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摘要：阐述了套管开窗井的作业方法，总结了套管开窗侧钻井取得的主要技术成果，从钻井液配伍方面也给予了探讨，分析了影响侧钻小眼井钻井速度的主要因素，指出了开窗侧钻井目前存在的问题，提出了进一步提高侧钻井钻井速度及效益的建议和措施。
关键词：套管开窗；侧钻；井眼轨迹；定向井；水平井；机械钻速；钻具组合
一、套管段铣和定向开窗作业方法
1、范围
本标准规定了使用水力段铣工具进行套管段铣作业和使用定向开窗工具（固地锚式斜向器）在套管内定向开窗作业的技术要求。本标准适用于在不同直径的油气井套管内段铣和定向开窗作业。
2、定义
本标准采用下列定义。
2.1、套管段铣
用水力段铣工具在预定（设计）的套管位置切割磨铣掉一段套管，形成祼眼井段的作业方法。
2.2、定向开窗
利用斜向器在预定（设计）的套管位置定向磨铣掉一部分套管，形成一个规则的窗口的作业方法。
3、作业前的准备
3.1、作业设备的准备
a）根据套管段铣和定向开窗后侧钻井的负荷需要，确定钻机类型；
b）以作业井的套管中心为基准，校正转盘、井架天车及全套设备；
c）按设计要求校准泵压表、转盘扭矩仪、指重表及转盘转速表；
d）钻井泵的性能要能满足作业对排量和泵压的要求；
e）按设计要求装好井控装置。
3.2、段铣井段或窗口位置的确定
a）了解预计作业井段及其附近套管的钢级、壁厚；
b）了解預计作业井段及其附近套管的固井质量；
c）必要时测量预计作业井段及其附近套管内径的磨损程度；
d）选择水泥胶结好、套管内径磨损小的套管作为段铣或开窗的位置，并尽量避开套管外扶正器；
e）校正作业井段套管接箍的深度；
f）套管接箍以下2～3 m处为段铣始点或开窗的起始深度。
3.3、井眼和管柱的准备
a）配足性能符合设计要求的钻井液后，下入大水眼的钻头与光钻杆的钻具组合进行通井，采取分段循环的方式替出井内油、水及陈浆，通井至预定深度，充分循环调整钻井液性能；
b）先用套管刮削器刮管壁，然后下入套管通井规通径，通井规的外径应不小于段铣工具装完扶正块以后的外径；
c）通钻杆内径。
3.4、人工井底
a）套管段铣作业原则上不做人工井底；
b）定向开窗人工井底要求离窗口位置50m左右；
c）探人工井底，加压100kN不下沉为合格。
4、套管段铣作业
4.1、段铣工具的选配
a）按套管段铣作业要求的环空返速0.7～1.5m/s确定排量，并按段铣工具的工作压降要求，选配套管段铣工具的水眼直径；
b）选择合适的扶正块装在切割工具本体上，使其外径比被切割套管内径小1.6mm以上。
4.2、钻具组合
套管段铣的钻具组合为：切割工具+钻铤+震击器+钻铤+钻杆，组合的下部钻铤重量应满足段铣钻压要求，上部钻铤重量应满足震击器工作需要。
4.3、下钻
将套管段铣钻具组合下钻至作业井段以下10～15 m，然后将段铣工具起至作业井段始点。
4.4、切割套管
以低于90r/min的转速转动转盘，然后缓慢开泵，待转速稳定后，缓慢增加排量至设计值，开始切割套管，当泵压和转盘扭矩明显下降，表明套管切断。
4.5、段铣套管
段管被割断后。保持20～30kN的钻压继续平稳段铣，直至需要更换刀具或达到设计要求为止。
4.6、起钻
a）起钻前，上提钻具3～5 m，循环至井口无段铣碎片返出为止；
b）停泵后试提钻具，摩阻正常，则可连续起钻；摩阻异常，采取上下震击或干磨的方法消除；
c）起钻操作平稳，禁止转盘缷扣。
4.7、段铣作业结束
完成套管段铣作业后，在段铣位置处打一高质量的水泥塞。
二、存在问题
1、套管开窗方式
采用段铣方式开窗，工序比较复杂，施工周期比较长。统计资料表明，从段铣到侧钻成功一般需要5～7天，如果对工具操作使用不当，可能需要的时间会更长。如梁11-侧105井，从井深2590m开始段铣，用4套段铣器历时5天，段铣到井深2610m，由于段铣时套管扒皮，后两次打水泥塞侧钻均未成功，最后从井深2534m重新段铣至井深2554m，然后侧钻，历时22天。
2、井下动力钻具不能满足开窗井的需要
