油水井大修工艺技术.ppt

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1、油水井大修工艺技术,在石油井的生产过程中，往往由于井下事故等原因，使油水井不能正常生产，特别是发生井下卡钻和井下落物后，将造成油水井的减产或停产，严重时使油水井报废。油水井大修的主要内容包括：复杂落物打捞、卡钻事故处理、套管修复及侧钻等。,大修技术主要内容,井下事故-由于各种因数而造成油水井井内管柱遇卡，工具、仪器及钻柱落井的现象称为井下事故；卡钻-凡是所下管柱及工具在井内不能活动的现象叫做卡钻；落物（落鱼）-因事故留滞在井内的物体；卡点-被卡管柱被卡段的最上端位置叫做卡点；打捞-采用相应的措施和工具捞出井下落物的作业过程；鱼顶-落物（落鱼）的顶端叫做鱼顶。,有关名词及术语,*保护油水层不受污

2、染和破坏*不损坏油层套管（井身）,处理井下事故的原则,一、井下落物打捞二、卡钻事故处理三、套管损坏的修复四、套管内侧钻,目 录,*打捞前应首先掌握油水井基础数据，即了解清楚钻井和采油资料，搞清井身结构，套管情况，有无早期落物等。*其次搞清楚造成落物的原因，落物落井后有无变形及砂面掩埋等情况。*计算打捞时可能达到的最大负荷，加固井架和绷绳坑。*还要考虑到捞住落物后，若井下遇卡应有预防和解卡措施等。,1.施工准备,根据井下落物的种类可将打捞作业分成四类：(1)管类落物打捞,如油管、钻杆、封隔器、工具等。(2)杆类落物打捞，如（断脱的）抽油杆、测试仪器、加重杆等。(3)绳类落物打捞，如录井钢丝、电缆

3、等。(4)小件落物打捞，如铅锤、刮蜡片、压力计、取样器和凡尔球、牙轮等。,2.落物类型,（1）下铅摸打印，以便分析井下鱼顶形态、位置。（2）根据印痕分析井下情况及套管环形空间的大小，选择合适的打捞工具。（3）按操作程序下打捞工具进行打捞。（4）捞住落物后即可活动上提。当负荷正常后，可适当加快起钻速度。,3.打捞步骤,*常用来打捞管类落物的工具有：公锥、母锥、滑块卡瓦打捞矛、接箍捞矛、可退式打捞矛、可退式打捞筒、开窗打捞筒等。*常用工具有抽油杆打捞筒、组合式抽油杆打捞筒、活页式捞筒、三球打捞器、摆动式打捞器、测试井仪器打捞筒等。*绳类落物打捞常用工具有内钩、外钩、内外组合钩、老虎嘴等。*小件落物

4、打捞常用工具有一把抓、反循环打捞篮、磁力打捞器等。,4.打捞工具,修井工具,（1）检测类工具（2）打捞类工具（3）切割类工具（4）倒扣类工具（5）套管刮削类工具（6）套管补接类工具（7）套管补贴类（8）铣磨钻类（9）震级类工具（10）整形类工具,（1）检测类工具-铅模,铅模：主要用于落鱼鱼顶几何形状、深度等的检测和套损井套损程度、深度位置等的检测，为打捞工具、修复工具及工艺的选择提供依据。,铅模1-接头；2-护罩；3-骨架；4-铅体,（1）检测类工具-铅模,常见的铅模印痕,（1）检测类工具-测卡仪,测卡仪：测试应力与应变的关系。主要用于钻井、修井、井下作业中被卡位置的测定，为制定处理措施提供准

5、确依据。,（2）打捞类工具-锥类打捞工具,锥类打捞工具：专门从管类落物的内孔或外壁上进行造扣而实现打捞落物的工具。不足：退出很难。,（2）打捞类工具-矛类打捞工具,滑块捞矛：是一种在落鱼鱼腔内进行打捞的不可退式工具。主要用于打捞油管、钻杆等带通孔的下井工具。,（2）打捞类工具-矛类打捞工具,接箍捞矛：主要用于接箍的打捞，井内落物中凡带有接箍的管类、杆类落物均可使用。关键是下部的卡瓦牙片。,（2）打捞类工具-矛类打捞工具,可退式捞矛：主要用于管类落物的打捞，在光管类落物无接箍且卡阻力较大时，应限制使用，以免拔劈落物。,（2）打捞类工具-筒类打捞工具,卡瓦打捞筒：主要用于井内管、杆类落物的打捞。如

