性選擇刮管通井鉆具，其剛性應強于斜向器組合及后續鉆進時鉆具組合的剛性，鉆具組合宜帶近滿眼扶正器[2]。刮管過程一旦有明顯遇阻井段，應分析遇阻原因，若定向井全角變化率大或套管嚴重變形等原因則應重新設計側鉆方案。

（3）刮管通井后盡量開展測固井質量工作，一方面為選擇開窗點提供依據，另外與老井套管表接箍位置比較，驗證誤差范圍，誤差較大時應以測井數據為準，選擇開窗位置。

（4）施工過程的數據記錄：在施工過程中，應對關鍵操作參數進行詳細記錄，如斜向器的角度調整、深度變化、壓力控制等，這些數據不僅可以幫助實時調整施工方案，還可以為事后分析和改進提供依據，例如在某項目中，通過記錄斜向器的實際操作數據，發現并糾正了多次因操作失誤導致的坐掛方向偏差問題，提高了施工的精準度和安全性。

（5）定期安全檢查：在施工過程中定期進行安全檢查和評估，及時發現和排除潛在隱患。檢查內容應包括設備狀態、操作規程和現場環境等方面，確保每一個環節都符合安全要求。

（6）應有專人負責測量工具面，量角差，并對定向接頭工具做地面測試；應有專人負責連接斜向器及開窗工具，并做好井口防護。

（7）下斜向器時應緩慢通過防噴器組及井口，避免發生磕碰。下鉆過程中鎖死轉盤避免鉆具發生轉動，下放速度宜控制在0.2～0.3m/s之間，且遇阻不宜超過3t。每次接完立柱，宜緩慢上提，提活之后再緩慢下放，以克服鉆具摩阻再正常下鉆為原則，避免對斜向器連接銷釘產生過大沖擊[3]。

（8）斜向器下到開窗位置后，深層開窗、大斜度井應在預定位置以下，緩慢開泵尋找工具面，避免因壓力激動或突然憋壓造成斜向器提前坐掛。循環時上下活動管柱，并記錄上提下放摩阻。

（9）不管是用MWD還是陀螺尋找并調整斜向器工具面時，都應在充分活動鉆具釋放扭矩后，至少再確認2次。斜向器工具面宜選擇高邊位置設定在L45°～R45°之間。

（10）方向校準和模擬實驗：為了確保斜向器的坐掛方向準確，施工前需要進行詳細的方向校準和模擬實驗。使用激光定位和計算機模擬技術，可以確保斜向器始終朝向預定方向進行開窗。

2、開窗過程中鉆具安全問題

開窗過程中由于扭矩波動大，開窗鉆具剛性強且頻繁使用，疲勞損壞風險高。連接銷釘剪切后剩余部分存在與開窗鉆具卡住風險。推薦防控措施如下：

（1）所有入井鉆具，應檢查檢驗報告，確保入井鉆具完好。

（2）采用高強度材料和優化的結構設計，提高鉆具的抗疲勞性能和整體剛性，減少在高扭矩波動下的損壞風險。

（3）引入先進的扭矩控制系統，通過實時監測和調節扭矩，保持扭矩在安全范圍內，減少扭矩波動對鉆具的沖擊，延長鉆具的使用壽命。

（4）在鉆具關鍵部位使用高性能潤滑劑，減少摩擦和磨損，提高鉆具的耐用性和可靠性，降低疲勞損壞的風險。改進連接銷釘設計，使其在剪切后不會殘留在鉆具內，或者采用易于拆卸和更換的銷釘設計，避免卡住鉆具的問題[4]。

（5）引入疲勞監測技術，通過傳感器實時監測鉆具的疲勞狀態，提前預警和更換即將失效的部件，避免因疲勞損壞導致的停工和安全風險。

（6）磨銑出死點之前應保持參數穩定，鉆壓不宜超過6t，防止銑鞋提前滑出窗口。

（7）制定嚴格的檢查和維護計劃，定期檢查鉆具的狀態，特別是連接銷釘和關鍵部位的磨損情況，及時更換磨損嚴重的部件，防止因疲勞損壞導致的故障。

3、如何保證窗口質量防止窗口卡鉆

為了保證窗口質量并防止窗口卡鉆，一般情況下需確保導向磨鞋全部出下窗口后，開窗作業才結束，在修整窗口時應采用不同轉速，反復修整上下窗口，直到鉆具在停轉及停泵狀態下，上提下放無阻掛，方可結束修整，此過程應嚴格控制鉆具的操作，確保鉆具的平穩運行[5]，避免因操作不當導致的卡鉆問題，使用高質量的磨鞋和鉆具材料并定期檢查和維護設備，確保其在最佳狀態下運行，也是防止窗口卡鉆的關鍵措施。

4、后續作業注意事項

（1）開窗后第一次下鉆時，不應開泵以防止鉆頭自轉引發復雜情況，確保鉆頭順利通過窗口，提高施工安全性和效率，嚴格遵守這一操作規程，對于防止設備損壞和施工延誤至關重要。

（2）若開窗后第一趟鉆為其他鉆具時，開窗時應留有足夠的鉆具口袋。底部鉆具組合過窗口時嚴禁旋轉通過，應平穩操作，控制速度應小于0.1m/s。

結束語

通過深入研究套管開窗側鉆技術的實施過程，分析施工中的主要風險提出防控措施。進一步在實際操作中，建立防控體系，提升作業安全。未來隨著新技術的不斷涌現，持續更新和優化改進工具及技術是提升作業安全性的關鍵。

參考文獻

[1]邵光義，蔡萬。直井段套管開窗側鉆后方位不準確性分析[J].中國石油和化工標準與質量，2023，43（23）：111-112+115.

[2]李曉陽，陸煒，程國兵。煙囪技術與原位開窗技術處理近端錨定區不足的StanfordB型主動脈夾層并發癥的比較[J].浙江臨床醫學，2023，25（09）：1290-1293.

[3]滕志想，馮少波，張權等。西安石油大學，陜西省石油學會，北京振威展覽有限公司.2023國際石油石化技術會議論文集Ⅱ.塔里木油田公司，2023：6.

[4]周巍，信青春。套管開窗側鉆工藝技術在坪北油田的研究與應用[J].江漢石油職工大學學報，2022，35（04）：48-50+57.

[5]薛憲波，張誠成，張?？档?。海上油田一趟鉆套管開窗技術[J].石油鉆探技術，2022，50（04）：64-68.

作者單位：中海油有限公司天津分公司