一种双层套管定向射孔辅助开窗方法与流程

本发明涉及一种用于油气田钻井、修井施工作业中的套管辅助开窗方法，属于套管开窗侧钻技术领域。

背景技术：

套管开窗侧钻技术是一种具有发展潜力的钻井、修井新技术，是开发特殊地层剩余油气藏、提高油气采收率的重要手段，套管开窗侧钻技术主要包括斜向器开窗和套管段铣开窗，其中斜向器开窗使用最为广泛。斜向器开窗是在原井预定开窗位置、方位的套管内固定一斜向器，迫使开窗钻头向套管一侧钻铣，在套管壁上形成一个可以向套管外侧钻的窗口，这种开窗方式保持了套管原来的连接，套管并不断开；斜向器有三种类型，即地锚式斜向器、内眼贯通插入式斜向器和卡瓦锚定式斜向器。双层套管开窗是在井下一定深度处同时存在油层套管和技术套管的位置进行的开窗侧钻工艺，近年来在各个油田出现了一批双层套管开窗侧钻井（开窗处存在两层套管：油层套管+技术套管），套管主要组合类型是5寸半油层套管+9寸5技术套管，该类套管侧钻井的主要特点为油层套管外径139.7mm，技术套管外径244.5mm，两层套管间的环空间距大，且磨铣两层套管的工作量也比单层套管开窗翻倍了；对于双层套管开窗侧钻井，无论使用哪一类开窗工具进行施工，成功率和效率都不高，往往一口井需使用三、四只铣锥钻头才能实现开窗分叉，这样的现象给油田各施工井队带来了两个大问题：（1）使用三、四只甚至更多的铣锥钻头必然会进行频繁的起下钻，这无疑增加了施工井队的工作量和施工时间；（2）施工周期增长以及较低的开窗成功率必然大大增加了施工井队的成本，造成巨大的经济损失。因此针对双层套管开窗侧钻，需对现有的双层套管开窗施工方法进行改进，以提高双层套管开窗侧钻的成功率和效率。

技术实现要素：

本发明的目的是：为了解决双层套管开窗侧钻施工中出现的开窗周期长、开窗难度大、开窗成功率低、铣锥钻头磨损严重等问题，以提高双层套管开窗侧钻的成功率，满足中后期油田开发的需求，特提供一种双层套管定向射孔辅助开窗方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种双层套管定向射孔辅助开窗方法，它包括如下步骤：

a：利用钻杆下入开窗造斜器至油层套管内的预定开窗侧钻井段，并将开窗造斜器的支撑斜面转动至预定开窗方位，然后通过开窗造斜器下部的液压卡瓦机构或水泥将开窗造斜器固定在油层套管内，起出钻杆。

b：将大孔径特制定向开窗射孔器接在油管下端，下入油层套管内至开窗造斜器的上方，通过转动油管使射孔器定向斜面与开窗造斜器的支撑斜面相贴合，使大孔径特制定向开窗射孔器表面的射孔器孔眼正好对准预定开窗方位。

c：通过连接油管控制大孔径特制定向开窗射孔器对预定开窗方位的油层套管进行高密度射孔，由大孔径特制定向开窗射孔器表面的射孔器孔眼发出的大孔径射孔弹将依次打穿油层套管、水泥环、技术套管并进入地层，在预定开窗方位的油层套管、水泥环、技术套管和地层中形成密集的孔洞，破坏油层套管、水泥环和技术套管的强度。

d：起出大孔径特制定向开窗射孔器，下入开窗铣锥至开窗造斜器的支撑斜面，继续进行后续双层套管开窗侧钻作业。

所述射孔器定向斜面的倾角和长度应根据开窗造斜器的支撑斜面的角度和长度配做，大孔径特制定向开窗射孔器表面的射孔器孔眼应分布于射孔器定向斜面正对的半圆柱面内，且射孔器孔眼的射孔方向与开窗造斜器的支撑斜面的夹角为5°～25°。

本发明与现有技术比较，具有以下有益效果：使用大孔径特制定向开窗射孔器对预定开窗方位的油层套管和技术套管进行密集射孔后，油层套管、水泥环和技术套管及技术套管外的部分地层被大孔径射孔弹打成筛子或蜂窝状，油层套管、水泥环和技术套管的强度被极大的破坏，此时再下入常规开窗铣锥钻头即可以摧枯拉朽之势快速钻破油层套管、水泥环和技术套管进入地层，实现快速分叉，形成有效的侧钻窗口，为后续裸眼定向钻进施工扫清障碍，有效解决了现目前双层套管开窗难的问题，且操作简单，施工可靠。

