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【摘要】江汉油田勘探开发已有40多年的历史，一批老井失去开采价值，因各种原因造成的事故井、套损井、报废井逐年增多。利用侧钻和侧钻水平井技术，具有将老井复活，缩短钻井周期，节约勘探投资的现实意义，同时利用有线随钻高边法替代陀螺在套管开窗侧钻中的应用，能最大限度地减少施工工序，节约钻井成本，具有显著的经济效益。
【关键词】套管开窗 高边法 磁干扰 侧钻
随着钻井技术的不断发展和人们对侧钻井效益的普遍认同，在油气田勘探开发后期，套管开窗侧钻井、侧钻水平井、分支井越来越多。近年来，江汉油区完成82口侧钻井，鄂西渝东完成了14口侧钻水平井，其中一口分支井。采用国内外普遍应用的侧钻技术，包括裸眼注水泥塞侧钻、裸眼悬空侧钻、裸眼下斜向器侧钻、套管开窗定向侧钻和鱼骨状水平分支侧钻等技术，以较快的速度完成了一批老井的复活，打成了一批难度较大的侧钻水平井。过去每口井需要较长的完井周期（有些深井需要一年多时间），现在仅用20—50天就能完成一口侧钻水平井，使江汉油田侧钻井技术有了较大突破。
1 侧钻技术难点
（1）广华寺组下部至荆河镇组流沙厚层，易扩径、垮塌、堵水眼。
（2）潜江组上部软泥岩发育、水化膨胀严重，易缩径。
（3）荆沙组、新沟嘴组夹层多、软硬交错，跳钻严重，钻头易断、掉齿。泥岩中含部分石英，硬度高、研磨性强，地层可钻性差。
（4）江汉油区断层和小断块多，地层倾角大，易斜、方位漂移无规律，井眼轨迹控制难。
（5）鄂西渝东地层老、岩性复杂，三叠系到石炭系产层为石英砂岩和成套碳酸盐岩，岩石硬度大于5级的地层占70-80%，不易侧出新眼。
（6）套管有磁干扰，用陀螺定向侧钻费用高，工艺复杂，用有线随钻测斜仪受磁干扰影响大。
2 侧钻方式的选择
根据地质要求，原井眼状态，地质特点及侧钻工具的造斜能力等因素综合考虑，选择最经济最合适的侧钻方式。见表1：
3 有线随钻高边法定向侧钻原理
有线随钻测斜仪主要用于动力钻具组合中，实现定向钻井的随钻随测，即在钻井过程中，随钻测斜仪能够实时、连续地提供和显示井下钻具工作状态和已钻井眼的井斜角和方位角数据。有两种工作方式：一种是重力高边工具面，另一种是磁性工具面。因为在套管内受磁干扰的影响，磁力测斜仪测出的井底方位是不真实的，磁性工具面是不准确的。而重力高边工具面在磁干扰环境下测出的井斜角是准确的，方位角相对于磁性工具面来说是可以作为定向参考依据的。因为重力加速度计传感元件不受磁场的影响，所以在重力高边工具面工作方式下，测出的井斜角以及探管上某一点相对于高边的转角是相对可靠的。
在磁干扰环境下的定向侧钻中，始终以侧钻点处的井眼高边为基准，根据已知的原井眼井斜方位和相对位置来推算井底的真实工具面，即高边法“相对角差”定向原理。见图1：
AB——A点真实方位线φ1；
AC——测得A点方位线φ2；
AD——测得工具方位线β2；
AF——推算真实工具方位线β1。
设测得A点方位φ2与A点真实方位φ1之间的夹角为ΔФ=φ2—φ1，测得工具面β2与真实工具面β1之间的夹角为Δβ=β2—β1。
由于方位和工具面角都是以360°均匀分布的，Δβ=ΔФ，所以
β1=β2—Δβ=β2—（φ2—φ1）
求出了真实工具面，将其放在定向要求位置，就可以进行侧钻施工了。
4 侧钻实例分析
例：洪1-6-5CZ井
该井是位于江汉盆地沔阳凹陷洪一区断鼻构造的一口斜向器开窗侧钻井，采用有线随钻测斜仪替代陀螺定向确定斜向器座入方位，开窗井段1287.23-1291.00m，窗口长3.77 m，为了使井眼轨迹脱离老井眼，消除套管磁干扰对有线随钻测斜仪的影响，下入钻具组合：Φ117.5mmPDC+Φ95mm×1.25 单弯螺杆+定向接头+无磁钻杆+Φ89mm加重钻杆×17根+Φ73mm钻杆。定向钻进26.26 m后测斜，测深：1308.26m，井斜7.97°，方位179.0°，与窗口井深1291m；井斜8°；方位188°，两个数据基本接近，说明斜向器座入方位达到了设计要求，验证了用有线随钻高边法定向侧钻的可靠性。
5 结论与建议
（1）有线随钻高边法替代陀螺在側钻中的应用是可行的，能使套管开窗定向侧钻一次成功，并且在磁干扰环境下的井斜数据是真实的，利用相对角差原理推算出的井底真实高边工具面是可靠的。
（2）此方法在江汉油田应用了46口侧钻井，只有一口井失败，其原因是在侧钻点处的井斜角只有0.92°，几乎是直井，无井眼高边，侧钻出新眼的方位与要求相差较远。因此，有线随钻高边定向法，适用于井斜角大于2°以上的侧钻井，无井斜高边的直井必须采用陀螺测斜仪。
（3）对井斜、方位要求严格的深井开窗侧钻，建议选择段铣开窗。
