1、1套套管管内内开开窗窗侧侧钻钻定定 向向 侧侧 钻钻 井井大大 位位 移移 侧侧 钻钻 井井侧侧 钻钻 水水 平平 井井侧侧 钻钻 分分 支支 井井自自 由由 侧侧 钻钻 井井2 套管开窗定向侧钻井套管开窗定向侧钻井工艺技术工艺技术3 套管开窗定向侧钻井施工工序套管开窗定向侧钻井施工工序 井眼准备井眼准备 套管开窗套管开窗 裸眼钻进裸眼钻进 完井电测完井电测 下套管固井下套管固井 搬家安装搬家安装4侧钻装备侧钻装备XJ650XJ650修井机修井机5侧钻装备侧钻装备四级净化循环系统四级净化循环系统6 井眼准备井眼准备 刮壁通井刮壁通井 校核原井眼数据校核原井眼数据 确定开窗点、优化设计确定开窗点
2、、优化设计 挤灰封堵下部井段挤灰封堵下部井段 下导向器下导向器、陀螺定向、陀螺定向7套管外水泥封固良好。套管外水泥封固良好。 选在完好套管本体处，避开套管接箍。选在完好套管本体处，避开套管接箍。避开事故井段及复杂地层和坚硬地层。避开事故井段及复杂地层和坚硬地层。 选择开窗点的原则选择开窗点的原则开窗部位以上套管完好，无变形及漏失。开窗部位以上套管完好，无变形及漏失。 窗口位置还应考虑定向侧钻井身剖面的结构。窗口位置还应考虑定向侧钻井身剖面的结构。8 目前国内外套管内开窗的方法：目前国内外套管内开窗的方法：锻铣开窗锻铣开窗和和斜向器磨铣开窗斜向器磨铣开窗两种方两种方法。应用斜向器磨铣开窗方法较为
3、法。应用斜向器磨铣开窗方法较为广泛。广泛。定向侧钻井套管开窗定向侧钻井套管开窗9套管段铣器结构套管段铣器结构: : 由保护接头、壳体、切断报知装置、活塞总成、由保护接头、壳体、切断报知装置、活塞总成、弹簧、刀弹簧、刀 片、下稳定器等组成。片、下稳定器等组成。 段铣开窗工具段铣开窗工具1011 锻铣开窗工艺技术锻铣开窗工艺技术12造斜点的选择造斜点的选择: :要尽量减少老井段套管要尽量减少老井段套管报废长度，选择易开窗且地层相对稳报废长度，选择易开窗且地层相对稳定的井段，充分发挥工具应有的造斜定的井段，充分发挥工具应有的造斜能力；锻铣起始点要避开套管接箍，能力；锻铣起始点要避开套管接箍，选在套管
4、接箍以下选在套管接箍以下5-65-6米处，锻铣刀片米处，锻铣刀片下井前要做张开试验，防止在下钻时下井前要做张开试验，防止在下钻时因刀片张开遇阻，损坏刀片因刀片张开遇阻，损坏刀片。 锻铣前的准备工作锻铣前的准备工作13锻铣时要配置高粘度高切力的钻井液，保锻铣时要配置高粘度高切力的钻井液，保证钻井液有足够的悬浮和携带能力；锻铣证钻井液有足够的悬浮和携带能力；锻铣操作要平稳，送钻要均匀，每锻铣操作要平稳，送钻要均匀，每锻铣0.5-10.5-1米米时要停止锻铣，循环时要停止锻铣，循环25-30min25-30min钻井液，然钻井液，然后停泵让锻铣工具进入套管后停泵让锻铣工具进入套管1-21-2米，以检
5、查米，以检查刀臂是否被卡；每次下入新刀片时，应在刀臂是否被卡；每次下入新刀片时，应在前次锻铣井段划眼；锻铣过程中，要收集前次锻铣井段划眼；锻铣过程中，要收集铁屑，分析返出量与锻铣套管长度是否相铁屑，分析返出量与锻铣套管长度是否相符，若返出量少要停止锻铣，循环一周，符，若返出量少要停止锻铣，循环一周，必要时提高钻井液粘度及切力。必要时提高钻井液粘度及切力。 锻铣时的注意事项锻铣时的注意事项 14定向前要充分大排量洗井，清除残余定向前要充分大排量洗井，清除残余铁屑，如果定向时发现锻铣井段粘有铁屑，如果定向时发现锻铣井段粘有大量铁屑或留有薄层套管，应再次下大量铁屑或留有薄层套管，应再次下锻铣工具进行
