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侧钻技术,作业司钻培训班教程,第一节 概述第二节 侧钻施工,第一节 概述,一、原理二、侧钻种类 三、侧钻的适用范围四、侧钻方式的选择 五、侧钻工具,一、原理,所谓侧钻工艺技术就是在油水井的某一特定深度固定一个斜向器，利用其斜面的造斜和导斜作用，用铣锥在套管的侧面开窗，从窗口钻出新井眼，然后下尾管固井的一整套工艺技术。,二、侧钻种类,按侧钻开窗是否利用斜向器,在套管内欲开窗的位置固定一个斜向器，开窗工具靠斜向器的导斜作用开出窗口的侧钻工艺。,欲开窗的位置不下斜向 器，利用井下断错的套 管或套管内落物的偏斜 作用开出窗口的侧钻工艺。,按开窗方位是 否有明确的要求,定向侧钻:对侧钻开窗的方 位有明确要求的侧钻工艺。,非定向侧钻:对侧钻开窗的方位无明确要求的侧钻工艺(又称一般侧钻)。,三、侧钻的适用范围,套管损坏严重，无法修复的井。井下发生复杂事故，无法处理的井 油层出砂严重，套管又有损坏，无法采取防砂工艺的井。需要钻开井底附近新的含油层系。在海上、湖泊、大陆钻多底井等特殊要求。,四、侧钻方式的选择,根据：侧钻的目的，地质情况、井况、侧钻方法等,举例,井下事故套管损坏,一般在套管损坏处或事故段以上2030m的地方确定窗口，采用非定向侧钻,要根据侧钻目的，选择斜向器；确定侧钻位置，采用定向侧钻。,钻达某特定位置避开地层结构的破坏区,确定开窗深度要注意下述几点,侧钻部位以上的套管必须完好，无变形、漏失、破裂等现象。侧钻部分选择在事故井段或套管破裂井段以上2030m处，以利于有一定水平位移避开原井眼。尽力选择固井质量好、井斜小，地层稳定的井段开窗，同时应避开套管接箍，以便有稳定的窗口，侧钻、完井顺利进行。出砂、窜漏严重的井，为保证侧钻效果，水平位移应大于出砂和窜漏的径向范围，侧钻长度与倾角均应大些，开窗位置也必然要高。,尽力选择固井质量好、井斜小，地层稳定的井段开窗，同时应避开套管接箍，以便有稳定的窗口，侧钻、完井顺利进行。出砂、窜漏严重的井，为保证侧钻效果，水平位移应大于出砂和窜漏的径向范围，侧钻长度与倾角均应大些，开窗位置也必然要高。,确定开窗深度要注意下述几点,五、侧钻工具,1、斜向器2、送斜器3、铣锥 4、正反扣喇叭口接头5、尾管固井胶塞 6、单流阀7、螺杆钻具8、有线随钻测斜仪9、电子陀螺测斜仪,1、斜向器,斜向器是侧钻过程中，导斜和造斜的一种工具,l一斜面部分；2一螺栓孔；3一螺钉孔；4一尾部,2、送斜器,送斜器是一个带有斜度与斜向器斜度相同的斜面的圆柱体。其作用是将斜向器送至预定深度，,1一送斜器；2一螺栓；3一螺母；4一承顿块；5一螺钉；6一铅块；7一斜向器,3、铣锥,是磨铣套管开窗的工具，本体由优质钢煅制加工而成。主要工作面是侧面地硬质合金刀刃。侧钻常用类型复式铣锥单式铣锥,铣锥：是磨铣套管开窗的工具,复式铣锥：由四级不同锥度的锥体组成单式铣锥：是在复式铣锥开出窗口后，继续加长窗口的工具,复式铣锥,l一本体2一磨铣材料,最下一级：是锥体头部，锥度2030，具有底部切削刃，其作用是引导铣锥前进，防止铣锥提前滑出套管。第二段锥度：610，刀刃长度最长，是磨铣套管的主要工作段。第三段锥体：斜度与斜向器斜度基本相同，其作用是扩大窗口。最上一段锥度：为零，主要作用是修整窗口。,单式铣锥,在复式铣锥开出窗口后，单式铣锥是继续加长窗口的工具。,1一本体；2一磨铣材料,4、正反扣喇叭口接头,正反扣喇叭口接头是侧钻后下尾管固井的工具，其作用是：（1）固井能使尾管与上部钻具顺利分开。（2）它使尾管与套管连接处有高强度的斜坡口，以利于钻具顺利地进入尾管。