6、油管、钻杆本体（不带接箍），因其不可退性，可以用来倒扣。,（2）打捞类工具-筒类打捞工具,可退式打捞筒：主要用于井内管、杆类落鱼的外部打捞。是管类落物无接箍状态下的首选工具。,可退式捞筒a-篮式卡瓦打捞筒；b-螺旋卡瓦打捞筒,（2）打捞类工具-筒类打捞工具,强磁打捞筒：主要用于井底磁性小物件如钢球、螺母、钳牙、牙轮、碎块铁等的打捞。,测井仪器打捞筒：主要用于打捞无卡阻的各种测井仪器、加重杆等落物。最大的优点是打捞时可很好地保护仪器不受损坏。关键部位是钢丝环纵。,（2）打捞类工具-筒类打捞工具,测井仪器打捞筒,开窗捞筒与一把抓：开窗捞筒主要用于打捞带接箍的无卡阻油管、钻杆等落物。一把抓用于打捞井

7、底上的小物件。,（2）打捞类工具-筒类打捞工具,（2）打捞类工具-钩类打捞工具,钩类打捞工具：主要用于打捞井内脱落的电缆、落入井内的钢丝绳及录井钢丝等，是打捞绳类、缆类落物理想的工具。,（2）打捞类工具-钩类打捞工具,（3）切割类工具,切割类工具：分为机械式内割刀、机械式外割刀、水力式内割刀。,（3）切割类工具,（4）倒扣类工具,倒扣类工具：主要作用是将钻杆的右旋转动变成遇卡管柱的左旋运动，使连接螺纹松扣。必须同专用的打捞工具配套使用。,倒扣器及其配套工具a-倒扣器；b-倒扣捞矛；c-倒扣捞筒；d-倒扣安全接头,（4）倒扣类工具,（5）套管刮削类工具,刮削器a-胶筒式套管刮削器；b-弹簧式套管

8、刮削器,（6）套管补接类工具,（7）套管补贴类工具,套管补贴工具系列示意图a-波纹管横截面（上为8峰，下为10峰）；b-滑阀；c-下击器；d-水力锚；e-双液压缸，上为液缸，下为止动环及拉杆；f-胀头部分（上为安全接头，中为刚性胀头，下为弹性胀头）,（8）铣、磨、钻类工具,（8）铣、磨、钻类工具,（8）铣、磨、钻类工具,（8）铣、磨、钻类工具,（9）震击类工具,震击类工具：通常与打捞工具配套使用，用于抓获落鱼后活动管柱解卡。在最大上提力下仍不能解卡时，用震击器给被卡阻管柱施以向上或向下的震击冲力。,开式下击器结构示意,（9）震击类工具,（10）整形类工具,（10）整形类工具,（10）整形类工具

9、,（10）控制工具-KDK安全接头,1）用途：接在井下易卡工具上部，以便遇卡时可以从安全接头处倒扣，起出接头以上部分管柱。2）结构如图所示。悬挂锁套3的上接头1下部开有几个槽，以便张和收，锁套3的上部加工有打捞用的内扣。,KDK安全接头1-上接头；2-“O”型胶洞；3-锁套；4-滑套芯子；5-“O”型胶圈；6-“O”型胶圈；7-剪钉；8-下接头,3）工作原理:当井下工具遇卡起不出管柱时，可先从油管内投球或球杆坐于滑套芯子4的密封锥面上，在从油管内加液压5.07.0Mpa，剪断剪钉7，滑套芯子4下行，上接头1的下部锁爪失去内支承，于是上提管柱，锁爪内收，上接头1被拔出锁套3，上接头1以上管柱就可

10、起出。,（10）控制工具-KDK安全接头,KDK安全接头1-上接头；2-“O”型胶洞；3-锁套；4-滑套芯子；5-“O”型胶圈；6-“O”型胶圈；7-剪钉；8-下接头,（10）控制工具-KDK安全接头,4）主要技术参数:总长 506mm 外径 104mm 通径 52mm 工作压力 25 销钉剪断压力 5-7Mpa 上部打捞扣 M100*65）技术要求：上接头锁爪的弹性须保持良好。,KDK安全接头1-上接头；2-“O”型胶洞；3-锁套；4-滑套芯子；5-“O”型胶圈；6-“O”型胶圈；7-剪钉；8-下接头,*常用的辅助打捞工具有铅模；*各种磨铣工具（平底磨鞋、凹底磨鞋、领眼磨鞋、梨形磨鞋、柱形磨

