第三节 侧钻工艺技术
修复严重套损井，特别是严重错断井（通径小于Ф9 0mm）的最彻底最有效的工艺技术，当属取换套管工艺技术。但是取换套管需配套专用方钻杆，套铣筒、套铣钻头等设备和设施，不是所有专业修井队都能全部配套的。因此，修复这种井况，恢复产能，恢复井网层系的开发功能，便成为修井工作的当务之急。而套管内侧钻恢复井点，井网功能的这种最早投入修井中应用的侧钻工艺技术便恢复、发展、配套完善起来，成为严重套损井修复的又一项重要工艺技术。 一、工艺原理
侧钻工艺技术就是在选定的套损井（严重错断井）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一然后由侧钻钻具（包括钻头）斜直向钻开油层至设计深度，下人小套 管固井射孔完成，如图 13—1所示。
小井眼与较大井眼的套管内侧钻、工艺技术相同、工艺流程相近，所用钻具结构也基本相同，只是规格尺寸不同。相对来讲，小井眼的侧钻要比较大井眼的侧钻难度大、困难多、风险性大。本章将重点介绍 512’’井眼的侧钻工艺技术，较大井眼的钻则相对容易些，不再重复。 二、技术关键
套管内侧钻修复（恢复套损油水井功能）工艺技术虽较简单，但实际施工起来难度大，风险大，需解决以下技术关键才能使侧钻顺利进行。 1．原井严重套损部位以下报废处理
选定的侧钻井原井套损部位以下报废处理，是很重要的技术关键，不能简单视为井眼报废即可。这里有三项重要内容。
1）原井层系间不能窜通，至少在平面半径5m以内层间不能窜通，否则窜通会绕过层段上窜到侧钻完成的上部套管内。因喇叭口完井悬挂小套管处密封性能差，而窜通将干扰影响侧钻完井的“新井”，所以原井层间需处理。
2）原井套损部位以下落物需捞尽、套损部位以下有落物，则层间不能验窜封窜，也会影响套损部位以下套管的水泥挤注封固深度，所以一般情况下，套损部位以下落物需捞尽。
3）原井套损部位以上3 0～5 0m以至人工井底的水泥封固报废。原井需报废处理，否则将影响干扰侧钻完井，而报废应至少达到“四无”中的井下无落物、层间无窜通、井内（套损部位）无窜流的三无。因此，原井严重套损部位以下的报废是很重要的，应达到要求。 2．套管开窗技术
套管井眼内开窗，是侧钻修复（恢复）施工的关键工序。所谓套管开窗，就是在套管井眼的侧面利用专用铣锥钻磨出一条一定长度和宽度的豁口，使裸眼钻进的钻具及完钻后下入小直径套管能顺利通过。开窗质量的好坏，窗口的规则光滑与否将影响和决定侧钻的成功与否，这里包括二项重要内容。 （1）斜向器的送入与固定
斜向器的重要作用是导斜，使开窗铣锥能在套管侧面开出利于侧钻和完井套管下入的窗口。可以说无斜向器将无法开窗。斜向器的结构形式其实是一个具有一定斜度的半圆柱体，斜面有一定倾角、硬度和形状，以便在套管侧面开窗时，斜向器的斜面与套管同时被铣磨，从而保证套管窗口的圆滑和长度、宽度的适中。因此，斜向器如何被送入预定井段及怎样固定住斜向器使之稳定不窜动不转动，则是侧钻工作中又一技术关键．
斜向器的固定位置一般应选在套损部位以上20～30m的完好套管部位，且在两个套管接箍之间。固定与送入斜向器的方式一般有两种。
1）双卡瓦封隔器锚定法
双卡瓦封隔器锚定斜向器，主要是靠卡瓦锚定器锚定套管，封隔器胶件密封油套环空，使套损部位以上20～30m间的斜向器以下井段封隔密封，不用挤注水泥浆封固，定向较为简单。因双卡瓦封隔器的上端配有斜向引键，封隔器被锚定后下入带有锚定装置的斜口引鞋，斜向器与被锚定的封隔器上端对接，固定斜向器，从而使斜向器既不能上下窜动，也不能左右窜动，从而实现完全的机械式送入与固定斜向器。这种方式在国外成熟配套，属常用形式，因双卡瓦锚定封隔器与斜向器的加工制造较复杂，送入与固定操作也较复杂，国内较少使用，但其最大优点是定向（方位）较简单容易。
