毕业论文
题目：侧钻技术在胜利油田中的应用所属系部：石油工程系
专业：油气开采
年级/班级：油气开采1班
作者：曹琛远
学号：071395002011140
指导教师：
评阅人：
目录
第1章绪论 (1)
1.1选题的背景 (1)
1.2选题意义 (1)
第2章侧钻技术及其概念 (3)
2.1侧钻技术概念 (3)
2.2侧钻工具 (4)
2.3使用范围 (4)
2.4开窗工具 (5)
2.5窗口位置选择 (5)
第3章井眼轨迹测量 (8)
3.1老井井眼轨迹测量 (8)
3.2定向侧钻 (8)
3.3随钻井眼轨迹监控 (8)
第4章侧钻技术发展趋势 (10)
4.1工程设计概况 (10)
4.2施工情况 (10)
4.3发展方向 (12)
4.4问题及对策 (12)
第5章结论 (13)
参考文献 (14)
致谢 (15)
摘要：根据套管开窗定向侧钻技术在胜利油田研究发展和实施的具体情况着重介绍了小眼井套管开窗侧钻定向井水平井的开窗侧钻井眼轨迹测量与控制等施工工艺和技术措施并结合66—37井和梁11—34侧井的具体施工情况对小眼井套管开窗定向侧钻技术方法和效果作了进一步说明。胜利油田大部分老井已处于生产的中后期油田产量下滑严重制约了油田的持续发展套管开窗侧钻技术是在老井或死井中通过套管开窗侧钻定向井对老油区进行二次或三次开采剩余油气资源提高油气资源采收率的一种行之有效的方法胜利油田从去年就开始进行套管开窗侧钻定向井技术的研究与应用至今已形成了包括套管开窗定向侧钻井眼轨迹控制钻井液技术固井技术等配套的工艺技术胜利油田已累计完成各种套管开窗井口小眼井套管开窗水平井口现在该技术已进入了大规模应用阶段并获得了良好的效果。
关键词：胜利小眼井侧钻定向钻井钻具组合钻井参数
Summary:Decided according to the drive pipe windowing drills the technology the special details which developed in the Oilfield research and implements to introduce emphatically sidewise the aperture well drive pipe windowing side drilled the directional well horizontal well the windowing side to drill bore hole construction crafts and the technical measure and so on path survey and control and unifies66-37 wells and the Liang11-34side well concrete construction situation decides to the aperture well drive pipe windowing drills the computing technique and the effect sidewise does further explained，The Oilfield majority of old wells have been in the production the mid and late part field output to slide restrict the oil field sustained development drive pipe windowing side to drill the technology are seriously drill the directional well in the old well either the dead well through the drive pipe windowing side to carry on two time or three mining surplus oil gas resources to the old oil region raise the oil gas resources recovery ratio one kind of effective side the law Oilfield to start from the year to carry on the drive pipe windowing side to drill the directional well technology the research and the application have formed until now have decided including the drive pipe windowing drill the bore hole trajectory control drilling fluid technology well cementation technology and so on necessary processing technology to accumulate sidewise complete each kind of drive pipe windowing well head well drive pipe windowing level the well head this technology entered the large-scale application stage now and has obtained the good effect.
Key words:The aperture well,the side drills,drilling tool combination,Oilfield prospects
第一章绪论
1.1选题的背景：
随着我国油气田进入开发的中后期，油水井大修侧钻工艺技术已经成为油田降低生产成本，提高经济效益的一种重要技术手段。随着相关科学技术的发展，在二十一世纪，大修侧钻工艺必将得到迅速发展与广泛应用，成为油田改造与增储上产的一项系统工程。
1.2选题意义：
侧钻技术在胜利油田推广应用过程中,针对油田油藏实际情况,改进侧钻工艺,应用扩眼技术、完井采用套直径套管、配套侧钻工具,开窗侧井技术。解决了侧钻井技术难题,适应了复杂地质油藏实际情况的需要,本文对胜利油藏推广应用侧钻技术有一定指导意义.