6、划眼，以免对测量仪器锻铣工具进行划眼，以免对测量仪器产生磁干扰。注水泥塞要求管柱下到产生磁干扰。注水泥塞要求管柱下到锻铣段下部锻铣段下部5050米，水泥塞应有足够的米，水泥塞应有足够的强度和韧性，一般在固井水泥中加纤强度和韧性，一般在固井水泥中加纤维。水泥凝固后即可进行定向侧钻。维。水泥凝固后即可进行定向侧钻。锻铣完成后的工作锻铣完成后的工作 15磨铣开窗工具磨铣开窗工具16优点：优点：不需打水泥塞（必要时只打一次），不需打水泥塞（必要时只打一次），施工周期短；套管切屑量小，铁屑细小，施工周期短；套管切屑量小，铁屑细小，常规泥浆既可携带到地面；可一次穿过多常规泥浆既可携带到地面；可一次穿过多层
7、套管。层套管。缺点：缺点：入井工具多，作业较复杂，对锚定入井工具多，作业较复杂，对锚定工具的可靠性要求很高；定向必须使用陀工具的可靠性要求很高；定向必须使用陀螺仪，一旦定向有误，不易补救；易出现螺仪，一旦定向有误，不易补救；易出现问题，给下步工作带来困难。问题，给下步工作带来困难。磨铣开窗特点磨铣开窗特点17 磨铣开窗技术磨铣开窗技术18液压式卡瓦导斜器结构液压式卡瓦导斜器结构19 利用钻具下放到预定位置，利用钻具下放到预定位置，循环冲洗后，投球，开泵蹩压，循环冲洗后，投球，开泵蹩压，将锚定机构的卡瓦推出，卡在套将锚定机构的卡瓦推出，卡在套管上以固定导斜器，再旋转钻具，管上以固定导斜器，再旋转
8、钻具，退出送入管，起出送入器退出送入管，起出送入器。液压式卡瓦导斜器工作原理液压式卡瓦导斜器工作原理20磨铣开窗技术介绍磨铣开窗技术介绍导斜器的送入导斜器的送入 21下陀螺仪器，根据陀螺仪器输出的工具面数下陀螺仪器，根据陀螺仪器输出的工具面数据，在井口用转盘转动钻具，来调整井下导据，在井口用转盘转动钻具，来调整井下导斜器的方向。斜器的方向。对于井斜过大的井，考虑到座对于井斜过大的井，考虑到座封时上部钻具压力激动的影响，所以应多次封时上部钻具压力激动的影响，所以应多次上提下放钻具，以保证定向的准确度上提下放钻具，以保证定向的准确度。当导当导斜器方向确定后，锁死转盘，起出陀螺仪器，斜器方向确定后，
9、锁死转盘，起出陀螺仪器，进行下一步导斜器座封工作。进行下一步导斜器座封工作。磨铣开窗技术介绍磨铣开窗技术介绍导斜器的定向导斜器的定向 陀螺定向陀螺定向划线对中法划线对中法 22初开窗阶段初开窗阶段套管开窗控制技术套管开窗控制技术开窗铣进阶段开窗铣进阶段修窗阶段修窗阶段23裸眼钻进裸眼钻进井眼轨迹控制技术井眼轨迹控制技术 井眼轨迹控制技术是开窗定向井施工的关键井眼轨迹控制技术是开窗定向井施工的关键技术，它是一项使钻井井眼沿着预先设计的轨技术，它是一项使钻井井眼沿着预先设计的轨迹钻达目标靶区的综合性技术。迹钻达目标靶区的综合性技术。 从本世纪三十年代至今，定向井技术由原从本世纪三十年代至今，定向井
10、技术由原来的采用槽式斜向器造斜、地面定向、单点定来的采用槽式斜向器造斜、地面定向、单点定向逐步发展到有线随钻定向、无线随钻定向、向逐步发展到有线随钻定向、无线随钻定向、导向钻井系统等多种先进技术的定向方式。导向钻井系统等多种先进技术的定向方式。24 而小尺寸（而小尺寸（D25mmD25mm直径）测斜仪器的直径）测斜仪器的研制成功、计算机的应用，更有力研制成功、计算机的应用，更有力的解决了开窗侧钻定向井的轨迹控的解决了开窗侧钻定向井的轨迹控制难题，使小井眼轨迹控制向更加制难题，使小井眼轨迹控制向更加准确更加经济有效的方向发展。准确更加经济有效的方向发展。 25定向侧钻测量仪器与工具准备定向侧钻测