2）挤注水泥浆固定法。
挤注水泥浆封固（永久性）固定斜向器法，是国内各油田目前较普遍使用的方法。这种方法相对封隔器锚定法较简单，斜向器与送斜器的加工制造相对简单便宜，固定施工方法简单容易操作，不足是定向（方位）较复杂和困难。水泥浆法固定斜向器就其施工方式不同可分为先期注入水泥浆固定法和先期送入斜向器后期注入水泥固定法两种方式，简称为先期注入法和后期注入法两种方法。
①先期注入法。
先期注入泥浆后，起出注入管柱，再用送斜器管柱将斜向器送至设计深度，然后靠管柱重量击剪断送斜器与斜向器间的连接销钉，起出送斜管柱候凝，此方法因水泥终凝时间有限，送入斜向器时稍有失误，即可影响斜向器的固定，4h内起下不能完成的井不宜使用此法。 ②后期注入法。
斜向器与送斜器均有循环通道，先将斜向器送至设计深度位置后，注入水泥浆，然后剪断送斜器斜向器间的连接销钉，起出送斜管柱候凝。此方法固定斜向器简单可靠，但送斜器与斜向器的结构相对先期注入法较复杂，加工制造较困难。是目前各油田较普遍采用的方式。
（2）套管开窗与窗口修整
套管开窗的关键是开窗工具的选择使用和开窗时铣、磨、钻三参数（钻压、转数、排量）的合理配合。窗口长度。宽度的规则与否和光滑程度将对裸眼钻进、井斜、钻具起下、测井、下套管等有很大影响。因此必需开好窗修好窗口。目前国内外常用的开窗工具一般为一组五个工具（起始铣、汗窗铣、西瓜铣、锥形铣、柱形铣人开窗、修窗、加长窗口是分步进行的，这种分步开窗法起下钻频繁，工作量大，窗口不易实现光滑规整，还易形成死台肩。目前大庆、辽河、新疆等油田开发研制出一种钻铰式开窗铣锥，可以一次完成开窗、修窗、加长窗口的开窗工作。具有开窗时间短、窗口平整圆滑，不易形成死台肩等优点。这种组合式高效钻铣工具已给侧钻工艺的发展完善带来更大的生机。通过大庆油田数十口井的试验、改进、
1）开窗钻具结构。
开窗工具是开窗的关键，而合理的钻柱结构也是主要的技术关键。目前就512’’套管内使用钻铰式开窗铣锥而言，钻柱结构（自上而下）为： Ф89mm（3”）方钻杆、Ф73mm（278”）钻杆、Ф105mm配重钻挺3～5根、Ф118mm钻铰式开窗铣锥。
考虑开窗时钻压、转数的控制、可使用稳定钻压式钻具结构（自上而下）：
278”钻杆、开式下击器、配重钻挺3～5根、钻铰式开窗铣锥。钻具中增加开式下击器，目的是开窗铣钻时，使开式下击器处于半开半闭状态，利用其下部的配重钻挺为开窗铣锥提供相对稳定的钻压。
完善，这种钻铰式开窗铣锥已成为目前国内较先进的开窗工具。
2）钻铣（开窗）参数。
①起始时，钻压 W＝0～5kN；转数r=20～30r／min ；排量Q排＝0.3～0.5m3／min； 泵压pou<=15MPa
②无跳、别钻现象，开窗稳定后 W=15～30kN ； r＝40～60r／min Q排＝ 0．4～0.6m／min；pou<=15MPa
3）窗口长度确定
侧钻时要求的套管开窗应能满足起下钻具、测井、下套管等顺利通过窗口无刮阻现象。因此窗口不能过短，过短则起下钻具、下套管将受阻。窗口过长，则浪费施工时间，过多磨损钻具，还将使完井套管与窗口处间隙过大而固井封固效果变差。因此，要求窗口长度应适中，一般按下式确定窗口长度：
lck?dcin??cn??xd?dbtg? （13－1）
式中
lck 一窗口长度，mm；
dbcin一套管内径，mm；
?cn一套管壁厚，mm；
?xd一斜向器顶部厚度，mm；
d一复式铣锥引子端最大直径，mm；
?一斜向
器斜面倾角，（°）
