国产大尺寸隔水导管开窗工具现场应用

关清涛

摘 要：海上油气开发通常使用丛式井方式，槽口内隔水导管主要采用锤入法下入，必然会导致个别隔水导管鞋变形、受损等问题。而海上油田经过较长时间的开发生产，陆续有部分油气井已不能维持正常生产，原油及天然气产量逐年下降，而大部分平台已无可用槽口且老井已多次进行小井眼开窗侧钻。为了有效利用槽口，实现变形、受损槽口的再利用，北部湾某油田采用国产化大尺寸隔水导管开窗工具，顺利完成对?609.6 mm隔水导管开窗侧钻，其成功经验为隔水导管变形、受损的槽口再利用提供了借鉴。

关键词：隔水导管变形；开窗工具；再利用

中图分类号：TE243 文献标志码：A

0 引言

浅层侧钻是将原井眼永久弃井后回收全部套管，避开原隔水导管接箍位置，在泥线附近坐挂斜向器，利用配套开窗工具，通过一定的工艺从隔水导管内侧钻出去形成新的井眼，然后重新下入表层套管，建立新的油气开采通道的一项技术措施。北部湾某平台采用 3×2 结构，设6根? 609.6 mm隔水导管，均采用锤入法下入，其中1#外排井槽隔水导管鞋处严重变形，采用常规444.5 mm及311.2 mm井眼钻具，均未通过变形处。综合分析对比隔水导管重入和隔水导管开窗方案的经济性及作业难度，最终选取隔水导管开窗侧钻方案（图1），并成功实现了该槽口的再利用。

1 隔水导管开窗侧钻难点

隔水导管开窗侧钻难点：?609.6 mm隔水导管壁厚强度高（壁厚25.4 mm、钢级K55），对开窗铣鞋与钻柱铣磨损大；导管架平台井槽间距小，开窗侧钻后与邻井存在防碰风险；隔水导管开窗侧钻点浅，且外环空无水泥封固，窗口位置易出现环空与海底连通情况，造成浅层漏失，同时导致开窗作业过程中产生的铁屑不能有效地返出，影響对开窗情况的判断；浅层岩性比套管软，当套管被磨穿后，可能会发生铣鞋滑出套管，造成开窗提前结束的情况，使实际开窗长度比设计的短，为后续钻具通过窗口位置埋下隐患。

2 对应技术措施

2.1 开窗工具设计

国内某厂家针对该井槽?609.6 mm 隔水导管情况，设计了两趟式隔水导管开窗侧钻工具。开窗斜向器主要由送入钻杆、导斜面、坐封接头和循环接头4个部分组成（图2），其中送入钻杆和导向斜面之间设计一个扶正环，其剪切力8 t，且该扶正环与钻杆之间采用防脱落设计。坐封接头主要由坐封活塞和上下2组卡瓦组成，上组卡瓦的卡瓦牙竖直排列防止导斜面转动，下组卡瓦的卡瓦牙水平排列防止导斜面上下移动。该斜向器最大外径?510 mm，卡瓦牙撑开后外径?598 mm，导斜面为3°斜面，长8.20 m。

斜向器主要特点：采用2套卡瓦设计，可防止斜向器轴向转动和周向移动；采用圆弧斜面造斜器，这种造斜器与铣锥成线接触，对铣锥的扶正效果好，能够较好地保证开窗方向； 斜向器表面硬化处理，其斜面硬度介于铣鞋和套管之间，避免硬度过低，可能会造成窗口开偏。

开窗工具由铣锥和钻柱铣组成（图3），而铣锥又由开窗段、扩窗段和修窗段三部分组成，铣锥最大外径?458 mm，长度1.427 mm，钻柱铣最大外径?458 mm，长度0.918 mm。工作原理：首先由开窗段开出窗口，再由扩窗段扩窗至设计尺寸，最后由修窗段修整窗口处金属毛刺，钻柱铣再次修整窗口，确保窗口规则、光滑。

