国内老井侧钻技术研究现状及展望

陈新勇，付 潇，李东杰2，陈新海，王金帅，贾凤磊3 ，刘 超

(1.中石油渤海钻探工程技术研究院，河北 任丘 062550； 2.中国石油华北油田分公司 工程技术研究院，河北 任丘062550；3.中海油田服务股份有限公司 钻井事业部，天津300450)①

随着油田老区块开发进入中后期，老井封井报废的数量越来越多。为了能够挖掘老区块剩余油藏，提高采收率，同时又能降低投资成本，各油田都在寻求快捷有效的修井和钻井工艺。国外从20世纪60年代开始进行专题研究，经过近半个世纪的应用和发展，在侧钻工艺技术方面已完全成熟；我国于20世纪80年代开始研究侧钻技术，形成了多项侧钻井技术，在各油田得以推广应用，取得了明显的经济效益，成为老油区节支增效、节约挖潜的重要手段和措施[1-2]。

1 国内常规老井侧钻技术

国内已形成的常规侧钻工艺技术主要有：拔套管裸眼侧钻工艺技术、锻铣式套管开窗侧钻技术、斜向器开窗侧钻技术和一趟钻开窗侧钻技术。

1.1 拔套管裸眼侧钻工艺技术

拔套管裸眼侧钻工艺技术的原理是采用一定手段将部分或者全部油层套管拔出，然后在裸眼内寻找合适位置进行侧钻，形成新的侧钻井眼的工艺技术。

工艺技术关键点：①确定拔套管长度，即先确定侧钻点的位置，拔套管深度要在侧钻点以下≥50 m；②对套管测卡点，确定自由套管长度，利用内切割工具(如图1)对自由度套管进行切割，通过地面设备取出；③若取出的自由段套管不足以满足侧钻需要，还需要对下部套管进行分段套铣和外割等处理措施，直到裸眼深度足够为止[3]。

图1 内切割工具

该侧钻工艺技术所完钻井眼大，有利于后期的试采作业。但是老井时间越久远，套管挤死的可能性就越大，施工难度大，同时利用该工艺，侧钻施工周期较长，造价成本较高。

1.2 锻铣式套管开窗侧钻技术

锻铣式套管开窗侧钻技术是指利用锻铣器对侧钻点上下位置的套管进行锻铣，完成套管开窗的一种方式。

锻铣器的工作原理：锻铣器下至开窗侧钻点，启动转盘后开泵，在液动力的推动下锻铣器内铣刀将会打开，对套管进行切割。当套管被切断后铣刀将会撑开至最大，增加钻压继续对套管锻铣。作业完毕，停泵，铣刀将会复位至铣刀槽内[4]。如图2。

图2 锻铣器

该工艺技术容易掌握，有利于井眼轨迹控制。但是开窗时间长，费用高，且容易断刀片卡死钻具。

1.3 斜向器开窗侧钻技术

斜向器开窗侧钻技术是通过送入工具将导斜器送至套管内预设位置，使用磨铣工具沿导斜器在套管上磨铣出一个窗口，然后从窗口钻出新井眼的方法。该方法是油气井常用的侧钻开窗的方法[5-6]，需要的工具有导斜器、送斜器、磨铣工具等。

功能一：当整个安全防护系统启动，正常运行时，有人员进入屋内时，家中的人体红外传感器红外感应源感应到有人进入，经对具体情况进行分析、检测，将处理的结果整理完成后产生警报信号，并将相应的信号发送给AT89S52单片机主机模块，主机模块搜集到数据后，主机模块对信号进行识别、分析，确认为有人入侵信号，将相应的信号通过GSM模块以短信的形式通过移动网络发送到机主手机上。

导斜器是开窗侧钻的关键工具，在侧钻过程中起到造斜、导斜和定向的作用。导斜器断面形状有平面和弧面2种，如图3所示。平面导斜器开窗负荷小、定向较弱、窗口不规则；而弧面导斜器开窗时负荷大、定向性强、窗口较规则。一般情况下定向侧钻选择带有弧度的导斜器。

图3 导斜器

送斜器是将导斜器送到预定深度的工具，如图4所示。连接好送入钻具组合，将导斜器送至预设位置，利用钻具重力顿断与导斜器连接的销钉，提出送斜器。如果导斜器和送斜器有循环通道，可以下好导斜器后注水泥，然后顿断销钉提出送斜器；如果无循环通道，只有先注水泥浆，在水泥浆初凝前把导斜器送到预定位置。