（4）对无井斜、方位要求的浅井开窗，建议选择斜向器。
（5）小尺寸套管开窗，建议优先采用斜向器，较大尺寸的套管开窗，采用段铣开窗。
作者简介
郭江平（1971年）男，汉族，河南许昌人，工程师，主要从事钻井工程及勘探开发工作。
【关键词】套管开窗 高边法 磁干扰 侧钻
随着钻井技术的不断发展和人们对侧钻井效益的普遍认同，在油气田勘探开发后期，套管开窗侧钻井、侧钻水平井、分支井越来越多。近年来，江汉油区完成82口侧钻井，鄂西渝东完成了14口侧钻水平井，其中一口分支井。采用国内外普遍应用的侧钻技术，包括裸眼注水泥塞侧钻、裸眼悬空侧钻、裸眼下斜向器侧钻、套管开窗定向侧钻和鱼骨状水平分支侧钻等技术，以较快的速度完成了一批老井的复活，打成了一批难度较大的侧钻水平井。过去每口井需要较长的完井周期（有些深井需要一年多时间），现在仅用20—50天就能完成一口侧钻水平井，使江汉油田侧钻井技术有了较大突破。
1 侧钻技术难点
（1）广华寺组下部至荆河镇组流沙厚层，易扩径、垮塌、堵水眼。
（2）潜江组上部软泥岩发育、水化膨胀严重，易缩径。
（3）荆沙组、新沟嘴组夹层多、软硬交错，跳钻严重，钻头易断、掉齿。泥岩中含部分石英，硬度高、研磨性强，地层可钻性差。
（4）江汉油区断层和小断块多，地层倾角大，易斜、方位漂移无规律，井眼轨迹控制难。
（5）鄂西渝东地层老、岩性复杂，三叠系到石炭系产层为石英砂岩和成套碳酸盐岩，岩石硬度大于5级的地层占70-80%，不易侧出新眼。
（6）套管有磁干扰，用陀螺定向侧钻费用高，工艺复杂，用有线随钻测斜仪受磁干扰影响大。
2 侧钻方式的选择
根据地质要求，原井眼状态，地质特点及侧钻工具的造斜能力等因素综合考虑，选择最经济最合适的侧钻方式。见表1：
3 有线随钻高边法定向侧钻原理
有线随钻测斜仪主要用于动力钻具组合中，实现定向钻井的随钻随测，即在钻井过程中，随钻测斜仪能够实时、连续地提供和显示井下钻具工作状态和已钻井眼的井斜角和方位角数据。有两种工作方式：一种是重力高边工具面，另一种是磁性工具面。因为在套管内受磁干扰的影响，磁力测斜仪测出的井底方位是不真实的，磁性工具面是不准确的。而重力高边工具面在磁干扰环境下测出的井斜角是准确的，方位角相对于磁性工具面来说是可以作为定向参考依据的。因为重力加速度计传感元件不受磁场的影响，所以在重力高边工具面工作方式下，测出的井斜角以及探管上某一点相对于高边的转角是相对可靠的。
在磁干扰环境下的定向侧钻中，始终以侧钻点处的井眼高边为基准，根据已知的原井眼井斜方位和相对位置来推算井底的真实工具面，即高边法“相对角差”定向原理。见图1：
AB——A点真实方位线φ1；
AC——测得A点方位线φ2；
AD——测得工具方位线β2；
AF——推算真实工具方位线β1。
设测得A点方位φ2与A点真实方位φ1之间的夹角为ΔФ=φ2—φ1，测得工具面β2与真实工具面β1之间的夹角为Δβ=β2—β1。
由于方位和工具面角都是以360°均匀分布的，Δβ=ΔФ，所以
β1=β2—Δβ=β2—（φ2—φ1）
求出了真实工具面，将其放在定向要求位置，就可以进行侧钻施工了。
4 侧钻实例分析
例：洪1-6-5CZ井
该井是位于江汉盆地沔阳凹陷洪一区断鼻构造的一口斜向器开窗侧钻井，采用有线随钻测斜仪替代陀螺定向确定斜向器座入方位，开窗井段1287.23-1291.00m，窗口长3.77 m，为了使井眼轨迹脱离老井眼，消除套管磁干扰对有线随钻测斜仪的影响，下入钻具组合：Φ117.5mmPDC+Φ95mm×1.25 单弯螺杆+定向接头+无磁钻杆+Φ89mm加重钻杆×17根+Φ73mm钻杆。定向钻进26.26 m后测斜，测深：1308.26m，井斜7.97°，方位179.0°，与窗口井深1291m；井斜8°；方位188°，两个数据基本接近，说明斜向器座入方位达到了设计要求，验证了用有线随钻高边法定向侧钻的可靠性。
5 结论与建议
（1）有线随钻高边法替代陀螺在側钻中的应用是可行的，能使套管开窗定向侧钻一次成功，并且在磁干扰环境下的井斜数据是真实的，利用相对角差原理推算出的井底真实高边工具面是可靠的。
（2）此方法在江汉油田应用了46口侧钻井，只有一口井失败，其原因是在侧钻点处的井斜角只有0.92°，几乎是直井，无井眼高边，侧钻出新眼的方位与要求相差较远。因此，有线随钻高边定向法，适用于井斜角大于2°以上的侧钻井，无井斜高边的直井必须采用陀螺测斜仪。
（3）对井斜、方位要求严格的深井开窗侧钻，建议选择段铣开窗。
（4）对无井斜、方位要求的浅井开窗，建议选择斜向器。
（5）小尺寸套管开窗，建议优先采用斜向器，较大尺寸的套管开窗，采用段铣开窗。
作者简介
郭江平（1971年）男，汉族，河南许昌人，工程师，主要从事钻井工程及勘探开发工作。