意义：
1.迅速恢复油井产能
2.少投入多产出
3.节约土地
4.改善井网
5.实现低成本滚动勘探
6.促进技术进步
第二章侧钻技术及其概念
2．1侧钻技术概念
开窗侧钻是修井作业时利用原井眼在一定深度套管内侧钻出新井眼的一种修井工艺，其目的是开发剩余油藏，使老油田焕发青春，发挥出潜能。
1、前期准备
⑴审查原井内管柱尺寸、深度、结构、井下是否有落物、套管有无损坏、开
窗位置是否有水泥封固、是否需避开套管接箍、以前曾是否有过大修等情况。
⑵掌握本口井修井的套管层次及尺寸、钢级、壁厚、下深以及开窗点井深、
水泥返高、人工井底、井身质量、固井质量要求等。
⑶了解原井采油采气情况、油气层位置、油气层潜能等。
⑷了解井场周围有无注汽、注水井、采注井井口压力，以便及时联系停注。
⑸了解侧钻井技术要求、侧钻原因及目的、完钻井深、录取资料要求，是否
还有其它特殊需要等。
⑹了解井控有关要求、油气层保护措施、环境保护措施。
⑺了解对钻井液的性能要求、钻井液种类、技术措施。
⑻了解邻井井身轨迹资料，与本井设计井身轨迹是否交叉，有无相碰的可能。
2、技术准备
⑴查对原井井史资料，核准原井井身轨迹。准确掌握（有必要时计算）窗口
点的井斜、方位，同本井设计的井斜、方位的差值，确定井身轨迹控制措施，以及对套管开窗的影响。
⑵查对原井套管记录，确定开窗起始点位置应选在套管接箍下2-3米为宜。
⑶查原井施工复杂情况记录，制定本井事故预防措施。
⑷查原井钻进速度、地层岩性以及钻井液性能，确定本井钻头选型。
3、施工准备
⑴设备搬迁安装验收。
⑵工具、材料准备。
⑶倒运钻具。
4、井眼准备
⑴接井。检查井口配件，清点数量，有无损坏及损坏程度。含采油树、阀门、压力表等。
⑵洗井或压井。根据地层压力，确定压井液密度，对油井进行压井。
⑶起管柱。拆卸井口，起出井内抽油杆油管等。
⑷安装封井器。
⑸下钻通井。选择与套管相符的钻头通井之窗口以下30米。
⑹打水泥塞。在窗口以下10米处打水泥塞，防止井漏或井涌。
⑺下钻通径。用通径规检查套管有无变形或损坏。
⑻套管试压。用泥浆泵试压检查套管是否有损坏或漏失。
2．2侧钻工具
1、主要设备：
⑴车载修井机；
⑵泥浆泵；
⑶泥浆罐；
⑷振动筛；
⑸除气器；
⑹旋流器；
⑺防喷器及节流管汇、压井管汇、远控台；
⑻发电机。
2、辅助设备：
⑴水龙头；
⑵钻杆动力钳；
⑶套管动力钳
3、工具及材料：
⑴井口工具：吊环、吊卡（油管、抽油杆、钻杆）、钻铤提升短节、钻杆挂、
卡瓦、安全卡瓦、管钳、链钳等。
⑵井下工具：通径规、导斜器、铣锥、悬挂器、螺杆钻具、定位接头、弯接
头、扶正器、钻头等。
4、钻具：
⑴方钻杆；
⑵钻杆；
⑶钻铤。
5、材料：
⑴钢丝绳、棕绳等；
⑵其它消耗材料；
⑶钻井液处理材料（土粉、重晶石、药品等）。
2．3使用范围
1.钻修井过程中实施侧钻
2.中深井、浅井侧钻
3.落物复杂、套变严重无法大修的井
4.特殊工艺井
2．4开窗工具
段铣方式使用开窗段铣器及段铣刀片斜向器磨铣方式的开窗工具包括地锚总成斜向器总成、启始铣、开窗铣、小磨鞋、钻柱铣、西瓜铣、锥形铣、钻杆胶,有时根据需要选择尾管。
2.5窗口位置选择
合理选择开窗位置和合理选择造斜率是侧钻施工顺利进行的关键.开窗位置的选择应遵循以下原则.