11、量仪器与工具准备定向侧钻仪器定向侧钻仪器 定向侧钻能否成功与测量仪器有直接关系。目定向侧钻能否成功与测量仪器有直接关系。目前定向侧钻使用的仪器主要是有线随钻测量仪和前定向侧钻使用的仪器主要是有线随钻测量仪和电子单多点测斜仪。仪器在入井之前，必须在地电子单多点测斜仪。仪器在入井之前，必须在地面对所用探管，主机，计算机，工具进行实线连面对所用探管，主机，计算机，工具进行实线连接，开机试运行，确保无误。对探管进行无磁干接，开机试运行，确保无误。对探管进行无磁干扰校正，并将校正传入计算机，防止测量误差。扰校正，并将校正传入计算机，防止测量误差。 裸眼钻进裸眼钻进井眼轨迹控制技术井眼轨迹控制技术26定向
12、侧钻仪器定向侧钻仪器随钻测斜工具随钻测斜工具27定向侧钻仪器定向侧钻仪器旁通阀旁通阀28定向侧钻工具定向侧钻工具导向钻具导向钻具29裸眼钻进工具裸眼钻进工具单牙轮钻头单牙轮钻头30造斜段井眼轨迹控制造斜段井眼轨迹控制 侧钻定向中，需要用一定的工艺措施，保证造侧钻定向中，需要用一定的工艺措施，保证造斜工具在井底指向预定的工具方向，钻达一定的斜工具在井底指向预定的工具方向，钻达一定的井斜角。目前定向方法大体分为两种：单点测斜井斜角。目前定向方法大体分为两种：单点测斜仪器定向和随钻测斜仪器定向方法。仪器定向和随钻测斜仪器定向方法。 裸眼钻进轨迹控制技术裸眼钻进轨迹控制技术31 单点测斜仪器定向方法单
13、点测斜仪器定向方法是利用单点测斜是利用单点测斜仪从钻杆内下入造斜工具处，测出造斜仪从钻杆内下入造斜工具处，测出造斜工具的弯曲方向与磁北或井眼高边方向工具的弯曲方向与磁北或井眼高边方向的夹角以及井眼的井斜方向，然后根据的夹角以及井眼的井斜方向，然后根据要求的方位，进行地面校正与控制来完要求的方位，进行地面校正与控制来完成定向工作。成定向工作。 32随钻测量仪随钻测量仪对于井下钻具来讲是一个实时监测系对于井下钻具来讲是一个实时监测系统。它能随时向定向井工程师提供井斜、方位、统。它能随时向定向井工程师提供井斜、方位、工具面和井底温度等参数，随时了解井下钻具的工具面和井底温度等参数，随时了解井下钻具的
14、去向和工作姿态，便于控制井眼轨迹。在钻造斜去向和工作姿态，便于控制井眼轨迹。在钻造斜井段中，利用井段中，利用PDCPDC造斜钻头加弯壳体螺杆（或弯接造斜钻头加弯壳体螺杆（或弯接头加直螺杆）的井下动力钻具所组成的造斜钻具头加直螺杆）的井下动力钻具所组成的造斜钻具组合进行造斜。钻具下到预定井深（一般在侧钻组合进行造斜。钻具下到预定井深（一般在侧钻点以上点以上2-3m2-3m），开泵循环，并确定好设计要求的），开泵循环，并确定好设计要求的工具面方位，然后在零钻压下，定点旋转工具面方位，然后在零钻压下，定点旋转3030分钟分钟左右，保证弯钻具弯曲力全部释放，然后慢慢下左右，保证弯钻具弯曲力全部释放，然
15、后慢慢下放钻具到井底，在地面上完成定向工作，再进行放钻具到井底，在地面上完成定向工作，再进行钻进。钻进。33钻具组合钻具组合钻井方式钻井方式 井下动力驱动井下动力驱动 钻钻 进进 参参 数数 钻压钻压20-40KN 20-40KN 排量排量10-12L/S10-12L/S 泵压泵压12-15MPa12-15MPa 34小井眼定向造斜时注意事项和技术要求小井眼定向造斜时注意事项和技术要求 做好下钻前的准备工作：认真检查定向键的方做好下钻前的准备工作：认真检查定向键的方向与弯接头的弯曲方向是否一致，详细检查所下向与弯接头的弯曲方向是否一致，详细检查所下钻具是否符和设计要求，钻头选型是否合理，水钻具
