煤层气钻井中井眼侧钻工艺.doc

个人收集整理 勿做商业用途煤层气钻井中井眼侧钻钻井工艺 侧钻工艺在多分枝水平井中的应用一、套管内开窗侧钻技术工艺（一）、窗口选择的原则开窗前应对一二开井的固井质量、套管串结构、扶正器位置、地层稳定性等进行调查摸底,并结合该井的井身剖面设计和可操作性等做综合考虑，以确定窗口的位置.1. 窗口应符合井身剖面设计，有利于裸眼段轨迹控制和安全施工。2. 窗口井段该井眼井径应小而规则，固井质量优良，避开不稳定的复杂地层.3. 窗口应避开套管接箍和扶正器的位置。4. 窗口以上套管内无落物、无变形、无裂缝，起下钻畅通,试压符合要求。(二）、开窗工具简介1. 地锚:一般为10m,表面焊有毛刺，下部割有循环孔，用于固定斜向器，防止转动和松动,附图1-1.2. 斜向器（螺杆）：用于引导铣锥按设计方向开窗，斜面长度以2-4m为宜，顶部角度一般为2。5-4。3. 送斜器：是一根带循环孔的中心管，上部与钻具丝扣连接，下部与斜向器销钉连接，作用是把斜向器送至预定井深，然后靠钻具自重剪断销钉，与斜向器分离，把斜向器置于井内，附图1-2。1-油管或钻杆2-毛刺 3循环孔1- 销钉 2中心管3-斜向器 4垫子1- 合金齿2- 循环孔地锚图1-1斜向器与送斜器图12钻铰铣图1-34. 铣锥:一般选择复合型钻铰铣，操作简单方便，节约起下钻时间,能进行整个开窗作业，附图1-3。（三).开窗工艺流程和施工步骤工艺流程:套管内通径注水泥封堵老井眼套管内试压扫水泥面固定斜向器扫水泥面开窗。1. 通径：用专用的通径规通井，下入时控制速度，小排量分段循环,下至预定井深后用大排量清洗井眼，替掉井内受污染的液体。2. 注水泥封堵二开井眼:下入钻杆至预定井深,按设计打入水泥浆,候凝36小时后开始试压。3. 套管内试压:用专门的试压车对套管内试压，套管强度合格后方可进一步施工。4. 扫水泥面：硬面要求钻时均匀,无放空现象，达到施工要求。5. 固定斜向器：把设计好的地锚总成下到井底,循环正常后，开始定向.一般采取陀螺定向，如果知道二开井眼井斜、方位,且井斜达到5以上的，也可以采用随钻仪器高边法定向，但这种方法有一定误差，定完向后,让地锚接触井底，让斜面避开套管接箍和扶正器，开始注水泥浆,结束后加一定钻压，剪断送斜器和斜向器之间的销钉，斜向器留入井内,起出一柱钻具，替掉多余水泥浆，候凝48小时后进行开窗作业.6. 扫水泥面 ：扫水泥面至斜尖0。2-0.3m，准备开窗。7. 开窗：共分四阶段，以139.7mm套管开窗为例作以简述。钻具组合：钻具组合：121mm磨鞋0。32m+73mmDP钻井参数：钻压：115KN，转速：60-80r/min，排量68l/s。第一阶段：从铣锥磨铣斜尖至铣锥底圆部接触套管内壁为第一阶段。此段要轻压慢转，钻压控制在5KN之内，转速60-70r/min，目的是为了在斜面上磨铣出一个均匀光滑的槽面.第二阶段：从铣锥底圆部接触套管内壁到底圆出套管外壁为第二阶段，此段钻压控制在5-15KN，转速7080r/min,铣锥均匀磨铣套管。第三阶段:从铣锥底圆出套管至铣锥最大外径出套管为第三阶段,此段应小钻压，快速钻进，钻压控制在5KN之内，转速80r/min，如果加大钻压，铣锥很容易滑出套管，影响下窗口质量。1- 修理后的上窗口2- 修理前的上窗口3- 139.7mm套管4- 毛刺5- 修理前的下窗口6- 修理后的下窗口图1-5 窗口示意图套管开窗工艺是一个连续作业过程，现场施工中，应送钻均匀，耐心细致，根据扭矩、泵压、铁屑返出情况等仔细分析井下工作状态，合理调整钻井参数。修整窗口后，应继续磨进2-5m，为动力钻具侧钻打下基础。第四阶段：窗口开好后，其形状并不规则，断面粗糙，为安全施工与完井电测作业的需要，需耐心修整窗口，磨掉窗口上的铁屑和毛刺,使之规则、光滑，起下钻无阻挂现象。附图15.（四）、开窗后动力钻具侧钻1. 