开窗工具主要特点：采用一体式设计，可一次完成隔水导管开窗和修窗作业；铣锥本体不存在偏心，钻柱旋转时本体没有明显的偏心旋转，但为了后续开窗钻具更容易通过死点区域，该工具在冠部尖端采用了偏心式的合金镶焊设计，偏心角度小（小于5°），该设计使开窗过程中窗口会开的较大，同时，在钻遇死点时，尖端偏磨死点位置，开窗工具更容易通过，提高开窗作业时效；铣锥切削齿采用进口合金片，同时，铣锥锥头碎合金槽内加焊合金齿，该设计加强了侧翼的布齿密度，提高切削能力。

2.2 开窗点选择依据

对于隔水导管开窗侧钻来说，侧钻点的选择是关键，一般情况下，开窗点的选择从以下几个方面进行考虑：1）避开隔水导管变形处，尽量选择较深位置开窗，避免管外窜漏风险。2）避开相临井槽方位，出窗口后与邻井的防碰。3）斜向器锚定位置及窗口位置避开隔水导管焊缝。4）有利于后续井眼轨迹控制。

1#槽口隔水导管在深度128 m处，向180°方位偏斜5.57°，且朝向基板内偏斜，通过对平台桩腿和邻井防碰扫描，同时，结合1#井槽隔水导管焊缝及偏斜情况，设计开窗深度为115 m，开窗方位0°，浅层钻进时，通过轨迹反扣等措施，可尽快实现与邻井分离。

2.3 开窗作业过程

（1）通井刮管作业。为冲洗隔水导管内壁的铁锈，保证斜向器下入内径尺寸和清除其他可能的限制，对斜向器坐挂位置进行刮管，通井刮管钻具：?520 mm专用通井刮管工具+变扣接头+5-1/2”加重钻杆，在113 m～128 m范围内上下刮管洗井，观察返出情况，刮管参数：转速20 r/min，排量5000 L/min。

（2）组合下斜向器钻具：?510 mm斜向器+定向接头+变扣+5-1/2”加重钻杆，下入斜向器至126.3 m，下入过程中划线引斜向器高边，到位后陀螺定向，双重方法确保定位准确，开泵憋压至1 500 psi，稳压5 min，坐挂斜向器（图4），验挂合格，憋压300 psi，正转40圈、上提15 klbs剪切销钉，脱手送入工具，起钻完。

（3）组合下入开窗工具：?458 mm铣锥+?458 mm钻柱铣+变扣+8”钻铤*1根+17”扶正器+8”钻铤*3根+变扣+5-1/2”加重钻杆。

（4）开窗作业。开窗参数关键是保持扭矩平稳，分为4个阶段，第一阶段：从铣锥磨铣斜向器顶部到铣锥底园与隔水导管内壁接触要轻压慢转，然后中速磨铣，钻压1 klbs～3 klbs，转速40 r/min～50 r/min；第二阶段：从铣锥底园接触隔水导管内壁到底圆刚出隔水导管外壁，钻压1 klbs～3 klbs，转速50 r/min～60 r/min，使铣锥沿隔水导管外壁均匀磨铣，保证窗口长度；第三阶段：从铣锥底圆出隔水导管到铣锥修窗段全部铣过隔水导管窗口，此段是为了保证下窗口圆滑，钻压应为1 klbs～3 klbs，钻速50 r/min～60 r/min，第四个阶段：继续开窗钻进至钻柱铣完全出窗口，再提高转速至60 r/min～70 r/min上下活动钻具，反复修整窗口，直至过窗口阻挂不超3 klbs。

（5）取出开窗工具，测量铣锥修窗段以及钻柱铣规径。如果磨损量小于3.18 mm（1/8in），则开窗成功，否则需下入修窗工具，对窗口重新修整，以保证后续作业的顺利进行。

3 结论

（1）国产大尺寸隔水导管开窗工具的成功应用，经济有效地解决了隔水导管管鞋变形问题，为后续类似作业提供参考。

（2）开窗参数关键是保持扭矩平稳，磨铣时尽量保持稳定、持续的钻压和转速，避免跳钻和憋钻。

（3） 浅层侧钻防碰问题严重，开窗成功后，可通过先钻领眼再扩眼的方式，降低防碰风险。

参考文献

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