16、是否符和设计要求，钻头选型是否合理，水眼大小是否适合动力钻具的要求，弯接头或单弯眼大小是否适合动力钻具的要求，弯接头或单弯角度是否满足选斜的要求角度是否满足选斜的要求。35裸眼钻进稳斜段井眼轨迹控制裸眼钻进稳斜段井眼轨迹控制D118mmD118mm单牙轮钻头单牙轮钻头 +D116mm+D116mm扶正扶正器器 +D88.9mm+D88.9mm短钻铤短钻铤 +D116mm+D116mm扶扶正器正器 + +托盘接头托盘接头 +D88.9mm+D88.9mm无磁无磁抗压钻铤抗压钻铤 +D116mm+D116mm扶正器扶正器 + +承压承压钻杆钻杆 +D73mm+D73mm加重钻杆加重钻杆 +D73m
17、m+D73mm钻钻杆杆 钻具组合钻具组合36钻井方式钻井方式 转盘驱动转盘驱动 钻钻 进进 参参 数数 钻压钻压30-50kN30-50kN 转速转速40-60r/min 40-60r/min 排量排量12-14L/S12-14L/S 泵压泵压12-15MPa12-15MPa 37侧钻工艺技术侧钻工艺技术固井工艺固井工艺碰压式固井工艺碰压式固井工艺 将尾管串与钻杆相连下入井将尾管串与钻杆相连下入井内设计深度后倒开悬挂器中心内设计深度后倒开悬挂器中心管，然后加压管，然后加压1015KN1015KN使其密封，使其密封，注完设计量水泥后，将小胶塞注完设计量水泥后，将小胶塞投入钻杆内，在泵压的作用下投
18、入钻杆内，在泵压的作用下将小胶塞推入到悬挂器中大胶将小胶塞推入到悬挂器中大胶塞处，堵塞住大胶塞的孔道，塞处，堵塞住大胶塞的孔道，使二胶塞合二为一，使二胶塞合二为一，38碰压式固井工艺碰压式固井工艺 然后在泵压作用下继续下行，直至接触阻流板，完成固井作业，上提中心管反洗井，洗出喇叭口以上多余的水泥浆。该项固井工艺的特点是固完井后免去钻多余水泥的工序。39侧钻工艺技术侧钻工艺技术固井工艺固井工艺内管柱固井工艺内管柱固井工艺在尾管底部安装一个双向阻流在尾管底部安装一个双向阻流板，内管柱随尾管下入井底，板，内管柱随尾管下入井底，固井替水泥前将一钢球投入坐固井替水泥前将一钢球投入坐在双向阻流板上，然后循
19、环替在双向阻流板上，然后循环替出尾管内水泥浆。该项技术尾出尾管内水泥浆。该项技术尾管内不留水泥塞，节省钻水泥管内不留水泥塞，节省钻水泥塞时间和费用，同时避免了因塞时间和费用，同时避免了因钻水泥塞对水泥环造成破坏。钻水泥塞对水泥环造成破坏。40现场实施现场实施D139.7mmD139.7mm套管开窗侧钻实例套管开窗侧钻实例苏侧苏侧5 5井是在井是在D139.7mmD139.7mm套管井内进行的开窗定向侧套管井内进行的开窗定向侧钻井，其侧钻指标情况如下：钻井，其侧钻指标情况如下： 开窗点深度开窗点深度11501150米米 窗口长度窗口长度2 2米米 裸眼钻进段裸眼钻进段11521152138813
20、88米，裸眼长米，裸眼长236236米米 油层中部油层中部1346.001346.00米处闭合位移米处闭合位移42.1442.14米米 闭合方位闭合方位21213333 最大井斜最大井斜2222 41现场实施现场实施D139.7mmD139.7mm套管开窗侧钻实例套管开窗侧钻实例导向器总成技术参数导向器总成技术参数开窗施工开窗施工42现场实施现场实施D139.7mmD139.7mm套管开窗侧钻实例套管开窗侧钻实例修窗施工修窗施工修窗原则：修窗原则：上提下放不挂不阻，工具能顺利通过窗口。上提下放不挂不阻，工具能顺利通过窗口。 43现场实施现场实施D139.7mmD139.7mm套管开窗侧钻实例套