开窗后下入普通螺杆钻进1020m，让新井眼沿斜面方向适当离开套管。152mm井眼钻具组合:152mmBit120mm螺杆定向直接头120mmNDC120mmDC6根89mmDP钻井参数：钻压5-10KN，转速:60-70r/min，排量14-16l/s117.5mm井眼钻具组合：117.5mmBit95mm螺杆定向直接头105mmNDC89mmDC6根73mmDP钻井参数：钻压5-10KN，转速:6070r/min,排量68l/s2. 用动力钻具侧钻152mm井眼钻具组合：152mmBit120mm螺杆(1。25-1.75)定向直接头120mmNDC120mmDC6根89mmDP钻井参数：钻压515KN，排量1416l/s117。5mm井眼钻具组合：117。5mmBit95mm螺杆（1。25-1.75）定向直接头105mmNDC89mmDC6根73mmDP钻井参数：钻压5-10KN，排量108l/s二、 套管锻铣侧钻技术(一). 套管锻铣段的确定套管锻铣段的选择基本与开窗相同，以下几方面略有差异。1. 锻铣段井斜应小于3度，防止锻铣时工具偏离套管中心，造成锻铣套管高边不彻底,影响侧钻质量.2. 锻铣始点选在接箍以下23m处，避开接箍和扶正器。3. 锻铣间距应满足侧钻的要求(二). 定向方法与锻铣长度的确定1. 陀螺定向：这种定向方法不考虑仪器受磁干扰的影响（即相当于无磁钻铤），侧钻点一般选在上窗口下2-3m处，无磁钻铤及仪器位于套管内，需锻铣段较少，所以这种方法节约了锻铣工具和锻铣时间。一般需要2025m就能满足侧钻的需要。2. 随钻仪器高边定向：这种定向方法要求无磁钻铤及仪器位于锻铣段内，以免受磁干扰的影响，占用了较多的裸眼段，所以增加了锻铣工作量。长度确定方法为：锻铣长度=开始侧钻时仪器距开始锻铣点不受干扰的最小长度+钻头至仪器的距离+1520m。一般需要2535m就能满足侧钻的需要.(三). 锻铣工具的选择1. 根据套管内径不同,选择不同尺寸的切割工具,主要有水力割刀和机械割刀两种（我部一般使用水力割刀）。从使用情况看，水力割刀经久耐用,操作方便，使用效果在机械割刀之上，目前普遍使用。2. 钻具组合：切割工具+钻铤+震击器+钻铤+钻杆，下部钻铤重量应满足锻铣钻压,上部钻铤重量应满足震击器的需要。3. 选择合适的扶正块装在切割工具上，其外径比被切割套管内径小于1。6mm以上，确保切割时工具运行平稳，保证切割质量.(四). 锻铣工艺流程及注意事项工艺流程：套管内通径切割锻铣打水泥塞套管内试压扫水泥面侧钻。1. 切割套管：以50-60r/min的转速启动转盘，扭矩正常后，缓慢开泵，泥浆返出正常，泵压合适后，再逐渐增加排量至设计值，开始切割套管，当泵压稍微下降，扭矩适当减小，表明套管已被切断，泵压一般下降1.3-1。7MPa。地层水泥套管裸眼段图2-1上下窗口2. 锻铣套管:套管被割断后,保持2035KN的钻压,60-70r/min的转速继续锻铣，直至需要更换刀片或达到要求为止。锻铣时要操作平稳,送钻均匀，密切注意泵压、扭矩、钻时等变化，发现问题应立即停止锻铣，采取适当措施加以解决，不能盲目施工。附图21。3. 锻铣注意事项。(1). 下入锻铣工具时，控制下放速度，首先下至作业井段以下2535m，然后再提到切割段进行作业.(2). 锻铣时产生大量的铁屑、丝状物，不易返出，要求排量返速达到携带要求，粘度100S以上，切力适当提高。(3). 锻铣时要操作平稳，送钻均匀，密切观察泵压、扭矩变化、铁屑返出情况等。(4). 锻铣结束后，要把井内的铁屑物充分循环出来再起钻，起时平稳操作，禁止转盘卸扣.(5). 锻铣过程中，有时会出现扭矩增大，上提困难，刀片收不回等情况，这时要认真分析井下工作情况，采取相应的措施加以解决，一般采取适当上下活动或干磨的方法来清除，有时也会用倒循环法来收回刀片，切忌盲目猛提猛放或强转，防止进一步恶化。(五). 