,尺寸要求,依据：根据井眼情况及技术要求而定要求：一般其外径比套管内径小48mm，内径与尾管内径一致，内部无死台阶。,5、尾管固井胶塞,尾管固井胶塞的作用是保证将尾管内水泥浆替净，使尾管内壁光滑，尾管外灰浆数量不足。,6、单流阀,单流阀是固尾管时防止外水泥倒流的工具，其封闭性好坏对固井质量有一定影响。目前使用形式单流式活塞式球式。,7、螺杆钻具,是容积式井下动力机械作用：是把钻井液的水力能转化为机械能供给钻头。,组成,马达总成,旁通阀总成,万向轴总成,钻头,旁通阀总成；,作用：在停泵时沟通钻柱内空间与环空、目的：以避免起下钻和接换单根时钻柱内钻井液溢出污染钻台，影响正常工作。,辅助部件,旁通阀结构,在开泵时（通道关闭）：钻井液压力迫使阀芯向下运动，造成弹簧压缩并关闭阀体上的通道此时螺杆钻具可循环钻井液或正常钻进。,当停泵时（通道关闭）：钻井液压力消失，被压缩的弹簧上举阀芯，旁通阀开启，钻柱内空间与环空沟通。,马达总成,马达是螺杆钻具的动力部件，组成：由转子定子,马达的结构,万向轴总成,由两个元件组成：壳体万向轴。,马达转子的平面行星运动转化为传动轴的定轴转动把马达的工作转矩传递给传动轴和钻头。,作用,传动轴总成,组成：壳体、传动轴、上部推力轴承、下部推力轴承、径向扶正轴承组等其他辅助零件总装组成。,传动轴总成结构,承受钻具在各种工况下产生的轴向力,对传动轴进行扶正，保证其正常工作位置,8、有线随钻测斜仪,有线随钻测斜仪是套管开窗侧钻定向井、水平井常用的一种磁性测斜仪器。,8、有线随钻测斜仪,作用：实时测量井斜角、工具面角（包括磁工具面和重力工具面）井底温度等参数，目的：实现钻头走向的实时监控和井眼轨迹参数的实时测量，以便及时调整轨迹控制方案，使实钻轨迹符合设计轨迹，提高井眼轨迹控制精度与控制效率。,不间断钻井,9、电子陀螺测斜仪,陀螺测斜仪方位敏感元件作为一个两自由度陀螺，它的自转轴相对于惯性空间具有很高的方位稳定性。当其外框架垂直放置时，即使外界磁干扰很大，陀螺仪绕外杠架轴仍保持原来的方位稳定。人们就利用陀螺仪这一特点,准确测量井眼方位,第二节 侧钻施工,侧钻前井眼准备固定斜向器侧钻定向套管开窗裸眼钻进下尾管固井等工序,一、侧钻前井眼准备,通井 挤封原井射孔层 上部套管试压,通井,通井的目的：第一是了解套管完好情况，为开窗选位和确定尾管的超覆高度等提供参考资料。第二是为下斜向器创造条件。通井规的直径要比斜向器直径大24mm，大直径部分不得小于斜向器的长度。,挤封原井射孔层,目的在于防止原井眼油水层互窜影响分采分注效果，同时为斜向器创造一个准确而坚固的井底，以控制侧钻开窗位置(对斜向器用水泥固定法而言)。,挤封油水层时应注意：,1、挤封前，要把所有挤封井段都冲露出 2、挤封时最好让水泥浆从井底替过全部挤封井段后再进行挤封，以免因吸收性差异而影响挤封质量。3、挤封水泥用量取决于油水层渗透率、厚度、挤封半径、压力等因素，一般按每米用0.51t水泥计算 4、钻灰塞时一定丈量好钻具，计算好水泥塞要留的深度。,上部套管试压,目的了解套管完好情况，为开窗高度和下尾管高度提供资料，检查挤封质量，为下尾管固井奠定基础。,上部套管试压,试压的现行标准是：注水井试压12MPa，30min后压力降低不超过0.5MPa；油井试压1OMPa，30min后压力降低不超过0.5MPa。,上部套管试压,原则上应尽力把漏失井段控制在窗口以下，或采取其他措施。,二、固定斜向器,水泥固定法：其优点是斜向器的结构简单，制造容易，固定可靠；其缺点是施工麻烦，时间长。,据尾部结构不同,封隔器固定法：其优缺点与水泥固定法相反。