套管开窗侧钻水平井技术研究(3)

储量及剩余油藏的作用，以达到侧钻水平井的目的。因此，方位的设计实质上就是考虑钻井轨迹的走向问题。除考虑钻井轨迹应能钻入启动储量区外，还应重点考虑以下问题： A、对于油层裂缝较发育的低渗透油田，应根据裂缝在油藏中发育方向、倾角和切穿的深度以及在开发中所起的作用，其方位的选择应尽量沿垂直裂缝走向设计，以提高水平段的裂缝钻遇率。 B、水平段的走向应与沉积相主水道或砂体发育方向垂直或斜交，使水平段获得较高的波及系数。 C对于开发区水平段方位设计必须避开目的层或上覆已开发油藏的原水窜通道的水淹区或来水方向。 2.2开窗侧钻水平井钻井工艺及完井工艺研究 2.2.1开窗方式的选择 套管开窗是套管侧钻施工的关键工序，窗口质量的好坏涉及到侧钻成功与否。 开窗方式有两种：1）下导斜器开窗；2）截断磨鞋开窗（段铣）。 两种开窗方式优缺点： 分类 方式 导斜器开窗 截断磨鞋开窗 优点 1、作业时间短；2、套管切削量小。3、费用低 1、下井工具简单；2、下井作业可靠性高；3、受原井套管磨损、腐蚀的影响小。 缺点 1、导斜器无可钻性，如定位不好无法纠正；2、窗口如造型不好，影响下一步起下钻作业。 1、作业时间长；2套管切削量大，容易在钻杆上形成“糖葫芦”而卡钻。 在中原油田一般采用下导斜器开窗方式，且满足了下部施工的需要。 2.2.2动力钻具选型研究 动力钻具在侧钻水平井工艺过程中主要起造斜、钻进，保证侧钻水平井轨迹的作用。侧钻水平井多用单弯或可调整角度的螺杆钻具，因其使用井眼为118mm，大多使用国产5LZ95、9LZ95系列，国内生产厂家较多，主要有大港、北京、维坊、胜利钻采、高峰等。 2.2.2.1确定螺杆钻具工作参数 1）确定洗井流量 洗井流量根据钻进速度、环空上返速度、携带钻屑能力以及循环总压降等确定最优流量范围。依据5/2″套管开窗成功的技术，选用排量在6-8L/S。 2）根据流量选择螺杆钻具转子形式 如果选择的流量在螺杆钻具额定流量范围内，则选择实心转子螺杆钻具。如果根据选择流量大于螺杆钻具额定最大1流量，则选用转子为中空型的螺杆钻具。 3）根据拟定流量选择钻头喷嘴 螺杆钻具规格及类型选定后，钻头允许压降就已确定，即可根据钻头压降和拟定流量选择钻头喷嘴尺寸。这里需要注意的是，无论何种螺杆钻具，都有总流量的3%-7%通过轴承系统后排至环空，实际上只有93%-97%的钻井液通过钻头水眼，因此钻头水眼尺寸应按拟定流量的93%-97%选择。 4）确定钻头转速 螺杆钻具流量在额定范围内变化时，钻头转速也发生变化，流量增大，转速增高；反之亦然。 实际流量确定后，钻头转速可有下式确定： n实=Q实*n额 Q额式中n实----实际钻头转速，r/min Q实----实际工作流量，L/s N额----额定转速上限，从螺杆钻具规格表中查得， Q额----额定工作流量，从螺杆钻具规格表中查得 由于钻头在井底工作转速等于空转转速一半时，井下动力钻具输出的功率最大。因此选择合适的钻压，促使井下动力钻具处于最佳工作状态是提高钻井速度的基础，同时也是保证侧钻水平井轨迹圆滑的条件。 单弯螺杆的度数由曲率半径来确定，必须满足工程的要求。小井眼动力钻具定向螺杆可先用范围比较大， 有0.5°、0.75°、1°、1.25°、1.5°、1.75°等几种，因为小井眼动力钻具较短，造斜效果一般都比较高，中半径曲率水平井多使用1.5°-1.75°单弯，他的造斜率一般在3.5°-6°/10米，螺杆钻具的弯角使钻头产生偏距，双驱复合钻进时钻具所受的约束更大，交变的动应力使钻具易发生疲劳断裂，也易使螺杆钻具的薄弱环节产生先期损坏，弯角越大，钻头偏距也越大，所受的交变力和扭矩越高。因此1.75°单弯不适宜进行长井段复合钻进。 2.2.3钻头优选 小井眼水平井因其裸眼井段短，钻具摩擦力较大，井斜大，动力钻具反扭角较大，定向井段一般采用牙轮钻头，工具面易掌握，定向效果较好，但是应选择加强保径部位的钻头。 而且选用高转速的牙轮钻头可以提高机械钻速。 2.2.4钻井液技术 水平井的成功与否钻井液很关键，使用钻井液要考虑携带地层岩屑能力强、润滑性能好及成本低等因素。 2.2.4.1.侧钻水平井对钻井液的难点 钻井液工作难点，主要解决易漏、易卡、润滑、携砂、防塌方面的问题。 (1). 小井眼钻井钻具与井眼的间隙隙小，循环时环空压耗较常规井大幅升高，钻井泵压较高，排量小，钻屑在井内反复滚动，被研细，增大了测定摩阻，易发生井下粘卡复杂情况，钻井液流变性能应满足钻井携砂要求。 (2). 在进入亏空漏层前应加入一定量的堵漏材料进行防漏，造成固控设备无法正常使用，大量钻屑有害固相进入钻井液，增加钻井液处理难度，影响钻井液的润滑性能。 (3). 钻具在井眼里上下活动时产生的压力激动大使钻井液的当量密度随之增加，都使得小井眼施工中的井漏发生几率要比常规井眼大的多；井漏发生后由于考虑到井眼间隙小和螺杆井下工具的安全，粗颗粒的堵漏材料无法加入，堵漏效果受到影响。 2.2.4.2小井眼钻井对钻井液技术要求： (1). 具有良好的流变性能，能满足大斜度井段及水平段携砂清洁井眼的需要。 (2). 钻井液性能优质稳定，滤失量小，泥饼薄韧、致密、光滑，具有良好的润滑防卡性能。 (3). 具有一定的防漏堵漏能力，且堵漏剂不影响地质录井、MWD，避免摩阻剧增。