连续油管侧钻套管开窗工艺的研究与发展

周 昆,夏宏南,徐 超,周 宇,陈伟峰,宋 颐

连续油管侧钻套管开窗工艺的研究与发展

对连续油管(Coiled Tubing，CT)套管内开窗工艺进行了研究，介绍了开窗前的准备工作和导斜器的送入及固定，详细分析了磨铣套管的各段工艺要求，并对磨铣工艺的井下钻具组合(Bottom Hole Assembly，BHA)进行简单的介绍。作为一项钻井新技术，其未来发展及应用将会越来越重要，制定一套适用于连续油管钻井的、具有自主产权的技术规范和工艺标准是今后的工作重点。

连续油管；套管开窗；导斜器；磨铣套管；BHA

连续油管的概念起源于20世纪30年代前，在二战期间用于输送能源，到20世纪80年代才真正有了发展，其广泛应用于各种修井和完井作业，其显著的优点逐渐被人们重视，技术也日趋成熟。而连续油管钻井技术则始于20世纪90年代，目前美国、加拿大、法国在这方面的技术处于领先，随着连续油管专属设备的研制，极大的推动了连续油管钻井技术的应用和发展。我国在这方面的研究相对较晚，且设备主要依靠进口，但随着近些年的研究工作，取得了很大的进步，在设备制造上已逐步实现国产化。

随着一些老油田的压力衰减和特殊油气藏的发现，连续油管侧钻作业的优势越来越明显。从1995～2004年，阿拉斯加地区连续油管侧钻井数量多达500余口，水平长度为300～900m，井眼直径为69.9～104.8mm，平均成本比常规钻井降低1/2。2003年，BP公司在阿联酋Sajaa气田取得了巨大的成功，通过欠平衡连续油管侧钻水平分支井，大大提高了产量和采收率，在一些井中，产量提高了约4倍。Dowell Schlumber Ltd公司在加拿大Alberta Glauconite“A”油田的一系列侧钻水平井也表明，连续油管开窗侧钻技术具有较强的竞争力[1]。2009年6月24日，宝鸡钢管公司成功生产出7600m 的CT80级∅31.8mm×3.18mm 连续油管，实现了国内连续管产品的零突破，并多次成功应用于完井和修井作业，取得了良好的应用效果，极大的推动了我国在连续油管方面的发展[2]。对于老井而言，开窗侧钻是开采剩余储量和降低成本的有效方法。下面，笔者对侧钻前的开窗作业工艺进行了初步的研究以及相关设备的介绍。

1 井眼准备、开窗点的选择

1.1井眼准备

井眼准备过程如下：①拆除地面及井下采油装置并取出油管钻开封隔器，泵入清洗液，除去井底的油污、沥青或沙粒等；②用连续油管下接测井装置再接通径规通井，确定套管变形位置，根据变形位置制定下部措施，结合测井资料确定开窗部位；若窗口远离井底则须注水泥封堵下部产层，特别是射孔层段，防止影响以后的侧钻施工，也可根据具体施工条件下入全径封堵器[3]。

1.2开窗点的选择

对于开窗点的选择应遵循以下要求：①侧钻位置要避开套管接箍处；②要确保侧钻位置以上套管完好，无变形、破裂和漏失；③侧钻位置要尽可能深，以便缩短钻井周期、降低工程成本，为采油泵更接近生产层位条件；④侧钻位置要尽量避开复杂地层 、应力层系，避开油水层交错、油水关系复杂地层，以保证侧钻施工安全顺利；⑤侧钻位置应尽量选择在砂岩或非膨胀泥岩地层，避开膨胀页岩、盐岩及易垮塌、漏失等复杂井段；⑥要使整个侧钻的井身结构有合理的狗腿度，确保各种作业管柱的起下畅通无阻。

2 导斜器的固定

2.1固定方法

图1 送入器与导斜器的连接图

目前比较成熟的工艺技术是注水泥固定导斜器的方法[4]，步骤如下：①在开窗位子下泵入预制水泥塞，水泥塞面离开窗点的距离由导斜器总体结构的长度决定；②利用钻具将导斜器下放到水泥塞面，利用井下定向工具和MWD(Measurement While Drilling, 随钻测量)将导斜器斜面方位调至设计的开窗方位；③再次泵入缓凝水泥浆，上返至油管顶端；④加压剪断送入器与导斜器间的剪钉，送入器下冲到承顿块上，将导斜器固定在套管内(见图1)，起钻，等侯水泥凝固。送入器与导斜器内有孔，形成连通的密封通道，可使水泥浆顺利流过，2件之间用剪钉连接，尾部接一焊有加强筋的油管固定在水泥塞中，用于支撑导斜器。