附图说明

图1为双层套管斜向器开窗结构示意图。

图2为下入定向射孔器后的双层套管开窗示意图。

图3为定向爆破射孔后的双层套管开窗示意图。

图4为套管被破坏的双层开窗示意图。

图中：1—油层套管，2—水泥环，3—技术套管，4—地层，5—开窗造斜器，5a—支撑斜面，6—大孔径特制定向开窗射孔器，6a—射孔器孔眼，6b—射孔器定向斜面，7—油管，8—孔洞。

具体实施方式

为了使本发明的技术特征、目的及有益效果能被更清晰地理解，下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。但所描述的只是本发明的一部分实施例，不包括全部实施例，不能理解为对本发明实施范围的限制。

根据双层套管开窗施工现场的开窗造斜器5支撑斜面5a的角度和长度配做好射孔器定向斜面6b的倾角和长度，在大孔径特制定向开窗射孔器6的射孔器定向斜面6b正对的半圆柱面内分布射孔器孔眼6a，且使射孔器孔眼6a的射孔方向与开窗造斜器5的支撑斜面5a的夹角为15°，射孔工具准备就绪后按照以下步骤进行后续双层套管开窗侧钻施工作业。

a：利用钻杆下入开窗造斜器5至油层套管1内的预定开窗侧钻井段，并转动钻杆将开窗造斜器5的支撑斜面5a转动至预定开窗方位，然后通过开窗造斜器5下部的液压卡瓦机构或水泥将开窗造斜器5固定在油层套管1内，起出钻杆。

b：将大孔径特制定向开窗射孔器6接在油管7下端，下入油层套管1内至开窗造斜器5的上方，通过转动油管7使射孔器定向斜面6b与开窗造斜器5的支撑斜面5a相贴合，使大孔径特制定向开窗射孔器6表面的射孔器孔眼6a正好对准预定开窗方位。

c：通过连接油管7控制大孔径特制定向开窗射孔器6对预定开窗方位的油层套管1进行高密度射孔，由大孔径特制定向开窗射孔器6表面的射孔器孔眼6a发出的大孔径射孔弹将依次打穿油层套管1、水泥环2、技术套管3并进入地层4，在预定开窗方位的油层套管1、水泥环2、技术套管3和地层4中形成密集的孔洞8，破坏油层套管1、水泥环2和技术套管3的强度。

d：起出大孔径特制定向开窗射孔器6，下入开窗铣锥至开窗造斜器5的支撑斜面5a，继续进行后续双层套管开窗侧钻作业。

以上实施例极具代表性，具有操作简单，安全可靠，能有效解决现目前双层套管开窗侧钻的难题，提高了双层套管的开窗效率和成功率，节约了施工周期和成本，能较好的实现本发明所述的开窗方法。

上述实施例仅是本发明的一种，凡是采用聚能爆破、聚能切割等方法达到破坏预定开窗部位的套管强度，以辅助双层套管开窗侧钻，均属于本发明的保护范围。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种双层套管定向射孔辅助开窗方法，属于套管开窗侧钻技术领域。其技术方案：下入开窗造斜器至油层套管内的预定开窗井段，并固定在油层套管内；将大孔径特制定向开窗射孔器接在油管下端，下入至开窗造斜器上方，转动油管使射孔器定向斜面与开窗造斜器的支撑斜面相贴合，使大孔径特制定向开窗射孔器表面的射孔器孔眼对准预定开窗方位；通过油管控制大孔径特制定向开窗射孔器对预定开窗方位的油层套管和技术套管进行高密度射孔，在油层套管、水泥环、技术套管和地层中形成密集的孔洞，破坏油层套管和技术套管的强度。本发明可辅助开窗铣锥快速高效的钻破双层套管，形成有效的侧钻窗口，能解决双层套管开窗难的问题，操作简单可靠。

技术研发人员：孔春岩;王国军;张德荣;刘春林;谷长虹
受保护的技术使用者：西华大学
技术研发日：2018.08.30
技术公布日：2019.01.15