用于超深硬地层裸眼侧钻施工的方法与流程

本发明涉及油气、矿山等技术领域，具体涉及一种用于超深硬地层裸眼侧钻施工的方法。

背景技术：

近年来，由于弯螺杆钻具具备造斜率高的优点，在侧钻施工中多选用弯螺杆钻具侧钻。这在水泥塞质量较好，井壁地层较软的条件下是适用的。然而，在硬地层或者水泥塞质量不太好的条件下，使用弯螺杆钻具侧钻的可靠性就会大大降低。这是因为随着侧钻的进行，弯螺杆钻具的支撑点会很快与水泥塞接触。在这种情况下，需要靠水泥井壁来支撑稳定器，以便对钻头产生一定的侧向力，从而实现侧钻井眼的形成。

然而，由于硬地层侧钻的钻时控制较长，在螺杆钻具的下稳定器的震动和循环泥浆的冲刷作用下，水泥塞井壁很容易被破坏，从而失去对下稳定器的支撑。在这种情况下，侧钻施工容易失败。

现有技术中，公开了一种水力喷射侧钻径向分支井眼的方法和装置。在该方法中，将端部固定有转向器的油管放入油井套管内。磨铣钻头通过转向器通道对套管侧壁磨铣，形成开窗。然后，将磨铣钻头更换为地层射流喷头，穿过开窗，通过射流向套管径向破岩，形成径向分支井眼。然而，该方法的突出特征是超短半径转向，适用于软地层侧钻，不适用于硬地层侧钻。

传统施工方法中主要侧重于套管的尤其井开窗侧钻、适用于软地层侧钻。而对于超深油气井硬地层的裸眼侧钻，还没有一种高效的施工方法。

技术实现要素：

针对现有技术中所存在的上述技术问题，本发明提出了一种用于超深硬地层裸眼侧钻施工的方法。使用该方法大大降低超深硬地层侧钻难度，并能有效提高侧钻进入地层的成功率。

根据本发明，提出了一种用于超深硬地层裸眼侧钻施工的方法，包括以下步骤：

步骤一：在老井眼的侧钻点位置之上形成大井眼段，并在老井眼的侧钻点位置之下形成小井眼段，以在侧钻点位置处形成台阶，

步骤二：在小井眼段和部分大井眼段中形成水泥塞，

步骤三：钻除水泥塞到台阶一定距离以进行扫塞，

步骤四：使用侧钻钻具进行侧钻进。

在一个实施例中，在步骤一中，先钻进到侧钻点以形成大井眼段，然后下入套管进行固井作业，接着钻进并在侧钻点以下形成小井眼段，其中，下入的套管的下端与侧钻点的距离不小于20米。

在一个实施例中，在步骤二中，形成的水泥塞的上端面距离侧钻点50-100米。

在一个实施例中，在步骤二中，在小井眼段和部分大井眼段中灌入水泥浆后侯凝时间不小于72小时。

在一个实施例中，在步骤三中还包括在钻除水泥塞到距离台阶2米的距离时，对水泥塞做承压试验。

在一个实施例中，承压试验的压力不小于12吨。

在一个实施例中，在步骤四中，侧钻钻具包括从上到下依次连接的钻杆、随钻测量仪器、弯接头、直螺杆和钻头，其中弯接头的弯角为2.5-3度。

在一个实施例中，在步骤四中，侧钻钻具到达距离台阶0.5米后，开始控时钻进，并且控时钻进的钻速为0.15-0.5米每小时。

在一个实施例中，在步骤四中，侧钻进过程中，钻井液的反排速度大于1米每小时。

在一个实施例中，在步骤四中，每半小时采集一次岩屑，并观察地层岩屑是否达到80％。

与现有技术相比，本发明的优点在于，通过在老井眼的侧钻点处布设台阶，使得侧钻钻具的钻头到达预设侧钻点后，能与台阶接触，以使得钻头更容易地进入地层，由此提高侧钻成功率。

附图说明

下面将结合附图来对本发明的优选实施例进行详细地描述，在图中：

图1显示了根据本发明的实施例的形成水泥塞的侧钻施工过程；

图2显示了根据本发明的实施例的扫塞的侧钻施工过程；

图3显示了根据本发明的实施例的侧钻进的侧钻施工过程；

图4显示了根据本发明的实施例的侧钻钻具的结构图；

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记，附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做进一步说明。