图4 送斜器

常用的开窗磨铣工具主要有初始铣鞋、开窗铣鞋、铣锥、西瓜皮式铣鞋、钻柱铣鞋等，如图5所示。

图5 开窗磨铣工具

1.4 一趟钻开窗侧钻技术

斜向器开窗侧钻技术需要多次起下入，施工工序繁多，效率低，成本高。鉴于此，研制了一趟钻开窗侧钻工具，主要有液压式一趟钻套管开窗工具和机械式一趟钻开窗侧钻工具[7-8]。

液压式一趟钻侧钻原理：斜向器坐封采用常规憋压坐封，铣锥与斜面通过特殊结构整体连接，坐封后正转实现斜向器与铣锥分离，不用起下钻更换铣锥，可直接进行套管开修窗作业，从而实现一趟钻开窗，如图6所示。

图6 液压一趟钻侧钻开窗工具

机械式一趟钻侧钻原理：先将工具下放到套管开窗位置，上提工具1 m以上实现轨道换向，使摩擦块换至低轨道，下放钻具，摩擦块带动锥体推动卡瓦外伸，吃入并锚定在套管上，实现坐封；然后下放至一定钻压，剪断复式铣锥与导斜体的连接销钉，实现铣锥与斜向器的分离，不用起下钻更换铣锥，加压直接进行套管开修窗作业，实现一趟钻开窗。如图7所示。

图7 机械一趟钻侧钻开窗工具

一趟钻侧钻施工先要通过液压或者机械方式固定侧钻工具，工具固定在指定位置后，铣锥开始旋转，与斜面分离，并开始开窗工作；开窗完成后，取出铣锥，改换钻头继续钻进。

2 非常规侧钻技术

2.1 高压水射流径向水平侧钻技术

高压水射流径向水平侧钻技术是利用带喷头的高压软管，通过高压水射流的喷射破岩作用，在地层中形成直径30～50 mm、长度30～80 m的通道，从而降低流动阻力，增加泄油面积，最大限度地挖掘剩余油藏，提高采收率[9-11]。

该侧钻技术需要先用磨铣工具在套管开窗，形成一个直径30 mm左右的孔；然后利用喷射头及喷射管共同作用，形成径向水平的通道。

2.2 连续油管开窗侧钻技术

连续油管开窗侧钻技术先要在开窗点下入并固定导斜器，通过磨铣工具在套管上铣出相应窗口，然后用连续油管侧钻钻具组合形成一个新的井眼，并完成固完井的一套钻完井工艺技术[12-13]。

连续油管侧钻不能进行定向，存在脱靶风险；连续油管柔韧性较强，不好控制钻压能否加在井底；老井固井质量差，套管不居中等都会加大连续油管侧钻的难度。

3 发展趋势

1) 拔套管侧钻技术和锻铣式侧钻技术是国内各大油田最早采用的侧钻技术，施工的周期长、成本高，对地层要求也较高，作业的风险也非常大，已经逐渐的被淘汰。

2) 斜向器开窗侧钻技术近年来已经发展的非常成熟，该方法是目前国内各油田使用最多的一种侧钻技术。但该技术工艺相对较复杂，需要固定和对接斜向器、开窗、修窗等工序，相对来说耗时长，效率低。为此，对斜向器开窗侧钻技术进一步的优化与改进，形成一体式开窗侧钻技术是发展趋势。但一体式开窗侧钻技术还不稳定，多次撞击使斜向器松动，卡座咬合力问题将会是下一步的研究重点。

3) 高压水射流径向水平侧钻技术是以提高油田采收率，增加油层联通通道为目的，低渗油气藏以及需要挖掘剩余油藏的老井中将有其用武之地。该技术由软管连接且只在射流的作用下形成的侧钻段较小，因此也只能在某些特定需求井选用。

4) 随着连续油管技术的发展，采用连续油管开窗侧钻成为了一个新的侧钻技术思路。目前连续油管的定向问题以及如何控制钻压，是需要攻关的技术难点。

4 结论

1) 随着油田开发进入中后期，面临着采收率低下、出水率高的问题，不少老井为此都已关停并封井。为了盘活老井，挖掘剩余油藏，降低成本，老井侧钻成为各个油田最快捷有效的技术手段。

2) 斜向器开窗侧钻技术是目前采用的最多的侧钻技术，但存在耗时长，效率低的问题。

3) 一体式开窗侧钻技术的不稳定性，是影响其大范围推广应用的主要原因，建议加大对其卡座咬合力问题的研究。

4) 非常规的高压水射流径向水平侧钻技术和连续油管开窗侧钻技术在某些特殊需求的井，将有其用武之地。