,固定斜向器需达到的要求,1、斜向器位置要准，与确定的开窗位置相差不大于0.1m。2、斜向器固定牢靠，在侧钻过程中，斜向器的方位、深度都不能变化。3、斜向器顶部平面一定要与套管中心轴线垂直。4、斜向器斜面方位要符合要求。,水泥固定斜向器的施工方法有两种。,1、注灰送入法：先注入水泥浆，起管柱，然后用送斜器把斜向器送到预定的深度。利用管柱的重力，顿击剪断连接销钉，提管柱候凝。2、送入注灰法：斜向器和送斜器均有循环通道时，可先将斜向器送到预定深度，将销钉剪断提出送斜器候凝。此法固定斜向器施工简单可靠，但送斜器与斜向器构造复杂，制造困难。,用水泥固定斜向器时应注,1、全部工作必须在水泥初凝之前完成。2、斜向器与送斜器的连接销钉能在钻具负荷冲击下剪断。3、起下操作平稳，防止中途遇阻而顿断销钉。,三、侧钻定向,地面定向法陀螺测斜定向法。,地面定向法,地面定向法是利用钻杆打印标记和量角器在地面及时地测量下钻过程中钻杆转动产生的偏差，经过累计计算，掌握斜向器在井下的实际方位。,地面定向法其施工步骤,1、利用罗盘或经纬仪，将设计方位角标定在转盘上或套管法兰上。2、把校直的钻杆平直地放在地上，利用打印规在钻杆上打印，使钻杆的公母接头上所打的“+”记号在同一条线上。,地面定向法其施工步骤,3、将斜向器与第一单根接起来，检查第一单根的标准刻线是否与斜向器斜面相对。不相对时，用特别的内弧形量角器测定其角值，下钻时将斜向器的斜面对着要求方位下入井内，这时第一根母接头的刻线与地面定向也有一同样差值。以地面定向刻线为准，顺时针方向的差值为正差值，逆时针方向的差值为负差值，记录到计算角差值表上。接上第二,根单根上紧扣后，看第二根的公接头与第一根母接头刻线是否对正。若未对正则以第一根母接头刻线为准，测定角差值，并以顺时针差为正，逆时针差为负。这样一根一根下完，累计总角差值。得正值时，逆时针转回同一个角值。以此角值刻线正对地面定向刻线，则斜向器正对要求方位。得负值则正转。,地面定向法其施工步骤,4、在剪断送斜器与斜向器之间的销钉之前，要反复核算角差值。同时要反复提放，看刻线方位有无变化，无变化即可顿断销钉。在正式侧钻之前要进行电测，进一步核实方位是否正确。,陀螺测斜仪定向法,施工程序如下：1、将具有定方位功能的斜向器固定装置(或斜向器总成)下入井内预定深度。2、由钻柱内通过电缆输送陀螺测斜仪至斜向器装置的方向键上，测出斜向器固定装置(或全套斜向器总成)在井内的实际方位。3、斜向器在井内的实际方位与侧钻要求的方位的差值，即是所需调整的方位值。,方位差值的调整,根据斜向器结构不同，调整其方位差值有两种方法：地面调整：有对接装置的斜向器总成，可通过对接装置在地面调整方位差值，然后下人井内与斜向器固定装置对接上，即可得到侧钻方位；二是无地面调节功能的斜向器总成，通过转动斜向器管柱(其转动范围为方位差值)来调节斜向器在井内的方位，然后再下陀螺仪进一步核实方位是否准确。,四、套管开窗,定义：是用铣锥沿着斜向器斜面磨铣套管，在套管上开一斜长圆滑的窗口，便于钻具与衬管的顺利起下,四、套管开窗步骤,第一阶段：从铣锥磨铣斜向器顶部到磨鞋底部外径圆周与套管内壁接触。此阶段开始时要轻压慢钻，使铣锥先磨出一个均匀接触面，然后用重压中速磨铣。,四、套管开窗步骤,第二阶段：从铣锥底圆接触套管内壁到底圆刚出套管外壁。此阶段若重压很容易提前外滑，应采用轻压快钻，以保证窗口长度。,四、套管开窗步骤,第三阶段：从铣锥底圆出套管到铣锥最大直径全部铣过套管。此阶段是保证窗口圆滑的关键阶段 若用单式铣锥加长窗口，则在复式铣锥进入第三阶段前即可换入,注意问题：,配置钻铤:开窗钻具配合要使铣锥顶部有一刚性很大，长度在8l0m的钻铤或加重钻杆，以保证窗口质量。