图1-3显示了根据本发明的实施例的用于超深硬地层裸眼侧钻施工过程状态图。如图1-3所示，用于超深硬地层裸眼侧钻施工的方法包括：

首先，根据设计要求和地层情况确定侧钻点P的位置，并在地层中形成老井眼4。先使用大尺寸钻具钻进到侧钻点P位置后起钻，以在侧钻点P位置之上形成井眼直径较大的大井眼段1。再将套管2下入到大井眼段1中，并进行固井作业。其中，为了满足侧钻需要，避免下入的套管2干扰后续侧钻施工，下入的套管2的下端面与侧钻点P的距离不小于20米。另外，为保证固井完全，以确保固井质量，例如，固井作业时，注入的水泥浆要高于套管2的下端面约20米左右。然后，使用小尺寸钻具钻除大井眼段1中的固井水泥，并从侧钻点P位置向下一直向地层深处钻进以在侧钻点P的下方形成小井眼段3，从而在侧钻点P处的岩土层上形成台阶6。

接着，向老井眼4内注入水泥浆以在小井眼段3和部分大井眼段1中形成水泥塞5。为了保证侧钻进的顺利进行，形成的水泥塞5的上端面距离侧钻点P50-100米。另外，在向老井眼4内注入水泥浆后，为保证水泥塞5的承压质量，水泥浆侯凝的时间不小于72小时。

之后，在水泥浆侯凝时间达到设计要求后，下入钻具进行扫塞。例如，利用下入的钻具钻除到距离侧钻点大约2米位置处，将下入的钻具起出。然后对水泥塞5做承压试压。例如，水泥塞5需能承受不小于12吨的压力。

最后，使侧钻钻具50下入到老井眼4中以进行侧钻进作业。侧钻钻具50到达井底(例如距离台阶6大约0.5米处)后，调整侧钻钻具50并开始控时钻进。控时钻进的侧钻钻具50的钻速为0.15-0.5米每小时。并且，此时的钻井液排量以满足携岩为准，例如，此时的钻井液的反排速度大于1米每小时。根据操作经验， 均匀平稳送钻，并严禁溜钻、顿钻及点送钻。减少活动侧钻钻具50的次数，在有进尺、没有明显粘卡现象时不上提侧钻钻具50，一旦活动侧钻钻具50，以“提开”侧钻钻具50为准(即将钻头提离井底)，避免划眼。另外，在侧钻进过程中，每半小时采集一次岩屑，并观察地层岩屑是否达到80％，以判断是否侧钻成功。一般情况下，侧钻施工10米侧井眼7基本可以形成。根据本发明的方法，在侧钻进过程中，侧钻钻具50的钻头51钻过台阶6后，部分钻头51直接进入地层，避免了钻头51沿着老井眼4滑动行进的可能，有效提高了侧钻成功率。随着侧钻过程的进一步深入，钻头50逐渐进入地层并形成侧井眼7。

图4显示了根据本发明的侧钻钻具50的结构。如图4所示，该侧钻钻具50包括从上到下依次连接的钻杆55、随钻测量仪器54、弯接头53、直螺杆52和钻头51。其中弯接头53采用较大的弯角角度，使得侧钻钻具50的支撑点的支与钻头51的距离大大加长。例如，弯接头53的弯角为2.5-3度。这样，在侧钻过程中，在侧钻进前的一定距离(例如6-8米，具体根据直螺杆52和弯接头53的尺寸而定)处的支持点的支持力由井壁来提供，而不像传统钻具和施工过程那样由水泥塞来提供。由此，钻头51的侧向力来自于弯接头53对井壁的支撑。由于弯接头53安装在直螺杆52之上，则开侧钻时离水泥塞面较远。弯接头53直接支撑在井壁上。井壁越硬，支撑力就越大。因此，根据本发明的侧钻钻具50提供钻头51的侧向力的能力大大加强，侧钻成功的可靠性也大幅度提高。

侧钻钻具50的尺寸根据侧钻井眼7的尺寸来确定，比如，侧井眼的直径为165.1毫米，可采用直径165.1毫米的牙轮钻头51进行钻进，并且侧钻钻具50的直螺杆52的直径可为127毫米(或120毫米)，弯接头53的弯角为2.75度。容易理解地，本领域的技术人员可根据实际情况对侧钻钻具50的各部分的结构及尺寸做出适当调整或变化。

本申请中，用语“硬地层”指可钻性级值不小于6的地层，“超深”指侧钻点的深度不小于6000米。

以上所述仅为本发明的优选实施方式，但本发明保护范围并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明公开的技术范围内，可容易地进行改变或变化，而这种改变或变化都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求书的保护范围为准。