2.2关键技术和钻具组合

由于是在套管内作业，常规的测量系统因存在磁性干扰而失效，可采用Gravity重力MWD系统。且因为上部CT钻具的无旋转性，所以工具面的调整需由井下定向工具完成。钻具组合为：导斜器+送入器+定向工具+MWD+ CT接头+CT。

3 磨铣开窗

3.1磨铣开窗过程

表1 磨铣开窗各段技术参数

磨铣开窗过程可分为3段：起始端，从铣锥开始接触导斜器顶端到铣锥底部与套管接触，要求磨铣出均匀的接触面；稳定段，适当提高钻压和转速，稳定压力，均匀的磨铣套管至整个窗口初步形成；修窗段，利用较高的转速反复在窗口附近进行修整，直至上提和下放无阻无卡[5]。整个磨铣开窗过程中多注意井内返出物，及时清理铁屑。磨铣开窗各段技术参数如表1。

3.2钻具组合及各部件作用

图2 铣锥

钻具组合为：铣锥+井下马达+MWD+定向工具+液压断开接头+单向阀+CT接头+CT。铣锥结构示意图如图2所示；井下马达采用螺杆马达，提供铣锥所需的转速和扭矩；MWD测量系统可测量仪器的工具面、井斜角和方位角；定向工具用于调整井下工具的工具面，采用压差驱动形式，调整时，顺时针转动，可以预设调整量；液压剪断接头是在发生卡钻时用于剪断上部CT钻具和井下钻具组合BHA；单向阀用于限制流体流动方向，只允许管内流体由上向下单向流动。

4 钻井液要求

磨铣开窗作业时会产生岩屑和金属碎末，因此，要求钻井液必须具有良好的铁屑携带能力、良好的剪切稀释性能和悬浮能力，漏斗粘度一般在70～100s之间为宜，屈服值大于25，使塑性粘度与屈服值之比较小。由于钻时较长，且是在套管内作业，经济考虑可采用清水加高粘聚合物组合，尽量采用大排量磨铣。

5 结 语

连续油管开窗侧钻是一种钻井新技术，具有良好的经济效益，随着设备的成功研制及工艺技术的日益完善，将会在现场应用中发挥越来越重要的作用。开窗的方式有几种，除文中所介绍的外，还有注水泥塞钻导引孔的开窗和过油管开窗等。目前普遍采用也是最为安全可靠的是导斜器开窗，导斜器的定向和固定成为开窗成功的关键，液压驱动的井下定向工具配合防磁干扰的测量系统保证其顺利进行，导斜器的固定也有注水泥固定和液压锚定式，未来新型高效的磨铣钻头的成功研制将会大大缩短开窗的时间。国内研究也已取得较大的发展，通过引进部分关键设备，完全有能力研制连续油管钻井系统，对连续油管钻井工艺进行攻关。

[1] Leising L J.Sidetracking technology for coiled tubing drilling[J].SPE 30486，1996.

[2] 李宗田.连续油管技术手册[M].北京：石油工业出版社，2003.

[3] 刘乃震，王廷瑞.现代侧钻井技术[M].北京：石油工业出版社，2009.

[4] 吴文秀，韩兴，曾宪宏，等.连续油管过油管开窗侧钻技术[J].石油机械，2000，28(7)：55-57.

[5] Hearn D D，Blount C G.Coiled tubing window milling[J].SPE 35126，1996.

[6] 朱丽华，陈新，黄焰.连续油管开窗侧钻水平井技术[J].钻采工艺，2001，25(3)：19-23.

[编辑] 洪云飞

10.3969/j.issn.1673-1409(N).2012.03.026

TE243

A

1673-1409(2012)03-N078-03

2012-01-28

周昆(1985-)，男，2008年大学毕业，硕士生，现在主要从事钻井工艺技术方面的研究工作。