11、鞋、内铣鞋、外齿铣鞋、裙边鞋、套铣鞋等）；*各种震击器（上击器、下击器、加速器和地面下击器等）；*安全接头；*各种井下切割工具等。,5.辅助打捞工具,一、井下落物打捞二、卡钻事故处理三、套管损坏的修复四、套管内侧钻,目 录,卡钻事故按其形成的原因可分为以下几种类型：（1）油水井生产过程中造成的油管或井下工具被卡，如砂卡、蜡卡等。（2）井下作业不当造成的卡钻，如落物卡、水泥（凝固）卡、套管卡等。（3）井下下入了设计不当或制造质量差的井下工具造成的卡钻，如封隔器不能正常解封造成的卡钻。,二、卡钻事故处理,卡钻事故发生后，确定卡点位置，对解卡是十分重要的一项工作。测量卡点的常用方法:计算法和测卡仪测

12、卡法。（1）计算法在现场，测卡方法一般就是利用原井下管柱测定其受某一上提拉力时的伸长量，来计算出卡点位置。（2）测卡仪测卡法,1、测卡,*活动解卡*震击解卡*倒扣解卡*套铣解卡*浸泡解卡*磨蚀解卡*爆炸解卡*切割解卡,2、解卡,（1）活动解卡 在井内管柱及设备能力允许范围内，通过上提下放反复活动管柱，以达到解卡目的；适用于各种管柱或落物卡钻。（2）震击解卡 将震击器与打捞工具一起下井，当捞住并抓紧落物后，根据井况对被卡管柱连续上击或下击，将卡点震松以解卡；适用于落物被砂卡、化学堵剂卡、物件卡及套损卡等。（3）倒扣解卡 在井内被卡管柱较长，可采用反扣打捞工具，将被卡管柱捞获分别倒出，使之卡点受力

13、分解实现解卡；适用于活动和震击解卡无效时的各种类型卡钻。,（4）套铣解卡 选择合适的套铣工具，将卡点周围的致卡物套铣干净；适用砂卡、水泥卡、封隔器卡及小件落物卡等。（5）浸泡解卡 对卡点注入相溶的解卡剂，通过浸泡一定时间，将卡点溶解；适用于蜡卡、泥饼卡、水泥卡等。（6）磨蚀解卡 利用磨铣工具，对卡点进行磨铣，以达到解除卡钻的目的；适用于打捞工具无法进入落物以及其他工艺不奏效时使用。,（7）爆炸（松扣）解卡 用电缆将一定数量的导爆索下至卡点处，引爆后利用爆炸震动，使卡点钻具松动解卡；适用于卡点较深的管柱卡。工艺原理：爆炸解卡是倒扣作业的一种形式，施工时用单芯测井电缆将炸药送至卡点以上第一个接箍处

14、，提拉钻具并施加足够的反扭距，引爆炸药，由于炸药爆炸时在接头螺纹处瞬间产生高速冲击力，使得螺纹牙间的摩擦和自锁力瞬时消失或大大减少，从而使得接头螺纹在预先施加的反扭矩作用下松开，实现了在该点倒扣的目的。,（8）切割解卡 应用切割工具在卡点以上位置将被卡管柱割断，将上部管柱起出，对于处理腐蚀严重的遇卡管柱更为实际可行；切割工具有机械式、聚能式和化学喷射式几类。,单一的解卡方式不一定能达到目的，根据井况，可将几种方式交替使用，最终达到安全解除卡钻的目的。,一、井下落物打捞二、卡钻事故处理三、套管损坏的修复四、套管内侧钻,目 录,油田开采的中后期，随着生产时间的加长，作业、修井次数增加，先后将出现套

15、管损坏的情况。套管损坏后，必须及时修复，否则会导致井下事故的发生。,三、套管损坏的修复,套管损坏是各种因素作用的结果，可分为地质原因、工程原因及其他原因。地质原因*井眼周围岩石压力的失衡-引起了应力集中*泥岩膨胀和蠕变-增加了套管的外部负荷*地层出砂和油层压实-造成了严重的地层变形*盐层的蠕变、地壳升降运动和地震的影响工程原因*固井质量差*套管材质不合格*施工不合理其他原因*射孔*腐蚀（溶解氧、二氧化碳、硫化氢、细菌）,1、套管损坏的原因,（1)径向凹陷变形,由于套管本身局部位置质量差，强度不够，固井质量差及在长期注采压差作用下，套管局部处产生缩径，使套管在横截面上呈内凹椭圆形，如图131所示