(1);选择的窗口位置不仅要符合施工工艺和工具的特性而且要有利于快速优质钻进.
(2);开窗部位应选在套管完好的井段且避开套管接箍
(3)尽可能选择固井质量好井斜小地层硬度适中的井段实施开窗作业同时尽
量避免在易窜漏地层实施开窗作业
四；窗口长度
采用段铣方式开窗时对于井斜大于5°的部位。可以利用高边工具面实施定向侧钻作业窗口长度可以短一点而当窗口处井斜小于5°时。如果不利用陀螺定向其窗口长度应越长越好一般窗口长度在12~20M采用斜向器磨铣方式开窗时由于侧钻的方向已经确定施工中只要将窗口完全磨铣掉修整好就可满足下部施工需要窗口长度没有具体要求。
五；开窗过程
（1）段铣方式；
①查阅原井眼的原始资料（无原始井眼轨迹数据需对老井井眼轨迹进行重新测量）根据其具体情况和新井的设计靶点数据确定窗口的位置及窗口的长度②完成开窗前的一切准备工作包括套管内通井刮蜡洗井探测套管有无变形探测设计开窗点处接箍位置配足开窗所需的钻井液及深度校正等③实施具体的开窗作业直到段铣的窗口长度及质量满足下步施工的需要④打水泥塞封固段铣段。（2）斜向器方式
①.②同段铣方式③在开窗部位打水泥塞，下钻扫水泥面至地锚放置处，然后下入并定向固定地锚，通井探地锚头④甩斜向器，然后依次下入启始铣，开窗铣。小磨鞋实施开窗作业，最后修整窗口。
六，注意事项
（1）段铣方式；
①段铣器下井前要严格检查和调试确保全部铣刀片开合灵活②要控制下钻速度，中途不得开泵，转转盘，遇阻不能硬压硬冲，防止损坏刀具③段铣过程中，严格控制转盘转速和钻压，防止压坏段铣刀片，钻井液性能要满足携带铁屑的需要，每磨铣0.5~1M停铣，大排量循环钻井液清除井下铁屑，以防止卡钻事故④每磨铣1~2M停止转盘，缓慢上提钻具，检查刀片的闭合开启情况，防止刀片挂卡现象的发生⑤段铣过程中，地面钻井液出口处应放置强磁体，彻底清除铁屑⑥段铣完毕，调整钻井液性能，大排量循环洗井，彻底清除井眼中的铁
屑，起钻前用稠钻井液封住段铣段，并确保钻井液能满足井下安全的需要。
(2)斜向器方式;
①地锚护送装置要灵活好用内外键的方向一致配件齐全无损坏。②检查并准确测量定向杆键槽与仪器间定向接头与地锚刻度线间的偏移角度以确保开窗窗口方向准确③其余注意事项与段铣施工相同。
第三章井眼轨迹测量
3.1老井井眼轨迹测量
对于井眼轨迹参数不明确的侧钻井必须对老井井眼轨迹进行测量.可以用BOSSII陀螺仪或KEEPER自动陀螺仪进行测量.或利用SRO.地面记录陀螺仪在老井通井过程中对井身轨迹进行测量.老井复测.必须在确保井下安全的情况下进行防止仪器意外落井或因仪器的运动造成井喷.造成新的复杂情况.带来更大的损失。
3.2定向侧钻
当窗口井斜小于5°时为了确保定向成功必须使用SRO地面记录陀螺仪或自动寻北陀螺仪等非磁性测量仪KEEPER器进行定向侧钻施工。
当窗口井斜大于5°时磁性仪器测量到的高边工具面已经比较准确可直接利用高边工具面实施定向侧钻作业。
3.3随钻井眼轨迹监控
胜利油田在套管开窗侧钻施工中不但成功应用YST.RSS小尺寸有线随钻测量仪和无线随QDT SUPER—SLIM钻测量仪器还充分利用了MS3SST等大尺寸测量仪器.