侧钻技术锻铣侧钻不同于一般侧钻，它是在有限的裸眼段内进行施工,如果动力钻具、钻井参数、操作不当,很可能造成侧钻失败。因此侧钻前要做好各种准备工作，确保侧钻成功。1. 钻具组合与钻井参数152mm井眼钻具组合：152mmBit120mm螺杆（1。5-2。0)定向直接头120mmNDC120mmDC6根88。9mmDP钻井参数：钻压515KN,排量1416l/s117.5mm井眼钻具组合：117。5mmBit95mm螺杆（1。5-2.0）定向直接头105mmNDC88.9mmDC6根73mmDP钻井参数：钻压510KN，排量68l/s2. 侧钻前设备正常，井眼畅通，泥浆润滑，优选螺杆和钻头，保证侧钻连续施工,以免影响侧钻质量。3. 侧钻时要根据地层控制钻时、捞砂，认真分析砂子与水泥比例，以便判断侧钻效果。三、井眼钻进技术(一). 井眼钻井的技术难点及解决方法1. 针对钻具与井眼间隙小，极易形成硬物卡钻的问题，应适当提高泥浆比重，平衡井壁,防止井壁上有大的掉块进入井内,钻水泥塞时破坏掉水泥环,杜绝井内落物和钻头事故发生。2. 泵压与排量的矛盾比较突出，应优化泥浆流变参数，提高携砂、悬砂能力，增加流动性，适当降低排量,防止泵压过高和井底压差太大而造成井漏。3. 井眼钻进中，钻具组合柔软，稳定性差，轨迹不易控制，中途用动力钻具改变井斜、方位又很困难,所以要加密测斜，通过调整钻井参数控制井眼轨迹。4. 转盘扭矩不易掌握，这种情况在井眼扩划眼中显得尤为突出,解决这种问题首先要了解钻具扭转圈数，钻进或扩划眼时，一次启动转盘圈数不超过钻具允许圈数，停转盘后,如果倒车严重，可适当上提钻具,重新启动转盘，如果无明显倒车,可恢复钻进或扩划眼。为了更好地解决井眼中出现的问题,应从工程、泥浆、操作等多方面加以考虑，不要单纯地从某一方面入手。另外，还要不断的引进新工艺、新技术，提高我们解决问题的能力。(二). 井眼轨迹控制井眼轨迹控制是小井眼钻进中的技术难点，根据施工难度，技术要求,钻井水平,一般采取导向钻井技术，复合钻井技术和常规钻井技术等.1. 导向钻井技术。导向钻井是控制井眼轨迹最有效,也是最安全的钻井方法,其技术先进，价格昂贵，基于FEWD、MWD的限制，目前我们很少使用。随着先进仪器和钻井技术的引进，这种技术会不断得到应用和推广。钻具组合为:MWD可调稳定器动力钻具或MWD单弯动力钻具。2. 复合钻井技术.这种技术有导向钻井和常规钻井的共同特点，对控制井眼轨迹，节约钻井周期、钻头和螺杆,提高钻井速度都有利。文侧1056井117。5mm井眼中使用该技术效果显著.此井侧钻后井斜数据为：H1776m，20,205，为了稳斜、稳方位，下入钻具组合为:117。5mmYA437单牙轮钻头95mm螺杆1。3定向直接头88。9mmNDC88.9mmDC73mmDP；钻井参数：钻压10-20KN，转速：60-65r/min，排量68l/s。使用复合钻进技术钻至井深2439m,18，215，进尺563m，井斜降2,方位右漂10,轨迹控制比较理想，钻井速度同时提高20。3. 常规钻井技术。这种技术在简单的井眼钻进中使用较多，它是在常规钻具上加扶正器组成的.用旋转钻井合理选择钻井参数,间距离测斜来完成的。这种技术有利于携砂,使用条件简单，无需使用高速钻头和螺杆。(三). 小井眼钻井的钻头优选不管是侧钻或是稳斜段钻进,小井眼对螺杆的使用次数较多，再加上井眼自身的特点，对钻头的要求特别高,目前普遍使用的有高效PDC钻头和单牙轮钻头,这两种钻头对高转速都比较适应,能够满足螺杆和正常钻进的需要,但又有自身的特点，对钻压和转速的要求，所显示出来的扭矩也不尽相同，所以在使用螺杆和正常钻进中要合理选择钻头，这样才能取得较好的效果，提高钻井速度。(四). 对井眼安全钻进的认识1. 井眼侧钻要求所钻地层稳定，压力系数低。对于掉块、缩径、垮塌、易喷、易漏或喷漏共存的地层,首先要解决这些问题,才能进一步施工。