16、。A-A截面上已不再是基本圆型，长轴Dd，据资料统计，一般长短轴差在14mm以上，当此值大于20mm以上时，套管可能发生破裂。,图131 径向凹陷变形示意图,2、套管损坏的类型,（2)套管腐蚀孔洞、破裂,由于地表浅层水的电化学反应长期作用在套管某一局部位置，或者由于螺纹不密封等长期影响，套管某一局部位置将会因腐蚀而穿孔，或因注采压差及作业施工压力过高而破损。腐蚀孔洞、破裂等情况多发生在油层顶部以上，特别是无水泥环固结井段往往造成井筒周围地面冒油、漏气，严重的还会造成地面塌陷。,腐蚀孔洞、破裂型示意图,由于套管受水平地应力作用，在长期注采不平衡条件下，地层滑移迫使套管受多向水平力剪切，致使套管径

17、向内凹形多点变形。多点变形井是一种极其复杂的套损井况。,多点变形示意图,（3）多点变形,由于泥岩、页岩在长期水浸作用下，岩体发生膨胀，产生巨大地应力变化，岩层相对滑移剪切套管，使套管按水平地应力方向弯曲，并在径向上出现严重变异，如图所示。严重弯曲变形的套管，内径已不规则，多呈基本椭圆变形，长短轴差不太大，但两点或三点变形间距小，近距点一般3m以内，若两点距离过小则形成硬性急弯，2m长的通井规不能通过。这是较多见的复杂套损井况，也是较难修复的高难井况。,严重弯曲变形示意图,（4）严重弯曲变形,（5）套管错断（非坍塌型）,泥岩、页岩经长期水浸膨胀而发生岩体滑移,导致套管被剪断，发生横向（水平）错位

18、。由于套管在固井时受拉伸载荷及钢材自身收缩力作用，在套管产生横向错断后，便向上、向下即各自轴向方面收缩，错断及位移情况如图所示。套管错断是修井工作中最多见的套损类型。,套管错断示意图,地层滑移、地壳升降等因素导致套管错断，其地应力首先作用在管外水泥环上，使水泥环脱落、岩壁坍塌，泥、砂和脱落的水泥环及岩壁碎屑、小直径的碎块等则在地层压力流体作用下由错断口处涌入井筒，堆落井底并向上不断涌集，卡埋井内管柱及工具，在井筒内压力较高时，这种涌入不断向井口延展，如图所示。坍塌型错断是目前极难采取修复或报废处理的复杂套损类型。,（6）坍塌形套管错断,坍塌型错断示意图,套管技术状况检测是为修井技术措施的制定提

19、供切实可行的依据,同时也为套损机理研究和预防措施的制定和实施提供可靠资料。常用的检测方法有工程测井法和机械法两种。,3、套管损坏的检查测量,机械法检测就是利用印模（包括铅模、胶膜、蜡膜等）对套管和鱼头状态及几何形状进行印证，然后加以定性、定量的分析，以确定其具体形状和尺寸。印模法检测适用于井下落物鱼顶几何形状、尺寸、深度等的核定，套管变形、错断、破裂等套损程度，深度位置的验证，以及在作业、修井施工过程中临时需要查明套管技术状况等其它情况的井况。,（1）机械法,a普通形平底带水眼铅模b带护罩式平底带水眼铅模1接头2骨架3铅体 4护罩,铅模结构示意图,胶模见图所示,胶模示意图1硫化钢芯；2橡胶筒,

20、该工具结构简单，操作简易，可以很直观地反映出套管破损孔洞的实际形状。,侧面打印器,工程测井法就是利用测井仪检测套管的技术状况。常用的测井方法有:井径测井套管变形检测、井温与连续流量测井套管漏失检测、彩色超声波电视成像测井。,（2）工程测井法,系统特点：*井下视像由电缆传输；*图像具有锁定功能；*后灯设计-100W 照明灯置于摄像头后面；*井深、时间与温度显示；*镜头表面活性剂-阻止原油粘附镜头。,井下电视-鹰眼井下摄像系统,井下电视摄像系统,井下仪器的技术指标：外径：42.9mm 长度（不包括加重杆）：2.85m 质量：14.4kg 最大工作压力：69Mp(1000psi)最大工作温度：107