21、管开窗侧钻实例裸眼钻进施工裸眼钻进施工D118mmD118mm侧钻钻头侧钻钻头+D95mm+D95mm1 13030单弯螺杆单弯螺杆+D88.9+D88.9无无磁钻铤磁钻铤+D88.9+D88.9钻铤钻铤+D73.02mm+D73.02mm钻杆。钻杆。 钻具组合钻具组合钻钻 进进 参参 数数 钻压钻压5 525KN25KN 转速转速60-80 r/m60-80 r/minin排量排量8.3 l/s8.3 l/s 泵压泵压10-11 MPa10-11 MPa 在在1152115212101210米井段米井段泥浆性能参数泥浆性能参数44现场实施现场实施D139.7mmD139.7mm套管开窗侧钻实
22、例套管开窗侧钻实例钻钻 进进 参参 数数 钻压钻压4040- -50KN50KN 转速转速80-120 r/m80-120 r/minin排量排量7.5-8.3 l/s7.5-8.3 l/s 泵压泵压6-10 MPa6-10 MPa 在在121012101324.811324.81米井段米井段泥浆性能参数泥浆性能参数45现场实施现场实施D139.7mmD139.7mm套管开窗侧钻实例套管开窗侧钻实例钻钻 进进 参参 数数 钻压钻压3030-45-45KNKN 转速转速80-120 r/m80-120 r/minin排量排量8.3 l/s8.3 l/s 泵压泵压10-11 MPa10-11 MP
23、a 在在1324.811324.8113881388米井段米井段泥浆性能参数泥浆性能参数 其中钻进到井深其中钻进到井深12201220米处单点测斜米处单点测斜, ,井斜井斜1212, ,方位方位1818，发现轨迹有漂移，故，发现轨迹有漂移，故进行了地面扭方位作业进行了地面扭方位作业, ,使井斜和方位调整到设计值使井斜和方位调整到设计值, ,直到最后钻至油层中部直到最后钻至油层中部1346m1346m处处, ,闭合位移闭合位移42.14m,42.14m,闭合方位闭合方位212133,33,达到设计要求。达到设计要求。 46现场实施现场实施D139.7mmD139.7mm套管开窗侧钻实例套管开窗侧
24、钻实例扩眼施工扩眼施工 在裸眼钻进过程中，考虑到因地层因素导在裸眼钻进过程中，考虑到因地层因素导致有井眼缩径现象，和有意识地想加大井眼致有井眼缩径现象，和有意识地想加大井眼尺寸，为完井能顺利下尾管及保正固井质量，尺寸，为完井能顺利下尾管及保正固井质量，用用D116mmD116mm偏心扩眼钻头对井段偏心扩眼钻头对井段1152-1388m1152-1388m进进行了扩眼施工作业。行了扩眼施工作业。 47现场实施现场实施D139.7mmD139.7mm套管开窗侧钻实例套管开窗侧钻实例下尾管及固井情况下尾管及固井情况D108mmD108mm套管鞋套管鞋+D90mm+D90mm单流凡尔单流凡尔+D108
25、mm+D108mmd88.9mmd88.9mm套套管管1 1根根+D90mm+D90mm单流凡尔单流凡尔+D108mm+D108mmd88.9mmd88.9mm套管套管1515根根+D108mm+D108mmd88.9mmd88.9mm短套管短套管1 1根根+D108mm+D108mmd88.9mmd88.9mm套管套管1212根根+D118mm+D118mm喇叭口喇叭口 尾管结构尾管结构尾管下深尾管下深1102.9-1387m1102.9-1387m，与原井套管重复长度，与原井套管重复长度49.1m49.1m。 用密度用密度1.891.89灰浆灰浆8 8方固井，水泥返高至喇叭口。声放磁测井，