例：某512’’套损井侧钻，内径124．3mm，壁厚7．72mm，用Ф118mm钻铰式开窗铣锥端部引子直径Ф90mm，斜向器斜倾角 3°， 开窗长度应为多少？按公式 13—1，则有：
l＝ck124.3?7.72?2?90?4665.3mm
0.04716开窗长度可确定为4．5～4.8in范围内。 3．裸眼钻进技术
裸眼钻进是继套管开窗之后的又一关键技术。钻具在套管窗口以上基本呈铅直状，通过窗口后，窗口以下则逐渐变成倾斜状态，与原井眼轴线形成一夹角。夹角角度大小直接取决 于斜向器斜倾角的大小，而斜面倾角又是在开窗钻铣时，不断被切削铣磨而变化的。因此窗 口长度应有足够的尺寸，在裸眼钻进时，才能满足钻具的扭转、跳动要求。因而裸眼钻进时的裸眼轨迹如何，将直接影响下部测井、完井套管的下入及固井质量的好坏。裸眼钻进的技术关键包括以下几项内容。 （1）钻具组合
裸眼钻进的钻具组合主要是确定钻柱结构及规格尺寸，以便在钻压、转数、排量配合下取得最佳经济技术钻速。
钻柱结构（自上而下）为：3’’方钻杆、278’’钻杆、Ф105mm配重钻铤6～8根、Ф118mm三刮刀钻头。
如果窗口光滑规整、窗口长度符合要求、窗口以上套管井眼较铅直，则可考虑增加开式下击器在配重钻挺之上，以便提供较稳定的钻压。
（2）钻压确定
钻压的确定，一般应视钻遇地层硬度，岩层构造情况而适当确定。在采用转盘式旋转钻进过程中，由于钻头、钻杆接箍等尺寸与套管、裸眼井壁等环空间隙较小，所需上返排量受泵压所限也较小，很难形成水力喷射破碎岩层，而主要以机械破碎为主。因此，为防止钻压过大，易产生别钻、跳钻或扭断钻杆，发生卡钻等事故，一般裸眼钻进时，钻压控制在30～
50kN为最佳。
（3）转数的确定
套管内开窗侧钻，较之铅直井钻进有独特的特点，即套管井眼尺寸小，要求钻具刚性大；窗口后的裸眼钻进受窗口及斜向器斜度限制，转数不可过高，一般应控制在60～12 r／min比较合适。过高的转数将加速钻具与斜向器斜面的接触摩擦而提前损坏。
（4）排量的选定 512’’套管井眼开窗侧钻，在裸眼钻进过程中，由于裸眼井眼相对较小，与钻具的环空截面小。如果侧钻工作液（也称泥浆）上返排量过大，环空工作液则处于紊流状态，将会产生冲刷强力，破坏岩壁泥饼的形成和粘附，在较松散的砂泥岩层易发生井壁崩落。而上返排量过小，环空工作液则处于层流状态，对岩壁泥饼冲刷力小，但携带岩屑性能将降低，使井壁产生假泥饼粘附（泥饼过厚）,易发生键槽式粘附卡钻事故。因此，工作液的上返速度应使工作液在上返时保持处于平板流状态，即介于紊流与层流之间。因此，侧钻工作液在裸眼钻进过程中，应保持在0．5～0．6m/s的上返速度，即泵排量保持0．3～0．4m3/min，即能达到循环工作液冷却钻头，又能清洗冲刷井底，又可将岩屑有效地携带出井返到沉淀池。
裸眼钻进时的参数为： W= 3 0～ 5 0kN； r= 60～ 100r／min； Q=0．3～0．4m3
／min; pou<=15MPa
4．侧钻工作液
钻井液是钻井的血液，侧钻工作液（泥浆）自然也是侧钻工作的血液。工作液性能的优劣直接影响裸眼钻进速度和裸眼完井质量，因此必须保证侧钻工作的性能符合指标要求。 （1）侧钻工作液功能
侧钻井开窗后的裸眼钻进，基本同钻井工程中的斜直井钻进，工作液在钻进过程中发挥着重大作用。一般说来，侧钻工作液具有以下功能：
1）防喷一确保安全钻进功能
2）清洗井底一确保钻头切削岩层保持进尺功能。
3）携带岩屑一确保钻柱、钻头不受阻卡、防止卡钻功能。 4）冷却钻头一确保钻头切削性能快速钻进功能。 5）避壁一形成泥饼保持井壁不坍塌的功能。