21、C（225F),套管变形或错断后,内通径减小,针对变形和错断点以下的各种工艺技术措施无法实施,套管整形扩径技术是套管变形和错断井修复的前提和基础。*冲胀-梨形胀管器*挤压-偏心辊子整形器和三锥辊整形器等*磨铣-各类磨鞋、铣鞋、铣锥等*爆炸整形,4、变形套管的整形与整形工具,（1）套管补贴*补贴管 补贴管壁厚一般为3mm的无缝钢管，纵向有大波纹，管外缠有玻璃丝布，用环氧树脂胶结，每根管长3m。使用时，下管长度可根据设计要求在现场进行焊接，下井前外壁涂环氧树脂。*补贴工具 主要由扶正器、滑套、上击器、水力锚、活塞筒，固定活塞、活塞、上顶头，活塞杆、拉伸管及胀头等件组成。,5、套管补贴与加固,*补贴

22、工艺 将波纹管和补贴工具用油管送到套管破损处，油管内憋压，在液压作用下，水力锚咬住套管，拉杆向上收缩，同时带动刚性和弹性胀头向上运动，波纹管被胀开并紧紧地贴在套管内壁，靠粘结剂粘牢。修复后的套管内径要缩小约7mm左右，一次施工可补贴3-9m，波纹管距套管破损位置两端须各留有1.5m的施工余量。,技术指标：,修后的套管通径为：139.7套管 通径101.60 177.8套管 通径136.0 承受内、外压在15MPa以上。,套管加固,实体膨胀管的基本原理是在井下通过冷加工将石油管材扩到所需要的尺寸。利用坐放装置将膨胀管下入井内。膨胀管是按一定尺寸制造API L-80石油管材，制造时有很多规范，以保

23、证管材具有精确的壁厚和材料特性。在膨胀管上端的外面涂有弹性密封材料，在扩管时，弹性密封材料受到挤压与搭接部位形成密封。实体膨胀管的主要优点使作业者能以较大井眼到达设计深度，而使用常规套管是做不到的。在井眼逐级变细的常规套管井眼中，作业者要频繁地更换井底钻具组合和钻柱，以适应逐渐变小的井眼。而使用膨胀管可以把改换钻柱的次数控制到最低程度，因而能以较大的井眼尺寸钻入更深的地层。,6、实体膨胀管技术,（1）实体膨胀管技术简介,膨胀管技术 用API标准序列的套管作为补贴衬管-膨胀管，下入技术套管内，然后用用膨胀锥以受压或受拉从管柱中穿过，使其发生永久变形。膨胀管在井下径向膨胀以后，其外壁可以紧贴上层管

24、柱内壁，节省了两层套管之间的环形空间，也就相当于节省了井眼直径。,（2）实体膨胀管技术在套管补贴中的应用,适用于套管腐蚀穿孔、破裂裂纹裂缝、螺纹漏失的修复以及误射孔的补救等，与爆炸整形、磨铣打通道等工艺结合，可解决套管错断、坍塌、长井段弯曲等复杂套管变形井的修复问题。调整补贴。由于地层的非均质性，经过一段时间的开发，出现层间矛盾恶化的现象。为充分挖掘层间潜力往往需要分层开采，利用补贴技术可实现此目的，使调整开发层系的工艺取得更理想的施工效果。封堵高含水层段。利用补贴工艺对油井的高含水油层实施补贴，减少高含水井段的干扰，挖掘低动用层的潜力。,（3）套管修补的应用,膨胀管可满足长井段的补贴需求，连

25、接简便，且膨胀后也不影响螺纹的密封性能。对漏失部位进行有效封堵的同时也加固了老井套管，提高了套管的抗外挤强度。膨胀管串两端的密封橡胶件具有耐压、耐高温、耐腐蚀等特性，可保证较长的有效期限。,（4）实体膨胀管补贴技术具有以下特点,4辛109-40井补贴管柱结构示意图,井况*井在井深190280m处由于套管漏失停产；经过论证，决定采用实体膨胀管对井下漏失点进行补贴。应用效果 a.相关数据 套管漏失段深度：240-250m，漏失段长：10m；套管漏失处套管规格：139.77.72mm；套管严重腐蚀段深度：190-280m；本井采用了108实体膨胀管，壁厚为7mm，总长度为101.03m；补贴井段：1

