中国学术杂志网

双层套管开窗工艺设计释解

 论文栏目:工艺设计论文     更新时间:2013-8-2 16:08:48   

一、油层套管在技术套管中所处的不同位置对开窗的影响

根据油层套管与技术套管的相对位置,其分布有三种特殊情况:油层套管贴边居左、油层套管居中、油层套管贴边居右,如图1所示。但实际情况大多介于(a)和(c)两种极限位置之间,(a)和(c)两种极限位置分布情况极少见,(b)油层套管居中是最普遍的情况,也是较为理想的工况,因为在钻井井身结构设计、下套管固井施工时都严格要求保证套管居中,而侧钻时开窗工具和工艺都是按套管居中来设计和施工的。油层套管靠左紧贴技术套管很少见,如图1(a)所示,但是一旦开窗点选在此处,那么开窗失败的可能性极大。因为在此工况下,两层套管间的间距最大,水泥环最厚,铣锥在切削完第一层套管后,很有可能会在两层套管的夹层中不断地向下磨铣硬度较软的水泥环,而不是向外切削较硬的第二层套管。如遇到两层套管钢级“内软外硬”的组合,则更容易发生上述可能。由于两套管间距大,导向器斜面距离第二层套管最远,引起钻具组合刚性不足,其造斜和导斜能力严重下降,致使铣锥没有能力从第二层套管侧钻出去,而只能在套管夹层中向下运动,不断磨铣油层套管和导斜器,导致开窗失败。油层套管靠右紧贴技术套管的工况也很少见,由图1(c)可知,可以把这种双层套管侧钻井当成一种套管壁加厚的单层套管侧钻井,这是最理想的双层套管侧钻位置工况。在该种工况下,斜向器的造斜和导斜能力最强,铣锥的工作量最少,可直接将两层套管侧钻出去,成功率最高。分析双层套管的相对位置、套管间距和开窗难易程度可知,如果选择在套管间距较小的一侧开窗时,开窗成功率较高,相反,选择在套管间距较大的一侧开窗时,开窗成功率就低。因此,在确定开窗位置时应尽可能选择在双层套管间距相对较小的一侧开窗。

二、双层套管开窗窗口长度的计算

双层套管窗口长度是指铣锥底圆自导向器斜面顶部开窗形成油层套管上窗口到铣锥整体全出技术套管形成技术套管下窗口之间的垂向距离。双层套管开窗总进尺长度是指铣锥底圆自斜向器斜面顶部开窗到铣锥整体刚出技术套管时的总累计进尺长度,是开窗结束时铣锥的最少纯进尺长度。同单层套管开窗相比,双层套管开窗的窗口长度除受到开窗工具(导向器和铣锥)影响外,还受到双层套管的尺寸、套管钢级强度差异以及两层套管间的间隙等其它因素的影响。为简化计算,假定套管居中,套管钢级强度差异很小[4]。双层套管开窗过程有六个关键位置:①铣锥接触油层套管并遇阻;②铣锥头部出油层套管并接触技术套管内壁;③铣锥头部二分之一出油层套管并接触技术套管内壁,即“上死点”位置;④铣锥头部二分之一出技术套管,即“下死点”位置;⑤铣锥头部最大外径出技术套管外壁并形成了完整的窗口,即下窗口位置;⑥整个铣锥出技术套管,即铣锥根部出技术套管外壁。

三、双层套管开窗参数设计

1.转速设计双层套管开窗过程分5个阶段:①铣锥接触油层套管阶段,铣锥开始磨铣导向器顶部,同时铣锥头直径圆周与油层套管内壁接触磨铣,使套管壁首先被均匀磨出1个光滑的接触圆面,此时采用低钻压,低转速,转速不超过40r/min;②铣锥骑油层套管到“上死点”阶段,此时应采用高钻压,中转速;③从“上死点”至“下死点”阶段,此时一般应根据转盘负荷和磨铣速度,逐渐增加钻压和转速,采用高钻压、高转速。但是,对于“内软外硬”型套管组合结构,当铣锥底圆刚接触技术套管内壁时,要采取低钻压、高转速增加侧向切削磨铣的方法,使铣锥平稳的通过“上死点”位置;④从“下死点”至下窗口形成阶段,此时应采用中高钻压,中转速,使铣锥钻头快速越过“下死点”钻入岩层;⑤修窗时,转速最大,钻压最小。

2.钻压设计双层套管开窗作业时,钻压是关键。如果钻压过大,铣锥将提前出套,窗口短,导致下钻头和下套管困难;如果钻压过小,铣锥将出不了套管,严重时可能会将导向器磨掉。此外,在双层套管开窗时,特别要注意的是当铣锥刚接触技术套管时钻压的确定,此时如果不增大钻压,铣锥就出不了技术套管。但对间隙大、“内软外硬”特殊井型双层套管开窗,当铣锥刚接触技术套管时必须减少钻压、增加转速。经过上述定性分析和多年的套管开窗侧钻实践,确定双层套管开窗钻压情况。对于中原油田文25-侧61“内软外硬”型双层套管侧钻井,推荐钻压见表4。为检验钻压大小,还可以根据井口返出的铁屑进行调整,开窗过程中,应注意井内返出物,若出现金属物,应提起反复划铣,整个窗口井段应反复慢速均匀划铣数次,直至无阻卡现象为止。磨铣完毕,应充分循环,直至返出物无铁屑后起钻。最终,中原油田文25-侧61井第二次开窗施工在上述开窗工艺理论的指导下取得一次性成功,是国内完成的第一口“内软外硬”型套管组合的双层套管侧钻井。

四、结论

(1)双层套管开窗位置选择在套管间距较小的一侧开窗时,开窗成功率较高,相反,选择在套管间距较大的一侧开窗时,开窗成功率较低。因此,在确定开窗位置时应尽可能选择在双层套管间距相对较小的一侧开窗。

(2)双层套管开窗位置理论参数计算与现场实际应用基本吻合,对现场施工具有普遍的指导作用。

(3)双层套管开窗过程中存在两个死点:上死点和下死点,对几个关键点的转速和钻压确定很重要,对于“内软外硬”型双层套管组合,其转速和钻压应参照特殊井型钻压曲线制定,不能按照普通井型制定。

作者:张德荣 孔春岩  刘春林 单位:西南石油大学机电工程学院


学术网收录7500余种,种类遍及
时政、文学、生活、娱乐、教育、学术等
诸多门类等进行了详细的介绍。


工艺设计论文
@2008-2012 学术网
主机备案:200812150017
值班电话
0825-6697555
0825-6698000

夜间值班
400-888-7501

投诉中心
13378216660
咨询电话
唐老师:13982502101
涂老师:18782589406
文老师:15882538696
孙老师:15982560046
何老师:15828985996
江老师:15228695391
易老师:15228695316
其它老师...
咨询QQ
89937509
89937310
89903980
89937302
89937305
89937307
89937308
业务
综合介绍
论文投稿
支付方式
常见问题
会员评价
关于我们
网站简介
版权声明
友情链接
人员招聘
联系我们