3.4井眼轨迹控制工艺模式与技术
以动力钻具为主的水平井井眼轨迹控制模式
实践证明，中半径水平井在钻进过程中的摩阻、扭矩远比长半径水平井小，更有利于安全钻井和钻成更长的水平井段。而且通过提高造斜率、缩短靶前位移、缩短斜井段长度，有利于进一步缩短水平井的钻井周期，降低钻井成本，提高经济效益。使用各种弯套的动力钻具组合可以实现高造斜率的稳定控制。
以动力钻具组合钻进为主，以转盘钻具组合进行通井、调整造斜率为辅，既可以克服动力钻具循环排量小的不足，通过通井和大排量循环铲除岩屑床，调整
动力钻具造斜率的偏差和调整井眼垂深，又可以加大钻压钻掉可钻性差的地层，是水平井安全钻井的有效措施。
这一钻井模式的主要内容是：
①直井段与转盘钻模式相同， 充分利用成功的高压喷射和防斜打直技术，严格将造斜点前的直井段井眼轨迹控制在允许范围之内，快速优质地钻完该井段。
②对入靶前地层较稳定的水平井， 造斜段的施工以弯壳体动力钻具为主要钻进方式，以转盘钻具组合通井铲除岩屑床和修整井眼，并完成稳斜段或造斜率较低的调整段，以二至三套钻具组合在二至三趟钻内钻完0～90°造斜段。
③对入靶前地层稳定性较差的水平井， 造斜段的施工以弯套动力钻具与转盘钻具组合相结合的钻进方式，用动力钻具在易造斜井段按设计先打出高造斜率，再用转盘钻具组合钻掉可钻性差的井段（即后打出低造斜率）。对设计造斜率较低的疏松地层，在采用动力钻具或转盘钻具组合时，都应当使用比正常井段造斜率高一级的钻具组合来完成。
④对地质设计靶区垂深误差要求在5～10m、 而平面误差大于5 m的水平探井和水平开发井，以转盘钻钻具组合为主要钻进方式，可采用大排量来提高携岩能力， 以两套转盘钻钻具组合用二至三趟钻钻完500 m左右的水平井段。应备用一套DTU导向钻具或1°左右的单弯动力钻具，以弥补转盘钻钻具组合的意外失控。
⑤对地质设计靶区垂深误差要求在5m之内、而平面误差也小于5m的水平穿巷道井， 采用DTU导向钻具或1°左右的单弯动力钻具与转盘钻钻具组合相结合的方式钻水平段。
1、以动力钻具为主钻增斜井段的井眼轨迹控制工艺技术
采用动力钻具为主钻增斜井段能获得高造斜率，并采用有线随钻测斜仪或MWD无线随钻测斜仪严格监控井眼轨迹， 通过调整和控制动力钻具的工具面，可以获得较稳定的井眼全角变化率，几乎不存在出现方位漂移的问题。因此，造斜井段井眼轨迹控制工艺技术研究的重点是在不同的井眼条件下，如何选择不同角度的弯套动力钻具来获得需要的造斜率，并研究与之相关因素的影响规律。井眼轨迹控制的对象是控制稳定的井眼全角变化率，使之得到与设计的井眼轨道相
符合的连续的轨迹点位置和矢量方向。
从提高水平井钻井速度和效益的角度来讲，针对水平井的井眼轨道设计，合理选择动力钻具的角度及与之配合的钻头、测量工具以及合理的钻进参数和技术措施，使每套钻具组合达到设计的目的，是水平井井眼轨迹控制工艺技术所攻关和研究的方向之一。
2、以动力钻具为主钻水平井段的井眼轨迹控制工艺技术
以动力钻具为主钻水平井段的技术在国外应用较为广泛，比较典型的是采用DTU异向双弯动力钻具组合组成的导向钻井系统。
实践表明，作为一项工艺技术，采用动力钻具组合进行水平段井眼轨迹的精确控制有其重要的应用价值，根据目前国内的工具和装备情况，我们认为：在大多数水平井中采用以转盘钻为主钻水平井段的井眼轨迹控制模式和工艺技术更有利于提高钻井速度、降低钻井成本
第四章侧钻技术发展趋势