26、90-280m；膨胀后膨胀管所在井段：187.02-282.23m。,（5）应用井例,实体膨胀管膨胀前后数据对照表,b.该井在补贴段的上方存在着变径，近百米的井段补贴，膨胀工具的下入极为困难。c.101.03m的补贴长度内，共有12个膨胀连接螺纹，在膨胀施工过程没有出现任何异常情况，该技术是膨胀管关键技术之一。d.套管试压10MPa，5min不降，套管补贴获得成功。,一、井下落物打捞二、卡钻事故处理三、套管损坏的修复四、套管内侧钻,目 录,套管内侧钻主要是修复井下有严重故障的油井。此类复杂井用一般方法处理是很难见效的。必须利用套管侧钻技术修复，使死井复活，提高油井利用率。套管内侧钻就是在油水井

27、的某一特定深度固定一个定斜器，利用斜面造斜和导斜作用，用铣锥在套管的侧面开窗，从窗口另钻新井眼然后下尾管固井的一整套工艺。套管内侧钻工艺是定向钻井工艺在油水井大修上的运用。套管内侧钻的主要工具有定斜器、送斜器、铣锥、钻头、丢手接头、固井胶塞等。,四、套管内侧钻,侧钻就是侧向钻进，有裸眼侧钻和套管内侧钻两种。侧钻出一个井眼的是一般侧钻井，侧钻出两个以上井眼的一般称谓分支井或多底井。,套管开窗侧钻的用途,侧钻井是一种投资少、见效快、经济效益显著的老油田开发技术，世界各国都非常重视，许多油田都把他作为重新认识老油田、使老油田增储上产和提高最终采收率的重要手段。,（1）钻多底井。（2）事故侧钻；（3）

28、已钻井偏离含油区；（4）老油田枯竭采油井 二次完井。,1、侧钻概述,1.1 套管内侧钻的概念 套管内侧钻:就是在油水井的某一特定深度固定一个导斜器，利用斜面的造斜和导斜作用，用铣锥在套管的侧面开窗，从此窗口另钻新的井眼，然后下尾管固井完成的一整套工艺技术。如图所示。,1、9-原井套管、2-侧钻开窗钻杆、3-窗口、4、11-斜向器、5、12-斜向器固定机构、6-开窗洗锥、7-断口、8-原井套管以下水泥封固、10-完井尾管悬挂器、13-完井小套管、14-完井固井水泥、15-射孔孔眼,（1）侧钻开窗部位以上套管必须完好。（2）开窗部位必须在套管损坏部位30m以上，套损位置最好低于1800m。（3）尽

29、量选择固井质量好、井斜小、地层硬的井段。（4）对出砂井和严重窜漏井，侧钻长度与倾角均应加大。（5）裸眼井段钻遇有潜力的油层不少于2层，综合含水小于85。（6）侧钻井的裸眼井段钻遇的水层和高含水层尽可能的少。（7）进行严格的通井、试压、分析井史与电测资料,随时调整侧钻方案。,1.2 侧钻的选井原则,1.3侧钻井的特点,(1)充分利用原井场和原井的上部井眼，利用原来的输油输气管线，节省投资。(2)侧钻井可使老井复活,使老油田恢复产能。(3)利用侧钻技术，在事故井、报废井中侧钻成定向井、水平井，可节省钻井周期，提高生产效率。(4)侧钻井一般是从5、5-1/2或7生产套管侧钻4-1/2、3-3/4的小

30、井眼。,前苏联的阿齐兹别科夫石油公司对所报废的1200余口井用侧钻的方法恢复了生产。目前该公司的产量一半以上是开窗井生产的。美国等西方国家各油公司都在老油田采用侧钻井技术，并获得了显著的经济效益。我国侧钻井技术始于50年代，90年代初以来有较大的发展，在老井的改造、老油田提高产量方面见到一定成效。目前我国侧钻井技术发展较快。,1.4开窗侧钻的类型方法,（1）按照开窗原理不同分为：,定斜器开窗侧钻：在侧钻部位固定一定斜器（造斜器）。截断式开窗侧钻:利用铣鞋在设计的井段磨铣切割套管，开窗后进行侧钻的工艺技术方法。聚能切割开窗侧钻:利用聚能切割弹下到预定井段，采取爆炸切割的方法。,斜向器侧钻：在侧钻

