辽河油田套管开窗侧钻技术

油气田套管开窗技术实践X张　岚(辽宁工程勘察设计院,辽宁锦州　121000) 摘　要:伴随着油气田开发进入中后期的生产需求,利用老井套管开窗侧钻来实现低成本下提高油气采收率的需求与日剧增。

文章以已实施的千余口各类套管开窗井为分析基础,较为系统地论述了国内套管开窗技术的发展、开窗工艺、技术要点、常见事故与处理措施等,旨在为今后优质高效地实施套管开窗作业提供有意的指导。

关键词:套管开窗;工艺;技术要点;事故与对策 中图分类号:T E256 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2012)06—0103—02 在油气田开发中,由于生产井套管变形、作业事故、边底水水侵等诸多因素,需要对一些老井采取复产或增产措施,为实现低成本下老井油气采收率的有效挖潜,于是套管开窗侧钻技术便应用而生。

套管开窗就是利用井下专用工具在老井套管上磨铣出一与地层连接的通道,以便完成下部侧钻定向井、侧钻水平井、侧钻分支井的钻井目的,从而实现油气藏的再度开发。

目前国内外常用的套管开窗一般为斜向器开窗和锻铣开窗,但由于锻铣开窗作业程序复杂、成本较高及周期较长等原因,目前在油田套管开窗中应用较少,多用于特殊情况下如侧钻短半径水平井的开窗,而斜向器开窗由于其低成本、易操作等优势逐渐成为目前普遍使用的开窗技术。

1　国内套管开窗技术发展简述国内各油田套管开窗技术的发展多开始在90年代,尤其是中石油的三大油田,目前从套管开窗侧钻数量和各种侧钻井型来看,辽河油田实施的各类套管开窗井数量最多,截至目前已实施2000余口。

套管开窗技术是伴随着开窗工具的改进和钻井技术的发展逐步完善和发展起来,就目前开窗而言,国内95(以上使用的是斜向器开窗。

斜向器工具发展大体经过了5个阶段的完善和配套,90年代初期以注水泥式斜向器为主,中后期改进为机械式坐封的斜向器,后来又完善为液压式斜向器,进入二十一世纪随着钻井新技术发展和生产的需求,用于侧钻分支井的可捞式斜向器和提高开窗时效的一体化斜向器开窗工具逐步得到研发与应用,经过20来年左右的工具和技术完善,目前的斜向器开窗技术已能满足各种情况下的套管开窗需求。

开窗侧钻技术我国经过二十几年的改革开放经济发展，经济步入大发展时期，同时伴随的是石油需求猛增，国际油价高起，但国内大多数油田经过几十年的开发开采，现在都已经进入了中后期。

随之而来与之相伴的是油井产量低、含水量高、油田开采区块布井加密，相对投入开采成本加大。

如合提高油田产量或稳产，把剩余的储油开采出来，同时又要节约成本，这个大的问题摆在了石油部及各个油田领导面前。

只有科技投入，科学打井这条路可走，因此“老井套管定向井开窗侧钻技术”应运而生了。

各个油田这几年不同成度的在各类尺寸的老井开发中运用了这项技术。

下面就拿新疆塔里木油田塔中区块，TZ4C 井、在定向井开窗侧钻施工过程中的几点经验和体会与同仁做一下交流。

TZ4C井是有大港定向井技术服务公司（DDDC），负责定向井开窗侧钻施工及井眼轨迹控制全过程。

使用了先进的井下导向工具和无线随钻仪器（WMD）全井导向跟踪技术，现场施工人员是：武志远、张静辉、郭金海、刘桂利塔中4C井是由中原三勘60706队在塔中地区承钻的一口三段制定向井，地理位置位于新疆且末县，塔中4油田塔中4井，设计井深为4265m（垂深）；一个目标靶点，靶圈半径30m。