更换铣锥时，直径最好要一致，铣锥尺寸必须大于所下尾管接箍8mm以上。更换大小不一致的铣锥时，只能由小到大，不能由大到小，以免产生台阶后铣进、钻进、下尾管困难。,注意问题：,上紧丝扣：修套管窗口时，铣锥容易悬空铣进，高速转动容易脱扣。因此，钻具丝扣必须上紧，井下钻具要严格检查，坚决防止掉断事故发生。全面检查：开窗之前必须对地面设备、钻井液性能、钻井仪表、井下钻具等做好全面检查，保证完好，使开窗工作顺利进行到底。,五、造斜与稳斜,对于定向井侧钻井，开窗后按设计井眼轨迹钻进。目前定向侧钻轨迹设计常采用的是直增稳剖面类型，原井作为直井段，从开窗点开始将裸眼段依次分为定向造斜段和稳斜段。,六、裸眼钻进,侧钻裸眼钻进时井斜较大，钻具在窗口附近有一个侧向力，使钻具紧靠井壁与窗口，并与窗口、斜向器、套管总是处于摩擦中。存在泥浆循环通道在窗口处小，钻具与井眼间隙很小，钻杆断后不容易打捞等不利因素。,注意问题：,窗口以下钻具要进行精选，避免发生钻具折断。起下大直径钻具通过窗口时，操作要平稳缓慢，防止顿碰提挂窗口。经常检查窗口位置上下的钻具，尤其在钻进进尺缓慢时，防止窗口处钻杆磨断。,注意问题：,特别注意钻井液性能调整，保持井壁稳定，并对钻压、转速、排量等参数进行优选配合。因故停钻，钻具一定要提到窗口以上井段。严格执行防断、防卡、防掉、防塌、防喷等措施。,七、下尾管固井,下尾管固井包括：完井电测、试下尾管、下尾管、注灰浆、倒开尾管、关井候凝。,与一般下套管固井的不同,在于尾管与井壁的间隙小，井斜大，注灰管柱下大上小，注灰后要有效地将注灰管与尾管分离。,注意问题：,完井电测。电测前应充分洗井以调整钻井液性能，电测在窗口遇阻时，不得强顿或硬提，以免造成割挂电缆事故。试下尾管。用常规管柱连接衬管试下，衬管长度应大于20m，试下至井底。试下中若遇阻，不要强下，起出管柱重新划眼，直至试下合格。,注意问题：,下尾管。在下尾管之前，对正反扣接头进行检查，必须装卸灵活，能自由倒开。下钻过程中，严禁旋转下部钻具，防止将尾管倒掉落井。如果使用丢手接头，应将丢手接头试验合格后再使用。固井。根据尾管与钻具脱开方法不同，可分为先注入水泥浆后脱开正反接头法和丢手接头先脱开后插入管柱水泥浆法。,六、国外侧钻施工工艺过程,六、国外侧钻施工工艺过程,挤封报废层段。注水泥挤封侧钻窗口以下报废层段。下入定向桥式封隔器。1、将桥塞接电缆下至设计井深。2、地面引爆；使桥塞坐封。桥塞坐封是由专用的坐封工具，当地面引爆雷管点燃爆炸，产生高压气体，其压力可达98MPa，此压力可转换为25kN的推力，使桥塞坐封。桥塞坐封之后，高压气体所产生之剩余力，将工具与桥塞连接螺栓从应力集中槽处拉断，从而可将引爆工具等提出井口。,五、国外侧钻施工工艺过程,测桥塞顶部凸起键的方位。下入单点照像测方位仪至桥塞顶部，测出桥塞顶部凸起键的方位角。下造斜器。将造斜器连接于造斜锚定器上，根据已测出的桥塞上凸起键的方位，调整好造斜锚定器的角度，并用顶丝固定，使造斜器的斜面与设计方位相符合。,五、国外侧钻施工工艺过程,开窗。造斜器坐定后，下放钻具加压，使铣锥与造斜器连接销钉剪断，即可启动转盘进行磨铣开窗。当开窗进尺长度已超过造斜器长度并进入地层之后，开窗完毕，将铣锥提出。,五、国外侧钻施工工艺过程,侧钻。下入设计尺寸钻头，用螺杆钻作动力，并在其上部钻具连接0.53的斜接头，开泵进行钻进。在钻井过程中，要继续测井斜及方位角，以计算井底位移及指导侧钻中的各项技术参数，直至钻至预定井深。,五、国外侧钻施工工艺过程,电测。按常规测井及设计进行电测以取得地层资料。固井与完井。,