31、部位固定一个没有方位的斜向器，铣锥依靠斜向器的导斜作用；进行钻进，其方位是不能确定的。定向器侧钻：侧钻部位固定预定方向的斜向器，铣锥依靠斜向器开出的窗口按预定方位钻进。自由侧钻：在侧钻部位不用斜向器，而利用断错的套管或井下落物的偏斜作用进行开窗钻进。侧钻分支井：多处开窗或一处开窗多方向侧钻不同井眼分支井。侧钻水平井：井斜角达到85以上的侧钻方式。,（2）按照侧钻方位和目的不同分类,开窗侧钻示意图,2、侧钻工具,主要包括三大部分：造斜工具、开窗工具、固井工具。,套管开窗侧钻示意图,2.1造斜工具,（1）普通造斜工具-斜向器（定斜器）,作用：斜向器是一个带斜度（一般为3 4），其斜面具有一定技术要

32、求的半圆柱体，在侧钻中起导斜和造斜的作用。,结构特点：断面形态：弧面和平面两种。斜面硬度：应与套管相似（RC260 300为宜）。斜面斜度：以侧钻目的和要求而定（一般为 3 4）。斜面长度：2m左右。顶部厚度：20mm。尾部结构：用一根68m长的废旧钻杆（油 管），周围焊上钢筋，钻少量水眼。,斜向器（定斜器）,（2）普通造斜工具-送斜器,原理：利用钻具重力顿断与斜向器连接的两个铜销钉，提出送斜器。如果斜向器、送斜器均有循环通道，可以下好斜向器后再注水泥，然后顿断销钉，提出送斜器。如果无循环通道，只有先注水泥浆，在水泥浆初凝前把斜向器送到预定位置。,送斜器示意图1送斜器，2销钉，3定斜器，4尾管

33、,作用：将斜向器送至预定深度。,（3）双卡瓦锚定封隔器型造斜器,用途：主要用于非水泥封隔下部的油、水层定向开窗侧钻。结构:由坐卡封隔总成、丢手测向总成和导斜对接总成组成。,a.坐卡封隔总成：主要由液力推动机构和坐封锁紧机构组成，如图所示。,b.导斜对接总成：由斜口接头、中间接头销轴、导斜体等组成。如图所示。,造斜器总成,c.丢手侧向总成：由丢手接头、上锁紧套、锁紧环、球座、钢球、各种密封件及侧向短节等零件组成，如图所示。,丢手侧向组成,（4）YCDX型液压式侧钻工具,YCDX型液压侧钻工具是目前国内较先进的造斜工具之一。特点：定位性能好，定向准确。泵压力大，不需注水泥便可进行开窗。,主要由送入

34、管总成、斜轨卡子、斜轨、上卡瓦、中心管、上锥体、缸套、活塞、销钉、下锥体、球座、下卡瓦、螺母等件组成，如图所示,结构,用途和特点,YCDX型液压式侧钻工具,（5）截断磨鞋,主要由上接头、弹簧、弹簧座、密封承托、本体、刀臂总成、活塞杆、下接头、扶正块、喷嘴等组成，如图所示。,用途,截断磨鞋是用来磨去一段套管的工具。,结构,套管钻铣侧钻示意图,2.2开窗工具（铣锥）,复式开窗洗锥单式开窗洗锥钻铰式开窗洗锥,（1）类型,（2）钻铰式开窗洗锥,1）用途：用于套管内侧钻开窗的磨铣工具。2）特点：开窗速度快，窗口平整、圆滑，不形成死台阶。3）结构：由上接头、球型体、矩形刀片、棱型刀片、嵌焊在其上面的YD合

35、金及不同几何形状的硬质合金块组成的，如图所示,钻铰式开窗洗锥,2.3固井工具,双挂钩塞总成,双挂钩堵塞杆总成正反扣接头总成阻流板总成,双挂钩堵塞杆总成 正反扣接头总成 阻流板总成,尾管悬挂器,机械式液压式机械、液压双作用式,机械式尾管悬挂器,3.侧钻工艺技术,3.1侧钻井开窗前的准备工作,开窗段以上套管必须完好，套管封固质量良好。井斜角度小，井斜方位变化小。开窗段的地层岩石较硬，地层无高压，不漏失，不坍塌。开窗口一般在目的层或套管损坏部位以上30米。套管开窗位置过高，要钻进较长的一段才能进入油层，井眼越长，钻进和封固越困难。原井的油层套管直径越小，侧钻的井眼长度应越短。套管开窗的位置应避开套管