由大港定向井公司提供自侧钻点至完钻井深的定向井技术服务（包括侧钻施工）。

一、定向井设计数据：1、剖面设计数据：剖面设计为三段制剖面。

完钻井深：3775.81m，水平位移：440.12m。

造斜点：2700m；方位：63.17︒；最大井斜角：28.17︒。

增斜井段：2700m～2928.64m，段长：228.64m,增斜率：3.6︒/30m。

稳斜段：2928.64m～3775.78m，段长：847.14m。

2、设计目标点数据：井深：3685.06m；垂深：3585.87m；水平位移：397.26m；靶区半径≤30m。

3.开窗日期:2005.1.28 修水泥面日期:2005.2.6侧钻日期:2005.2.6 完钻日期:2005.2.23完钻日期:3785.09m全井施工过程数据及视图：轨道计算1. 基本数据:公司: 塔指三勘井名: TZ4C钻机: 60706井位: 塔中北参考: 真北N(X), E(Y)参考: 全程H(Z)参考: 海平面垂深参考: 转盘面地表海拔: 1097.87米补心高: 8.00米磁偏角: 2.64度收敛角: 1.65度井口及目标纵N(X)横E(Y)海拔H(井口 4323734.8014726169.00 1105.TAR 4323930.0014726515.00 -2480.2. 轨道计算:站测深井斜方位垂深视平移东北度度点米米米米米000 2700.00 0.73 65.81 2699.75 -16.70 -23.02 8.52 001 2709.90 3.60 351.24 2709.64 -16.54 -23.01 8.85 002 2738.71 7.20 16.24 2738.32 -15.02 -22.64 11.48 003 2767.51 8.10 34.84 2766.87 -12.00 -20.98 14.88 004 2796.30 9.90 54.84 2795.31 -7.77 -17.80 17.97 005 2825.07 13.30 62.04 2823.49 -2.01 -12.85 20.95 006 2853.85 16.90 65.64 2851.28 5.48 -6.11 24.23 007 2882.66 21.70 67.84 2878.46 14.98 2.64 27.97 008 2911.43 24.70 66.44 2904.90 26.28 13.08 32.38 009 2940.21 27.10 64.94 2930.79 38.84 24.53 37.56 010 2969.01 27.90 64.54 2956.33 52.13 36.56 43.23 011 2997.77 28.20 64.24 2981.71 65.66 48.75 49.08 012 3026.55 28.80 64.04 3007.01 79.39 61.11 55.07 013 3055.36 29.10 64.44 3032.22 93.33 73.67 61.13 014 3084.14 29.30 64.24 3057.34 107.37 86.33 67.21 015 3112.93 29.90 63.14 3082.37 121.59 99.07 73.51 016 3141.70 28.90 63.64 3107.44 135.71 111.70 79.84 017 3170.53 29.20 63.74 3132.64 149.71 124.25 86.04 018 3199.35 29.20 63.94 3157.80 163.77 136.87 92.24轨道计算站测深井斜方位垂深视平移东北度度点米米米米米029 3503.05 30.90 61.34 3421.13 315.01 271.06 162.03 030 3531.90 30.20 61.34 3445.97 329.67 283.93 169.07 031 3560.79 30.10 61.34 3470.96 344.17 296.66 176.03 032 3589.66 30.00 60.84 3495.95 358.62 309.31 183.02 033 3618.52 29.90 60.54 3520.95 373.01 321.88 190.07 034 3647.37 30.10 60.54 3545.94 387.42 334.44 197.16 035 3676.25 30.20 60.54 3570.91 401.91 347.07 204.30 036 3705.11 30.10 60.34 3595.87 416.39 359.68 211.45 037 3734.00 29.80 59.64 3620.90 430.79 372.17 218.66 038 3762.87 29.70 59.14 3645.96 445.09 384.49 225.96 039 3785.00 29.70 58.64 3665.19 456.02 393.88 231.62TAR 3693.55 30.14 60.42 3585.87 410.59 354.63 208.58实际靶区半径 TAR: 15.92 米井眼轨迹控制技术：1、定向（侧钻）井段的控制：该井在老井的钻进中由于钻具合理、措施得当，使井斜得到了很好地控制，全部直井段井斜角没有超过 2 ︒。

侧钻概述一、开窗侧钻的意义及用途（1）侧钻作为井下作业大修的主要工艺措施，使油井恢复生产，有利于提高开发效果，提高油井利用率，同时可节约钻井费用和地面建设费用。

（2）通过侧钻井可以减缓水、气锥进，延长无水开采期，改善驱油效果。

（3）通过侧钻水平井可以有效地开发老油田的剩余油，可以有效地开发低渗透油藏，开发裂缝性油藏，开发薄油藏。

二、开窗方法及类型（一）定科器开窗侧钻方法将一定技术规格的定斜器送入油层套管内预计开窗的位置固定，然后使用磨铣工具沿定斜器轴线一侧磨铣出一定形状的窗口，从窗口钻新井眼的方法。