4.1工程设计概况
营66侧37井和梁-11侧34井是胜利油田最近完成的两口套管开窗定向井，与同类型的开窗井相比，钻井周期平均缩短12D左右，创出了套管开窗定向侧钻井的较高水平。营66侧37井的井眼直径∮118MM，原井是一口定向井，修井过程中因井下落鱼而报废，因此决定通过侧钻一新井眼而开采同一油层的剩余油气资源。该井设计侧钻点井深1728M，井斜20.91°，方位282.00°。该井设计最大井斜37.77°，闭合方位278.24°靶点闭合距222.86M，井底闭合距308.04M,靶区半径10.00M，该井裸眼段长503.74M，是国内裸眼段最长的侧钻井之一。
梁11侧34井的井眼直径∮152MM，原井因进入开采后期含水量增加，因此决定通过侧钻而开发原井临近的两个油藏。该井设计为直增稳降直增六段制剖面垂直投影为一标准S形的三维定向井。该井设计方位一靶为217°，二靶为37°，设计一靶位移90.00M二靶位移28.66M靶区半径均为10.00M。
4.2施工情况
（1）营66-侧37井
该井落鱼点上部井段并无复杂情况,根据地层特性及新靶点设计数据,决定采用段铣方式开窗,开窗段1720.00~1740.00M，完成开窗后打水泥塞回填至井深1703.52M,扫水泥面至井深1728.00M，利用SRO地面记录陀螺定向，25∮MMYST有线随钻测量仪器随钻监测，分两趟钻完成全井钻井施工。
第一趟钻主要是定向钻进，钻具组合为；∮118MMPDC钻头+∮95MM，单弯（1.5°）定向接头+∮89MM无磁承压，∮73MM钻杆。钻进参数为；钻压；0~2~20KN，泵压11~13MPA；排量10L/S，钻井液粘度33S，密度 1.05KG/L。一次侧钻成功，定向钻进至井深1756.00M，井斜增至方位28.38°。至井斜方位满足要求导向钻进至井深1823.20M。因动力钻具不工作，起钻。第二趟钻主要是稳斜钻进。钻具组合为；∮118MMPDC钻头∮118MM+∮118MM 稳定器+∮89MM无磁承压钻杆2根。∮118MM稳定器+∮73MM钻杆。钻进参
数为；钻压50KN，泵压14~15MPA；排量11L/S，钻井液粘度48S，密度1.05KG/L，稳斜钻进至井深2215.50M。井斜增至30.18°，方位增至279.70°。顺利中靶。该井设计钻井周期31D，实际钻井周期22D，比同类型的开窗井提前13D完钻。创胜利油田钻井周期最短纪录，该井投产后，日产原油，完全达到老井的原生产水平。在小眼井钻井中，使用稳定器钻具组合，普遍认为容易发生断钻具事故。该井采用稳定器钻具组合时，采取了降低狗腿严重度提高钻井液润滑性能减少摩阻等措施有效地保证了小眼井钻井的井下安全。并提高了钻速，从而摸索出了一条新的途径，另外，该井采用近平衡压力钻进，大大提高了小眼井钻井速度（但要严格执行井控措施安装好封井器）。
(2),梁11-侧34井
由于原井并无复杂情况根据地层特性及新靶点设计数据决定采用段铣方式开窗由井深2360.00M段铣至2378.36一次完成开窗任务。打水泥塞回填至井深2350.00M扫水泥面至井深2364.00M后利用SRO地面记录，陀螺定向QDT无线随钻测量仪器导向监控三趟钻完成全井钻井施工。
第一趟钻是定向侧钻。由于地层硬决定使用2.0°单弯动力钻具。钻具组合为；152MMPDC钻头+∮120MM单弯（2°）+∮120MM定向接头+∮89MM无磁承压钻杆∮89MM钻杆。钻进参数为；钻压0~2~10KN、泵压13~14MPA、排量14L/S；