2. 井眼侧钻要求钻具组合及钻具尺寸与所钻井眼尺寸科学搭配,否则，会影响井眼轨迹控制，加剧排量与泵压的矛盾，造成环空不畅通或发生井下复杂。3. 井眼侧钻易发生硬性物卡钻，所以施工中要严防发生钻头事故和井口落物.4. 优选泥浆体系，优化流变参数，保证泥浆平衡地层，满足携砂、悬砂要求，降低摩阻和扭矩，增加泥浆流动性,减少环空流动阻力和井底压力，进一步降低排量与泵压的矛盾，为安全施工创造条件。五、 井眼钻井的实践应用近几年来,钻井部在沁水、三交等地钻成了多口井眼侧钻井,其中三交65井是一口在复杂区块实施的侧钻井，钻井周期（去掉井漏、溢流等复杂情况）仅用18天。六、 几点认识1. 根据技术条件、工具准备、二开井眼井斜等正确选择井眼侧钻方式,需要提出的是，锻铣工艺不适合有较大井斜的老井眼,容易造成高边锻铣不彻底，导致侧钻困难。2. 从工程、泥浆、操作等多方面处理小井眼钻进中排量与泵压的矛盾，这样才能保证施工正常，不至于发生复杂情况。3. 侧钻及钻进中,对钻头优选能大幅度提高机械钻速和单只钻头进尺。4. 井眼侧钻发生井下事故，处理手段、工具少，所以钻进中首先把井下安全放到首位。5. 合适的钻井液体系,优良的泥浆性能，不但能保证井下稳定、携砂、润滑，而且还有利于解决小井眼施工中的技术难点，对于深井井眼侧钻显得尤为重要。6. 灵活运用复合钻井技术，根据施工要求，地层岩性特点,对高效PDC钻头和高速牙轮钻头、普通动力钻具和单弯动力钻具、单扶正器动力钻具和双扶正器动力钻具，在直井和斜井中灵活使用，做到优化组合，即要有效地控制井眼轨迹，又要大力提高钻井速度，这样复合钻井技术应用的会更广泛,取得的经济效益更大。7. 井斜超过60，位移超过600m的定向井,应引进MWD导向钻井技术,为我们钻更高难度的井和水平井打好基础。七、针对冬季天气应做的预防1、设备冬防保温工作第一：从泥浆着手，俗话说泥浆为钻井系统的血液，到冬季泥浆配置的最大难度就是水源，因天气寒冷水会结冰,泥浆罐上的水管线如长时间不用会冻结.因此要求当班的泥浆工，把罐上每节水管线包好,勤合水泵,防止管线上冻.第二:我们从机房着手,机房是钻井系统的动力源，机房冬季配置蒸汽炉，在机房周围，安装防寒布，能够抵挡寒风的侵入，在车面主部安装了防寒罩，这样可以让机房热量能够保存在机房周围，柴油机用油用负10号柴油，在高架罐装上电热棒，输油管线走地下30公分，每处气路用电热带包好，每个继气器上装上电热头保证运转正常。第三：钻台周围围上防寒布，在司控台里安装了暖风机，和电热带，保证司钻台里的管线不冻。司钻脚下有电热板，每个气路用电热带包好，每个继气器装上电热头，在每次用完泵时，都要把管线内的泥浆放净,这样就不会冻，确保再次使用畅通，在节流管汇处包电热带,保证了冬季施工安全。2、井控工作开钻前严格把好安装质量关，认真按设计试压,制定详细的防喷应急预案并认真演习,备足加重用重晶石粉，配齐了内防喷工具，生产运作中，认真执行贯彻井控九项管理制度，严格落实和执行工程设计中相关规定.加强防喷演习，加强坐岗工作，做好笔录，做到万无一失。3、安全生产全队员工认真贯彻 “安全第一，预防为主”的方针，以“加快钻井速度、节能增效”为目标.落实安全预防事故责任制.全队人员签订了安全承诺书,对十二要害部位实行领导挂钩管理，认真组织了每周的“周一安全活动及每日的安全巡回检查，对要害部位和电路及易燃易爆等落实了重点防范措施。坚持作业票制度和干部24小时跟班制度,从而保证了安全生产.4、以“精细化管理、节能增效”为主线认真做好后勤保障、物质供应和修旧利废工作。在远离公司基地，物质材料的调配和组织都比较困难的情况下,强化材料管理，每日坚持填写材料出入库清单,坚持盘点材料,提前做好材料计划,在材料组织一度紧张时，切实做好物资的保障。