这种方法是油田常用的常规侧钻开窗方法。

（二）截断式开窗侧钻方法采用液力扩张式铣鞋在预定井段磨铣切割套管达到开窗口的后进行侧钻。

侧钻水平井多采用此方法开窗。

（三）聚能切割开窗侧钻方法采用聚能切割弹下至预定井段启爆切割弹，把套管切割成一定技术要求的碎片，达到开窗目的后进行侧钻。

（四）其他开窗侧钻方法采用定斜器和截断式两种方法结合使用进行开窗侧钻。

套管严重错断时不采用定斜器而利用钻具组合达到开窗侧钻的目的等开窗方法。

三、开窗侧钻适用范围开窗侧钻作为油田开发中井下作业的主要工艺技术，不但适用于油井，同样适用于气井、注水井，不受井别的限制。

由于侧钻要利用上部原井眼，且侧钻后还要有利于分层开采和增采措施。

而侧钻后下尾管尺寸受到原井眼的限制。

因此，进行开窗侧钻井的井径应选择直径140mm 以上套管为宜。

四、侧钻设计原则（一）设计依据侧钻井设计时，应根据该油藏地质情况，如：地质分层、岩性、地层压力、倾角、断层、裂缝、含油气水状况确定侧钻井的井眼轨迹。

侧钻设计应根据侧钻适用范围，保证实现钻井的目的。

根据不同的井况选择不同的侧钻方法和方式。

根据最佳的采油方式、采油速度和可能的采油问题提出最佳的完井装置，从而确定合理的井身结构、开窗位置及裸眼钻井方法、压井液类型，以利于安全、优质、快速开窗钻进，实现侧钻目的。

（二）设计步骤（1）确定侧钻井的油藏类型及要求。

侧钻工艺技术第一节侧钻工艺原理及技术关键一、概述1、侧钻种类斜向器侧钻：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。

自由侧钻：欲开窗的位置不下斜向器，利用井下错断的套管或套管内落物的偏斜作用开出窗口的侧钻工艺。

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。

侧钻水平井：套管开窗井眼曲率、方位、水平段垂深、水平段长度有严格要求且井斜角达到85°以上的侧钻工艺。

侧钻分枝井及侧钻丛式井：在同一个套管里多处开窗侧钻或在一处开窗多方向侧钻，各个侧钻的轨迹、方位、井眼曲率、水平段垂深、长度各自有严格要求，形成不同方位，不同井眼曲率的分枝或多底定向井或水平井。

2、侧钻的适用范围（1）套管损坏严重，无法修复的井。

（2）井下发生复杂事故，无法处理的井。

（3）油层出砂严重，套管又有损坏，无法采取防砂工艺的井。

（4）需要钻开井底附近新的含油层系。

（5）在海上、湖泊、大陆钻多底井等特殊要求。

3、侧钻方式选择侧钻方式选择应根据油田勘探、开发及油藏工程的要求，保证实现侧钻的目的，根据油田构造特征、油、气、水产状，侧钻后有利于提高油井产量和采收率及改善投资效益的原则。

4、窗口选择（1）为减小裸眼井段长度，缩短建井周期，窗口位置应保证有足够造斜井段的条件下尽量接近目的层。

（2）窗口位置应选择在比较稳定的地层，避免在岩石破碎带、漏失地层等复杂层位，以避免开窗时出现复杂井况。

（3）窗口应选择在远离事故井段或套管损坏井段以上30m左右，有利于避开原井眼。

4）窗口以上上部套管应完好，无变形、漏失、破裂现象，以利于侧钻施工的采油工艺。

（5）窗口应选择在固井质量好、井斜小的井段，并避开套管接箍。

（6）窗口选择在上述原则的基础上，必须进行严格的通井和上部套管试压。

二、工艺原理在选定的套损井的套损点以上某一合适深度位置固定一专用斜向器，利用斜向器的导斜和造斜作用，使专用工具如铣锥等在套管侧面开窗，形成通向油层的必由通道，然后由侧钻钻具（包括钻头）斜直向钻开油层至设计深度，下入小套管固井射孔完成。