小尺寸动力钻具的输出扭矩小，使用时间短，严重影响钻井速度。一般φ95mm新动力钻具的工作时间在80～100小时左右，维修后的工作时间更少。而且现在使用的动力钻具都是按短半径侧钻水平井的模式设计的，不适合普通侧钻井的施工。
3、钻头及井下工具不配套
由于小尺寸的钻头型号较少，很难根据地层情况选择合适的钻头来提高时效。无磁承压钻杆、夜力加压器等井下工具不能配套使用，小眼井钻进时钻压普遍小，机械钻速低。
4、设计中靶精度要求高，井眼轨迹控制工作量大
侧钻井普遍对中靶精度要求很高，在有限的井段内要实现大井斜、高造斜率的轨迹控制，满足高精度中靶的要求，就必须使用随钻测斜仪对整个井段进行随钻检测，故施工周期较长。
5、小井眼固井质量难以保证
小井眼固井时因套管环空间隙太小，严重影响了固井质量。若在油层部位用偏心钻头扩眼，由于工具不配套，在地层较硬时，扩眼进尺慢，施工风险大，延长了施工周期。
三、结论及建议
1、钻井设备要配套并有良好的性能，要根据设计情况合理选择钻机，最好使用模块化的修井侧钻机。
2、推广使用导向钻具组合。在比较软的地层，采用弯壳动力钻具进行复合钻进，可较大幅度地提高机械钻速，而且稳斜效果非常好，还可以随时下入随钻测量仪器，不起下钻换钻具结构就能进行井斜角和方位的调整。
3、需进一步改进斜向器式开窗工具的结构和性能，简化施工工艺，确保开窗侧钻一次成功率，与段铣方式向比较，每口井可以减少开窗施工时间4～6天。
4、研制适合侧钻井的高效马达。短半径水平井使用的马达，虽造斜率高，但输出扭矩和功率小，寿命短。应试验使用增加马达级数的加长马达，以提高扭矩和输出功率，从而提高机械钻速。
5、配套完善用于小眼井钻进的井下工具和仪器。增加适合各种地层的钻头类型，以提高机械钻速；加速进行液力加压器的钻进试验，以解决小眼井钻进中钻具加压等问题。
6、研究小井眼固井工艺，使小井眼固井质量进一步提高。
参考文献：
[1]套管段铣和定向开窗作业方法. 中华人民共和国石油天然气行业标准，SY/T 6218-1996.
[2]钻井手册编写组.钻井甲方手册，北京：石油工业出版社.
[3]高金云. 51/2套管开窗侧钻井钻井液技术，钻井液与完井液，2002.
[4]刘希圣.钻井工艺原理，北京：石油工业出版社，1988.
关键词：套管开窗；侧钻；井眼轨迹；定向井；水平井；机械钻速；钻具组合
一、套管段铣和定向开窗作业方法
1、范围
本标准规定了使用水力段铣工具进行套管段铣作业和使用定向开窗工具（固地锚式斜向器）在套管内定向开窗作业的技术要求。本标准适用于在不同直径的油气井套管内段铣和定向开窗作业。
2、定义
本标准采用下列定义。
2.1、套管段铣
用水力段铣工具在预定（设计）的套管位置切割磨铣掉一段套管，形成祼眼井段的作业方法。
2.2、定向开窗
利用斜向器在预定（设计）的套管位置定向磨铣掉一部分套管，形成一个规则的窗口的作业方法。
3、作业前的准备
3.1、作业设备的准备
a）根据套管段铣和定向开窗后侧钻井的负荷需要，确定钻机类型；
b）以作业井的套管中心为基准，校正转盘、井架天车及全套设备；
c）按设计要求校准泵压表、转盘扭矩仪、指重表及转盘转速表；
d）钻井泵的性能要能满足作业对排量和泵压的要求；
e）按设计要求装好井控装置。
3.2、段铣井段或窗口位置的确定
a）了解预计作业井段及其附近套管的钢级、壁厚；
b）了解預计作业井段及其附近套管的固井质量；
c）必要时测量预计作业井段及其附近套管内径的磨损程度；
d）选择水泥胶结好、套管内径磨损小的套管作为段铣或开窗的位置，并尽量避开套管外扶正器；
e）校正作业井段套管接箍的深度；
f）套管接箍以下2～3 m处为段铣始点或开窗的起始深度。
3.3、井眼和管柱的准备
a）配足性能符合设计要求的钻井液后，下入大水眼的钻头与光钻杆的钻具组合进行通井，采取分段循环的方式替出井内油、水及陈浆，通井至预定深度，充分循环调整钻井液性能；
b）先用套管刮削器刮管壁，然后下入套管通井规通径，通井规的外径应不小于段铣工具装完扶正块以后的外径；
c）通钻杆内径。
3.4、人工井底
a）套管段铣作业原则上不做人工井底；
