侧钻井技术.ppt

,侧钻井技术,概述 侧钻井设计 侧钻井开窗技术 井眼轨迹控制技术 侧钻井完井技术,第一部分,概述,钻采院是一所从事钻井新工艺、新技术、新工具、新设备的开发、研究、推广、应用以及常规生产井、特殊井设计的科研院所。在侧钻井技术上，从“七五”末起，开始侧钻井技术的攻关，先后完成国家级、总公司级、集团公司级科研项目7项。在大港油田已成功的设计、实施了数十口侧钻井，“九五”期间成功的进行了官50-9KH侧钻水平井的施工。完井技术可进行固井、筛管、裸眼砾石充填施工。侧钻井工具研发方面，进行了侧钻井配套工具研制、应用、改进。主要有开窗铣锥、开窗斜向器、145扩孔钻头、固井悬挂器、101.6弹性扶正器、筛管悬挂器、砾石充填工具等。,第二部分,侧钻井设计,（一）侧钻井设计难点,侧钻井设计必须经过严格的剖面优化设计；,1,2,3,由于侧钻井是在老井井区内进行施工，要认真作好井眼轨迹防碰工作；,由于侧钻井眼小，要进行合理的钻具组合设计，以满足剖面设计要求，达到优质快速钻进的目的；,（一）侧钻井设计难点,小井眼钻井，要进行合理流变参数设计，防止循环压耗过大；,4,5,6,泥浆体系的优选，以及合理泥浆比重的确定；,侧钻井配套工具的设计优选。,（二）设计软件,钻井工程设计 WELLPLAN钻井定向井设计(含三维水平井、大位移井)COMPASS钻井工程设计(含水平井、定向井)WELPATH、Ddrag等19个固井、完井工程设计 CEMENT、PROMOD等9个连续管、欠平衡工程设计 Cstress、Mudlite等6个分支井、热采井工程设计 Multi-res、Hotwell等5个钻井工程设计软件包 Drill钻井液设计软件 Drill定向井轨道设计软件 Dxj地层压力预测 Pretict钻井工程设计系统（西南院）“固井工程设计与注水泥模拟”软件系统（西安院）,（二）应用井剖面设计,1、普通定向侧钻井 普通定向侧钻井剖面设计现场应用较多。如：官8-2-2井，该井为直井，1994年1月31日完井，完钻井深2104.0m，139.7mm油层套管完井。由于套变严重要求侧钻，套变位置1966.42m。要求开窗位置：1910m，完钻井深2052m，方位46侧钻。2001年4月25日下CT114mm锚定封隔器至1914.53m，定向座键，确定方位，开窗。5月8日钻至设计井深2052m，注水泥完井。该井的井身剖面及井身结构为：,官8-2-2井井身剖面及井身结构,小12-6-2K井身剖面及井身结构,这类型井有官8-2-2K井、小12-6-2K井等几十口井。,（二）应用井剖面设计,2、侧钻水平井剖面设计 大港油田施工了一口侧钻水平井，该井是在139.7mm套管内侧钻完成的水平井，是“九五”期间总公司重点攻关项目，钻采院为主要技术攻关单位，成立了专门的侧钻水平井工程设计项目组、完井工艺技术研究项目组，进行技术准备、现场技术指导。该井1997年完成，测量井深1968.4m，垂深井深1764.1m，最大井斜角88.28水平位移：295.9m，水平段长138.78m。当时是国内第一口独立设计和施工的套管开窗侧钻水平井。该井的成功标志着大港油田具备了套管开窗侧钻水平井的能力。,（二）应用井剖面设计,第三部分,侧钻井开窗技术,侧钻井技术按开窗工具的不同来区分：主要有锻铣开窗和斜向器开窗两种。锻铣开窗是通过锻铣工具在设计位置锻铣掉一定长度的井下套管，打水泥塞封固后，通过钻水泥塞、定向侧钻出新井眼。斜向器开窗是将斜向器下入到设计井的侧钻点位置锚定后，通过开窗工具在斜向器的引导下，直接从套管内开窗侧钻出新井眼。,经过现场实践对比发现，锻铣开窗作业时间长，成本较高。相比斜向器开窗工艺，作业成本要低的多。具统计，斜向器开窗在正常情况下，开窗时间为4-9小时左右，如：港6-26K开窗时间为9小时，官919-2K、官17-24K开窗时间为4小时左右。目前国内现场应用的斜向器主要为平面斜向器。我们通过多年的研究探索，从平面斜向器开始研究，截止到现在，已经完成了弧面斜向器研究。现场实践证明，弧面斜向器开窗方位控制性好，开窗铣锥开窗稳定性好，开窗时间短，比平面斜向器具有更大的优越性。适合于难度较大的定向井开窗侧钻施工要求。,侧钻井开窗技术,机械式弧面斜向器的主要技术参数为：（1）具有124mm弧面；（2）斜面夹角3；（3）最大外径116mm；（4）具有自锁性能的斜向器固定机构；（5）送入钻压9KN。结构如图：,侧钻井开窗技术,液压式弧面斜向器：1、结构组成液压自封式造斜工具主要由送入部分、斜面、密封胶筒、销紧机构、活塞推动系统、座卡部分组成，其结构如图所示。结构如图：,侧钻井开窗技术,液压式弧面斜向器：2、工作原理：当球入座后，高压的液体进入到活塞缸内，推动上、下锥体移动，剪断销钉，随着压力升高，使具有不同齿牙的卡瓦先后牢固座卡在套管内壁上，密封胶筒也外胀封堵套管环空。