套管开窗侧钻的关键技术及配套设备发布时间：2022-12-30T05:40:53.249Z 来源：《工程建设标准化》2022年9月17期作者：邵波[导读] 套管开窗侧钻技术正逐步配套完善，其在提高油田开发水平、邵波中石化经纬有限公司胜利定向井公司山东省东营市 257000摘要：套管开窗侧钻技术正逐步配套完善，其在提高油田开发水平、节约钻井成本、使套损井高效地重新利用、提高大修井技术手段等方面具有较大优势，是老油区剩余油挖潜、提高油田采收率行之有效的手段。

该技术适用于断失层，局部微构造高点，井间剩余油滞留区，老井部分生产层段报废、原井仍有潜力的层系，井网不完善的潜力层。

侧钻工艺技术代表了一个油田大修井工艺技术水平。

因此探讨套管开窗侧钻工艺流程、关键技术及其配套设备，具有重要的作用与意义。

关键词：套管开窗侧钻；工艺流程；关键技术；工具；配套设备1.开窗点选择原则为挖掘剩余油潜力可将井型细分为五种类型：断失层；局部微构造高点；井间剩余油滞留区；老井部分生产层段报废，原井仍有潜力的层系；井网不完善的潜力层。

侧钻井技术优势包括：可使死井复活；可强化采油，延长油藏开采年限，提高最终原油采收率；可充分利用老井上部井眼，大幅度降低钻井成本；可充分利用老井场和地面设施，节约投资，保护环境；可获取新的地质资料，为重新认识油层提供依据。

套管开窗侧钻技术的实施基础就是对开窗点的选择，只有选择出最佳开窗点，才能为侧钻质量提供保障。

在进行现场开窗点的选择时，首先需要对该井眼的状况进行资料的收集，然后根据收集到的资料进行详细的分析，从而才能确定最佳开窗点。

选择开窗点需要遵循的具体原则如下：（1）原有固井和井眼质量良好；（2）现场有利于钻井、采油和井下作业；（3）尽量选择在井眼原有的套管上进行开窗，这样能够一定程度上减少侧钻的施工周期，从而也能节约开采成本；（4）不要在套管扶正器周围进行开窗，争取较少的使用铣套管进行连接；（5）保证选择的开窗点所在套管的上部段没有破损和变形的状况出现，使原油能够正常流动，避免泄漏。

套管开窗侧钻水平井井眼轨迹控制技术作者：李绪东来源：《中国石油和化工标准与质量》2013年第10期【摘要】经过多年的勘探开发，胜利油田存在部分油水井中有不同情况的井况损坏和低产低效井。

为了老油田的挖潜，胜利油田研究摸索出了一套套管开窗侧钻水平井钻井技术。

【关键词】侧钻水平井剖面优化轨迹控制技术1 开窗技术难点及分析套管开窗侧钻水平井受老井条件和地质要求的影响其难度往往较高。

1.1 技术难点（1）开窗深度深：套管开窗位置较深，侧钻难度大。

51/2″套管开窗位置一般大于2000m，不少开窗位置大于2500m。

由于侧钻位置较深，地层致密、复杂，使得定向侧钻非常困难。

同时，套管钢级较高、套管壁较厚，开窗难度加大。

（2）井眼裸眼井段较长：不少井的裸眼长度在500-700m。

裸眼井段尤其是小井眼裸眼井段越长，钻遇层位越多，施工难度越高，越复杂。

（3）造斜率控制：由于靶前位移较短，导致造斜率偏高，井眼曲率一般在30°～80°/100m。

1.2 现场轨迹控制技术对策针对以上难点，每口井的设计和施工均经过多方严格讨论，设计选择了灵活多变设计和施工方案。

总结出套管开窗侧钻水平井井眼轨迹控制施工对策：（1）造斜率工具的选择：在现场施工中，为防止因各种因素造成工具实钻造斜率低于其理论值，选择比理论值高10～20%的螺杆钻具。

现场备有1.25°、1.5°、1.75°三种不同规格的单弯螺杆，以满足不同造斜率的需要。

对于将要钻遇复杂地层，造斜率的选择更要作精细预测，加大保险系数。

（2）加强造斜段的监控：一般情况下，每钻完一单根测量井斜、方位等测斜数据；还可以根据需要加密测量。

根据井眼实钻轨迹情况，随时采取不同的钻进方式和钻井参数等方法，确保实钻轨迹和设计轨迹尽量吻合。

（3）确保稳斜探顶：入靶前保持一定的井斜角稳斜探顶，这时工具的造斜率相对较小，应变能力强，可以克服地质不确定度因素，保证准确地探知油层位置，保证进靶井眼轨迹光滑性。