钻井液粘度42S、密度1.08KG/L、一次侧钻成功，定向钻进至井深2308.00M、井斜增至13.80°、造斜率偏高。
第二趟钻钻具组合为；钻头+单弯+定向接头+无磁承压钻杆+钻杆.钻进参数为;钻压30KN、泵压14~15MPA、排量14/S、钻井液粘度42S、密度1.08KG/l、滑动钻进至井深2602.00M完成稳斜段施工。
第三趟钻钻具组合与第二趟钻相同，由滑动改为转盘钻进，钻进参数为；钻压50KN、泵压14~15MPA、排量14L/S、钻井液粘度48S、密度 1.08KG/L、当钻至第二增斜段井深2757.05M、时由于井眼轨迹的突然变化，岩屑上返困难，造成钻具严重阻卡。上下活动钻具、大排量循环解卡、然后采取短起下钻、调整钻井液性能、充分循环携砂、彻底清洗井底等措施。井下恢复正常。继续钻进至井深2865.00M。顺利中靶。该井设计钻井周期45D。实际钻井周期25D。
比同类型开窗井提前10D完钻。该井投产后，日产原油，是原井停产前的近10倍。该井在钻进中、由于井斜、方位一直处于变化状态，单纯的下稳、增、降钻具组合、不利于钻进、采用导向钻井技术。不仅使实钻井眼轨迹符合设计要求，而且提高了井身质量，为完井作业打下了良好的基础。
4.3发展方向
1.稠油侧钻井技术
2.稀油侧钻井技术
3.双层套管侧钻井技术
4.侧钻水平井技术
5.侧钻分枝井技术
6.侧钻分枝水平井技术
7.延长侧钻井寿命研究
4.4问题及对策
1、开窗困难：原因是套管壁厚，钢级高，铣锥磨损严重，无切削刃，导斜
器斜面背对井斜方向，窗口位于套管接箍处等。对策是选用高强度铣锥或换位开窗。
2、钻头入窗困难：原因是导斜器固定不牢，发生偏转或下移，窗口不规则，沉淀物堆积。对策是下略大于钻头直径的铣锥修窗。
3、井漏：原因是钻速快，泥浆比重大，泵压高，排量大。对策是调整钻速、
泥浆性能，降低排量、泵压，同时在泥浆中添加堵漏剂。
4、电测遇阻：原因是泥浆性能差，井眼缩径，形成桥堵。对策是下钻划眼，
短起下钻，调整泥浆性能。
5、尾管口以下重复段无水泥：原因是井漏，水泥浆性能差，替量不足等。对策是将钻头下至尾管口处挤水泥封堵并钻开水泥塞。
第五章结论
(1)小眼井套管开窗定向侧钻技术，在胜利油田已步入了大规模应用阶段，它能充分开采老井的剩余资源，并可节约大量的钻井投资，具有推广应用价值。
（2）开窗过程中、低密度、高粘度性能的钻井液，有利于提高铁屑的上返速度，从而提高段铣速度。
（3）小眼井施工的特点之一就是钻压小、排量低、从而降低了钻井速度。胜利油田采取降低钻井液密度、采用近平衡压力钻进等措施，使钻井速度得到大大提高。
参考文献
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致谢：
本论文是在程老师的精心指导下完成的，在课程学习、论文的写作方向上及在班集体做事上都得到了程老师的精心指导和教诲，程老师严谨的治学态度、求真务实的工作作风、独特的思维方式、敏锐的创新意识是笔者在写论文期间乃至至今后的科研工作中都受益匪浅。同时，程老师还为笔者提供了大量的学习资料和专业资料，对笔者的论文进度更是倍加关心，在此我表示最诚挚的敬意和最衷心的感谢！在论文写作期间，我院领导和其他老师也给予我极大的帮助，在此表示感谢！