活塞向前移动时，自锁机构锁紧，使活塞只能向前移动，而不能向后移位。当卡瓦卡紧后，倒扣丢手，上提管柱便可把送入部分提出井口，此时便完成了送斜作业。,侧钻井开窗技术,与之匹配的开窗铣锥性能参数为：（1）最大外径120mm；（2）最大外径稳定长度为300mm左右；（3）前端外径：80mm；（4）磨铣钻速：60rpm；（5）磨铣钻压：5-10KN。结构如图：,第四部分,井眼轨迹控制技术,目前常用的剖面类型有三种：增斜剖面、增斜-稳斜剖面、稳斜-增斜-稳斜剖面。对于139.7mm套管开窗侧钻井，钻具尺寸小、柔性大，通过精心设计及侧钻定向井、侧钻水平井实践，总结出了小井眼轨迹控制钻具组合，现在已经能够很有效地实现118mm井眼16/30m造斜曲率。,造斜钻具组合为：121mm钻头+95mm单弯马达+定向直接头+88.9mm无磁抗压缩钻杆+78mm钻杆加重钻杆+73mm钻杆 稳斜钻具组合为：121mm钻头+116mm稳定器+89mm短钻铤+116mm稳定器+89mm钻铤+116mm稳定器+89mm钻铤+73mm钻杆 应用上述钻具组合，合理匹配侧钻井施工参数，并通过MWD随钻监测或单、多点测斜，实现井眼轨迹的有效控制。,第五部分,侧钻井完井技术,完井是衔接钻井和采油而又相对独立的一门技术工程。完井方式的选择是其中最为关键的一个环节。一口井完井方式的合理与否，直接关系到今后的开发效益。侧钻井的完井方式必须适合产层的地质特性。合理的完井方式，可以减少对地层的损害，提高油井产量，延长油井寿命，真正达到“少投入、多产出”的经济指标。目前采用的完井方式有：衬管完井、裸眼预充填砾石筛管完井、套管射孔完井。完井方式优选框图如下：,综合考虑储层是否单一、井眼尺寸、地层砂大小及均匀性，给出如下侧钻井完井方式选择流程图：,（一）侧钻井固井完井技术,对于139.7mm套管内侧钻井，固井完井采用两种尺寸套管，分别是88.9mm、101.6mm套管，完井技术各有特点：1、88.9mm套管固井完井特点：（1）对于悬挂器要求不太严格；（2）可直接使用在118mm井眼中，完井方式简便。（3）扶正器居中套管；（4）套管通径尺寸为76mm，不利于后续打捞、冲砂施工。如固井时，留有水泥塞，无法钻塞，固井时必须严格控制留水泥塞。,（一）侧钻井固井完井技术,2、101.6mm套管固井完井特点：（1）尾管与上层套管重合段空间小，对悬挂器要求高；（2）不能够直接使用在118mm中，需要将井眼扩孔（至135mm），完井方式复杂；（3）采用弹性扶正器居中套管；（4）套管通径尺寸为90mm，能够实现后续打捞、冲砂施工，完井留塞可钻。,（一）侧钻井固井完井技术,3、扩孔技术：在选用扩孔钻头时，要选用具有保径功能的扩孔钻头，钻头自由外径在145mm左右，扩孔时，不能够重复扩眼。扩孔参数为：钻压：10KN；转速：65rpm;排量：700L/min。,（一）侧钻井固井完井技术,4、配套工具参数：（1）101.6固井悬挂器 见下图：,该悬挂器用于139.7mm套管侧钻井中，悬挂101.6mm套管固井，可以保证与尾管通径（90mm）。也可用于小井眼、小间隙井悬挂器设计。,工具性能参数总长：1200mm；额定负荷能力：334.9kN；密封耐压：35MPa；通径尺寸：90mm；坐挂泵压：11MPa；打通泵压：20MPa。,101.6mm固井悬挂器,（一）侧钻井固井完井技术,4、配套工具参数：（2）101.6弹性扶正器 见下图：,101.6mm弹性扶正器,在套管开窗侧钻井时起到扶正套管的作用，可用于小间隙固井。该工具已经在大港油田8口井中应用，取得了良好的效果。,性能参数：自由外径：150mm；工具总长：320mm；最大外径：114mm。,（一）侧钻井固井完井技术,4、配套工具参数：（3）145mm扩孔钻头 性能参数：自由外径：114mm 扩孔直径：145mm 工作排量：10-12L/S;如图：,（二）防砂筛管完井,筛管完井与固井完井对比，可很好的防止污染油层，完井周期短。用于防砂完井的筛管有割缝筛管、绕丝筛管完井、预充填筛管。采用何种筛管完井应根据油藏地质特性选择。1、割缝筛管或绕丝筛管完井 割缝筛管或绕丝筛管完井，应根据地层砂的粒度中值来确定割缝筛管或绕丝筛管的缝宽。e2d50 式中：e割缝宽度，mm；d50地层砂粒度中值，mm。筛管基管尺寸有两种，分别为60mm和73mm，目前割缝筛管的加工能力为1.0mm。因此选择割缝筛管或绕丝筛管完井，应与地层砂粒径和现有筛管的缝宽相匹配。,（二）防砂筛管完井,2、砾石充填筛管完井 砾石充填筛管完井是一种行之有效的防砂完井方式。砾石尺寸的确定D50（56）d50 式中：D50砾石中值直径，mm；d50地层砂中值直径，mm。3、完井工具有：砾石充填工具、筛管悬挂器、筛管。,