5、员工培训狠抓员工的技术培训工作，坚持“三个一做到一日一题，一周一课，一月一考,努力提高全队职工的技术素质，认真学习有关的环保法规、HSE常识、安全防卡操作规程、油气层保护、井控知识等，形成了积极向上、“比学赶帮超的良好学习氛围,全队职工技术素质普遍提高。工作的重点：一是严把井身质量关，及时测斜，随时掌握井眼走向，及时采取相应技术措施,保证井身质量；二是认真做好防漏、防涌工作，制定出各个环节的操作规范和应急措施，把一切事故隐患消除在萌芽状态，加快钻井速度；三是认真做好井控工作，严格按措施进行施工，保证井下安全生产；四是切实做好各种技术措施的贯彻和落实，杜绝野蛮操作,在安全、快速、优质、高效的前提下尽量缩短钻井周期。八、多分支水平井简介多分支井技术是20 世纪90 年代中后期在常规 水平井和分支井的基础上发展起来的一项新的钻井 技术 , 它吸收了石油领域的精确定位和穿针、定向 控制与水平大位移延伸、多分支侧钻和欠平衡钻井 等尖端技术成果 ， 形成了一种兼具造穴、布缝和导 流效果的煤层气开发应用技术。它通过在煤层中部 署水平分支井眼 ， 扩大井筒与煤层的接触面积 ， 有效克服了储层压力和导流能力不足的缺陷 ， 对低渗和低压储层增产效果显著。与常规直井技术相比 ,它具有服务面积广、采收率高、投资回收快和综合成本低等优势。多分支井能够改善低渗透储层的流动状态 , 煤层段分支或水平井眼以张性和剪切变形形成的裂纹为主 ， 并且由于钻采过程中煤层应力状态的变化 ，导致原始闭合的裂纹重新开启 , 原始裂纹与应力变化产生的新裂纹形成网状结构 ， 所以煤层气多分支井技术突破了原来直井点的范围局限 , 实现了广域面的效应 ， 可以大范围沟通煤层裂隙系统 ， 扩大了煤层气降压范围 , 降低煤层水排出时的阻力 , 大幅度提高煤层气的单井产量和采收率 , 煤层气单井产量可提高1020 倍 , 最终煤层气采收率可高达 7080 %。结 束 语 侧钻技术是多分枝水平井的钻井工艺中特别重要的一种技术，它需要导向部和钻井部之间有良好的信息沟通，需要司钻以及钻工还有泥浆工的合力钻进,最主要的是要组合好钻具和对地下的地质条件进行反复的分析，避免在钻进过程中出现托压，在侧钻过程中司钻必须时刻盯紧立压和钻时的变化，并及时与导向师沟通,泥浆工必须实时汇报泥浆的性能和返砂情况并及时做出调整，在钻进过程中要合理运用复合钻井技术。 煤层气井眼侧钻及钻井工艺编写：郭培仙 北京奥瑞安能源钻井部2011年4月20日附录：钻具组合表API接头扣型与国内名称对照表国内油田API标准接头扣型每英寸公扣小头母扣台肩现场叫法扣数直径/毫米内径/毫米211210NC26=23/8”IF460.3574。61211210NC31=27/8IF471.3187。71311310NC38=31/2”IF485.06103。58NC40=4”FH489.66110.33NC44498.42119.064A114A10NC46=4IF4103。73124。61411410NC50=41/2IF4114.30134.91NC56117.50150.8151151051/2”IF4141.32163。91NC614126.60165。10NC704147。65187。33NC774161.85204.7923/8REG547。6268。2023123027/8REG553。9777.7833133031/2”REG565。0790.4843143041/2REG590。47119。0653153051/2REG4110.06141。6863163065/8”REG4131.03153.9973173075/8”REG4144.47180.1883183085/8”REG4167.84204。3932132031/2IF577.62102。7942142041/2”FH596。31123.8352152051/2”FH4126。79150。0262162065/8”FH4150。37173。8313