6）油层保护一无伤害或低伤害工作液，减少对油层的损害，最大程度地提高侧钻完井投产效果。
在侧钻工作液的六大功能中，根据侧钻井及所在区块地下地质情况、六大功能中防喷、携带岩屑和造壁三项功能是主要功能，必需加以保证。一般情况下，在有套管的井眼内侧钻、开窗后裸眼钻进，井口是可以安接防喷装置的，工作液密度则可相对轻些。所以工作液的造
壁和携带岩屑功能即为最主要功能。在配制调整工作液性能时，应注意泥饼与粘度的调整。（2）侧钻工作液性能 侧钻工作液性能参见表13—l。
密度应根据当地井况与地层压力适当确定，一般压井公式选择密度时，最大附加量不超过15％。
（3）侧钻工作液现场配制与使用。
侧钻工作液一般在现场配制与调整，在条件允许时，应尽量使用专用工作液铁池，铁池 可分返回沉降池、过滤池、调整与循环再用池、清水贮备池等4只。铁池高度应低于井口循 环返出口20～30cm，铁池应串连，参见图13—2所示。
现场配制调整工作液性能应备齐各种化学药品添加剂和泥浆检测仪器，一般每隔lh检测化验一次。
5．下套管与固井技术
裸眼钻进完成后，－套管串的下入和固井则又是侧钻工作中的又一技术关键。因窗口上部套管井眼所限，完井套管串的套管直径应相对小些，与原井套管有足够的间隙，保证顺利入井并能顺利通过窗口。而完井后的小套管与原套管间的悬挂密封，又是必需解决的另一重要关键。一般侧钻完成后，可采取以下措施解决套管串入井与固井问题。
（1）套管串结构
完井套管串一般结构（自上而下）如下： 278’’油管柱、套管尾管悬挂器（也称丢手接头）、Ф102mm套管、阻流环、套管鞋（或称导向头）
套管串中的套管悬挂器，在固井过程中，可使套管随时拉伸、转动，使固井质量比使用 正反扣接头的套管串结构大大提高。
套管串在窗口以下的裸眼井内采用刚性扶正，使套管尽可能相对居中，以减少固井水泥 环的薄厚不均，提高固井质量。
(2）固井水泥浆的挤注
固井时，水泥浆用量较大，一般用下灰车与泵车配套进行，尽量使注入排量保持在0．8～1.2m3/min或 1.2m3/min以上。泵注压力15MPa左右，使环空的水泥浆呈紊流状态，最大限度地破坏掉井壁上的泥浆泥饼，提高固井质量。
在挤注水泥浆前，以 1.2m3/min以上排量泵注清水，冲洗井壁2～4周，然后泵注水泥浆，固井质量效果将会更好。
(3)改善提高顶替效果 212’’油管下接完井套管串的送入完井管柱，在固井时采用双挂钩胶塞推动顶替效果很好。方法是：212’’油管内小胶塞在水泥浆泵注完成后。投入憋下，小胶塞带动双挂钩收缩式大胶塞下行至完井套管内时，大胶塞钩胶脱开，胶塞直径增大，推动顶替套管内水泥浆下行至阻流环以下，在回压作用下，阻流环以下浮球即被顶起，从而使水泥浆不能回到套管内，固井即告完成。 6．测井与射孔技术 （1）测井
测井与完井射孔，也是侧钻施工中的关键技术。而测井又是施工中常进行的工序内容，裸眼钻进完成后，需测井，如井斜角、油层随井斜的深度位置等。下完套管前的测井，因井眼较小，又有窗口的存在，测井时将会遇到许多困难和麻烦，但由于原井眼上部及井口基本未改变，井底套管的水平位移也只有15～30m左右，因此，原井的一般基础资料仍可使用。（2）射孔
侧钻完成后，由于小套管的井眼更小，512’’套管内下入4’’小套管，外径102mm，内径不足90mm，水泥环较薄。因此对射孔的要求较严格，既不能射孔破坏较薄的水泥环，又要深穿透，损害油层小，因此，射孔枪与射孔方式等，又是侧钻完井后的技术关键。目前已开发试制出适应512’’套管内侧钻的系列小直径射孔枪型、高性能射孔弹及相应的射孔方式。
故测井基本上可以简化，测井技术单位可相应研制，试验适合侧钻的测井工具及配套技术。