26、固井质量良方固井，水泥返高至喇叭口。声放磁测井，固井质量良好。尾管试压好。尾管试压12Mpa12Mpa，稳压，稳压30min30min，压降，压降0.2Mpa0.2Mpa，试压合格。，试压合格。 4849 人类用水平井技术开发油气藏的历史迄人类用水平井技术开发油气藏的历史迄今已有今已有200200多年，在八十年代进入了兴盛阶段，多年，在八十年代进入了兴盛阶段，于九十年代形成热潮，及至美、加、法、俄于九十年代形成热潮，及至美、加、法、俄等各等各2020多个国家多个国家 我国也于九十年代开始引进水平井钻井我国也于九十年代开始引进水平井钻井技术技术, ,水平井在增加原油可采储量、提高产量、水平井在增
27、加原油可采储量、提高产量、减少开采成本及稳定油价等诸方面有着重要减少开采成本及稳定油价等诸方面有着重要的战略意义和现实效益的战略意义和现实效益, ,目前目前, ,全国约有水平全国约有水平井井300300多口多口, ,侧钻水平井约有近侧钻水平井约有近1/41/4。一、水平井发展简史一、水平井发展简史50套管段铣工具套管段铣工具51套管开窗工具套管开窗工具52 井下动力钻具井下动力钻具 5395mm95mm可调扶正套分体同向双弯螺杆钻具可调扶正套分体同向双弯螺杆钻具54 55 56 4242、3939、3535及及4242铰接铰接等型号有等型号有线随钻线随钻5758侧钻水平井完井示意侧钻水平井完井
28、示意图图5960悬挂封隔器示意图悬挂封隔器示意图61水平井径向循环接头示意图水平井径向循环接头示意图6263 单向皮碗主要单向皮碗主要是在完井下完管柱是在完井下完管柱后，油层顶部有顶后，油层顶部有顶水的情况下，要用水的情况下，要用固井水泥，水泥通固井水泥，水泥通过循环接头到环空过循环接头到环空，为防止水泥浆下，为防止水泥浆下沉堵住管柱下部的沉堵住管柱下部的筛管而使用单向皮筛管而使用单向皮碗。碗。专用工具专用工具6465防砂筛管完井筛管类型防砂筛管完井筛管类型金属纤维防砂筛管金属纤维防砂筛管割缝筛管割缝筛管金属网防砂筛管金属网防砂筛管TBSTBS防砂筛管防砂筛管砾石预充填筛管砾石预充填筛管666
29、7割缝筛管优缺点割缝筛管优缺点优点：可用优点：可用APIAPI标准套管加工、强标准套管加工、强度高、下井不易损坏、施工简单、度高、下井不易损坏、施工简单、成本低。成本低。缺点：过流面积小、筛缺点：过流面积小、筛 缝易被冲缝易被冲蚀、腐蚀、易堵塞、只适用于地层蚀、腐蚀、易堵塞、只适用于地层砂均匀地层。砂均匀地层。686970砾石预充填筛管优缺点砾石预充填筛管优缺点优点优点：砾石充填质量可靠、内外砾石充填质量可靠、内外均是绕丝筛管过流面积大、施工均是绕丝筛管过流面积大、施工简单、成本低。简单、成本低。缺点缺点：直径大、刚度大难适应弯直径大、刚度大难适应弯曲度大的油井、渗透不够大、易曲度大的油井、渗
30、透不够大、易堵堵 塞。塞。71TBSTBS筛管优缺点筛管优缺点优点：防砂效果好、整体强度高、在优点：防砂效果好、整体强度高、在一定外径下内通径大、施工简单、成一定外径下内通径大、施工简单、成本低。本低。缺点：不能做成缺点：不能做成APIAPI标准强度管、连结标准强度管、连结不能用不能用APIAPI标准螺蚊、过流面积相对小标准螺蚊、过流面积相对小。7273金属纤维筛管优点金属纤维筛管优点优点：优点：防砂效果好、防砂效果好、渗透率高、渗透率高、强度高、过流面积大、质量控制强度高、过流面积大、质量控制容易、施工简单、成本低。容易、施工简单、成本低。缺点：渗流面积不够大、内通径缺点：渗流面积不够大、内通径小。小。747576