b）定向开窗人工井底要求离窗口位置50m左右；
c）探人工井底，加压100kN不下沉为合格。
4、套管段铣作业
4.1、段铣工具的选配
a）按套管段铣作业要求的环空返速0.7～1.5m/s确定排量，并按段铣工具的工作压降要求，选配套管段铣工具的水眼直径；
b）选择合适的扶正块装在切割工具本体上，使其外径比被切割套管内径小1.6mm以上。
4.2、钻具组合
套管段铣的钻具组合为：切割工具+钻铤+震击器+钻铤+钻杆，组合的下部钻铤重量应满足段铣钻压要求，上部钻铤重量应满足震击器工作需要。
4.3、下钻
将套管段铣钻具组合下钻至作业井段以下10～15 m，然后将段铣工具起至作业井段始点。
4.4、切割套管
以低于90r/min的转速转动转盘，然后缓慢开泵，待转速稳定后，缓慢增加排量至设计值，开始切割套管，当泵压和转盘扭矩明显下降，表明套管切断。
4.5、段铣套管
段管被割断后。保持20～30kN的钻压继续平稳段铣，直至需要更换刀具或达到设计要求为止。
4.6、起钻
a）起钻前，上提钻具3～5 m，循环至井口无段铣碎片返出为止；
b）停泵后试提钻具，摩阻正常，则可连续起钻；摩阻异常，采取上下震击或干磨的方法消除；
c）起钻操作平稳，禁止转盘缷扣。
4.7、段铣作业结束
完成套管段铣作业后，在段铣位置处打一高质量的水泥塞。
二、存在问题
1、套管开窗方式
采用段铣方式开窗，工序比较复杂，施工周期比较长。统计资料表明，从段铣到侧钻成功一般需要5～7天，如果对工具操作使用不当，可能需要的时间会更长。如梁11-侧105井，从井深2590m开始段铣，用4套段铣器历时5天，段铣到井深2610m，由于段铣时套管扒皮，后两次打水泥塞侧钻均未成功，最后从井深2534m重新段铣至井深2554m，然后侧钻，历时22天。
2、井下动力钻具不能满足开窗井的需要
小尺寸动力钻具的输出扭矩小，使用时间短，严重影响钻井速度。一般φ95mm新动力钻具的工作时间在80～100小时左右，维修后的工作时间更少。而且现在使用的动力钻具都是按短半径侧钻水平井的模式设计的，不适合普通侧钻井的施工。
3、钻头及井下工具不配套
由于小尺寸的钻头型号较少，很难根据地层情况选择合适的钻头来提高时效。无磁承压钻杆、夜力加压器等井下工具不能配套使用，小眼井钻进时钻压普遍小，机械钻速低。
4、设计中靶精度要求高，井眼轨迹控制工作量大
侧钻井普遍对中靶精度要求很高，在有限的井段内要实现大井斜、高造斜率的轨迹控制，满足高精度中靶的要求，就必须使用随钻测斜仪对整个井段进行随钻检测，故施工周期较长。
5、小井眼固井质量难以保证
小井眼固井时因套管环空间隙太小，严重影响了固井质量。若在油层部位用偏心钻头扩眼，由于工具不配套，在地层较硬时，扩眼进尺慢，施工风险大，延长了施工周期。
三、结论及建议
1、钻井设备要配套并有良好的性能，要根据设计情况合理选择钻机，最好使用模块化的修井侧钻机。
2、推广使用导向钻具组合。在比较软的地层，采用弯壳动力钻具进行复合钻进，可较大幅度地提高机械钻速，而且稳斜效果非常好，还可以随时下入随钻测量仪器，不起下钻换钻具结构就能进行井斜角和方位的调整。
3、需进一步改进斜向器式开窗工具的结构和性能，简化施工工艺，确保开窗侧钻一次成功率，与段铣方式向比较，每口井可以减少开窗施工时间4～6天。
4、研制适合侧钻井的高效马达。短半径水平井使用的马达，虽造斜率高，但输出扭矩和功率小，寿命短。应试验使用增加马达级数的加长马达，以提高扭矩和输出功率，从而提高机械钻速。
5、配套完善用于小眼井钻进的井下工具和仪器。增加适合各种地层的钻头类型，以提高机械钻速；加速进行液力加压器的钻进试验，以解决小眼井钻进中钻具加压等问题。
6、研究小井眼固井工艺，使小井眼固井质量进一步提高。
参考文献：
[1]套管段铣和定向开窗作业方法. 中华人民共和国石油天然气行业标准，SY/T 6218-1996.
[2]钻井手册编写组.钻井甲方手册，北京：石油工业出版社.
[3]高金云. 51/2套管开窗侧钻井钻井液技术，钻井液与完井液，2002.
[4]刘希圣.钻井工艺原理，北京：石油工业出版社，1988.