36、接箍套管开窗的位置也不能太低，开窗位置低，则要用较大的井斜角度，这将使增斜剧烈，增加造斜的困难，也使侧钻钻进难度提高。,（1）开窗段的选取,提出或打捞出老井眼中的井内管柱，修复窗口以上套管 通井：了解套损情况，保证侧钻工具顺利入井。挤封油层或漏失井段：一是防止层间互窜。二是为斜向器创造准确坚固的井底。上部套管试压：了解套管完好情况，为确定开窗位置和完井尾管长度提供依据。,（2）开窗井眼准备,以1397mm套管内使用钻铰式复式铣锥为例，钻柱结构(自上而下)为：89mm方钻杆+73 mm钻杆+105mm配重钻铤35根(使用旋转钻具也可以不用)+118mm钻铰式复式铣锥。,（3）开窗钻具结构,钻铰式

37、开窗铣锥,常用套管开窗工具组合,开窗铣锥,3.2套管开窗,第一阶段：从铣锥磨铣斜向器顶部到铣锥底圆与套管内壁接触，此段开始要轻压慢转，然后中速磨铣，钻压为2-5kN，转速60-80rmin。第二阶段：从铣锥底圆接触套管内壁到底圆刚刚铣穿套管外壁。此阶段应采取轻压快转，钻井压力应为5-15kN，转速80-120rmin，使铣锥沿套管外壁均匀磨铣，保证窗口长度。第三阶段（修理窗口阶段）：从铣锥底圆铣穿套管到铣锥最大直径全部铣过套管。这是保证下窗口圆滑的关键段。要定点快速悬空铣进，其长度等于一个铣锥长度，一般，窗口的长度应在34米。钻压应为1-5kN，钻速120-150rmin。在开窗磨铣过程中，修

38、井液返速均应大于0.6m/s，以保证磨铣碎屑上返井口。,套管开窗过程,3.3裸眼钻进过程（侧向钻进）,（1）侧钻井的设计,决定设计参数的主要因素是斜向钻进时的造斜能力和与原井应拉开的距离。,在可能的条件下，尽量减小最大井斜角，以便减小钻井的难度。最大井斜角不得小于15。在可能的情况下，减小井眼曲率，以改善油管和抽油杆的工作条件。进入目的层井段的井斜角应尽量小点，最好是垂直井段，便于井下工具下井。,设计原则,侧钻井均是斜向钻井。侧钻井的设计中要考虑的因素有侧钻出的新井眼与原井眼应拉开的距离，斜向工具的造斜能力，开窗或断铣的位置，井筒的直径，水平井筒的长度等。,按照钻井行业标准规定常规二维轨道类型

39、：,设计轨道类型,K-造斜点b-造斜结束点t-目标点C-五段式的降斜始点或双增式的第二次造斜点d-多目标井的目标终点所有这些点称为关节点,三段式，多靶三段式五段式双增式,a.三段式轨道 b.多靶三段式轨道,c.五段式轨道 d.双增式轨道,侧钻井由于是在已下套管的老井筒中钻井，侧钻钻头直径就受原井套管限制，钻出的井筒直径就只能是小井眼。小井眼的钻井和完井就有许多困难。因此，侧钻井中适当增加井筒的直径是有利的。方法：用较小直径偏心钻头钻出较大直径的井眼。偏心钻头是刮刀钻头或钻头。,偏心钻头偏心示意图,（2）裸眼钻进过程,侧钻的裸眼钻进时井斜较大,泥浆循环通道在窗口处很小；钻具与井眼间隙小，断落钻杆

40、不容易打捞等。(1)试钻：用开窗时的铣锥(铣鞋)试钻510m，再换其他钻头或工具钻进，避免钻头与原套管憋钻的现象发生。(2)钻进：根据地层的可钻性不同选用牙轮钻头、PDC钻头或短翼三刮刀钻头，针对不同的井段及造斜段、稳斜段、降斜段的要求选用不同组合的井下钻具，既要满足钻进的需要，又要满足井眼轨迹控制的特别要求。(3)划眼及扩孔：裸眼钻进时，特别是井斜角较大时，要坚持每根钻具划眼以消除键槽及清除岩屑床，保证裸眼钻进的安全。,3.4 侧钻井的固井和完井,侧钻斜井眼的完井可用下尾管固井后射孔的方式完井。,侧钻水平井的曲率半径是很小的，套管是很难通过水平井的弯曲井筒的，因此侧钻水平井是不能用套管固井的。水平井的完井方式多是裸眼完井或筛管完井，也有用封隔器完井的。,尾管固井,谢谢！,