大斜度井、大位移井和分支井正越來(lái)越多地成為鉆井的主流，但這些類型的井對(duì)于石油公司來(lái)說(shuō)仍然具有很大的挑戰(zhàn)。
在磨銑和側(cè)鉆時(shí)會(huì)產(chǎn)生狗腿，由于這個(gè)原因，在后續(xù)的鉆井過(guò)程中，當(dāng)下入旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)、尾管系統(tǒng)和其它井下工具時(shí)可能增加施工難度和作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。見(jiàn)圖1(文中圖片來(lái)自威德福國(guó)際公司)。
StarBurst分支井鉆井系統(tǒng)可以一次下井完成一個(gè)長(zhǎng)窗口的定位、定向、貼緊和磨銑，并延深井眼，小角度的造斜面可以降低側(cè)鉆鉆具的彎曲負(fù)荷，增強(qiáng)鉆具的使用壽命和提高鉆井效率。
扭矩和阻力會(huì)使井眼的打造過(guò)程更加復(fù)雜，這種局面會(huì)對(duì)石油公司造成嚴(yán)重的成本消耗、時(shí)間損失和增大作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，尤其是在海上環(huán)境下，鉆井時(shí)間更長(zhǎng)和更加復(fù)雜，另外，海上鉆井鉆機(jī)費(fèi)率高，環(huán)境損耗大。
套管開(kāi)窗(從原井眼或主井眼的套管穿出，建立第二個(gè)井眼的過(guò)程)主要是采用一種造斜工具引導(dǎo)朝向現(xiàn)有套管的一側(cè)進(jìn)行磨銑，接著磨銑出一個(gè)出口，然而，在打造分支井時(shí)，傳統(tǒng)的造斜工具必須從井眼中收回，重新獲得主井生產(chǎn)，這一過(guò)程需要額外的起下作業(yè)，增加了作業(yè)時(shí)間和作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，另外，起出造斜工具后，需要用一個(gè)彎接頭引導(dǎo)側(cè)向尾管進(jìn)入側(cè)鉆井眼，彎接頭仍然留在側(cè)鉆井眼的底部，在下入側(cè)向尾管期間會(huì)產(chǎn)生額外的扭矩和阻力，由于是大位移分支井，扭矩和阻力增加的結(jié)果可能導(dǎo)致側(cè)向尾管柱下到預(yù)定深度面臨更大的挑戰(zhàn)。
節(jié)約時(shí)間和成本
StarBurst分支井鉆井系統(tǒng)是新改進(jìn)的再進(jìn)入鉆井技術(shù)，該技術(shù)采用了一種空心造斜工具和封隔器裝置，在水平鉆井、尾管下入和尾管懸掛之前進(jìn)行窗口磨銑，造斜工具的空心設(shè)計(jì)可以讓它留在井底的適當(dāng)位置，在尾管下入前不需要將其一次或多次地起出和下入，這一過(guò)程可能需要數(shù)小時(shí)甚至數(shù)天，無(wú)需進(jìn)行造斜工具的回收和下入也可以使石油公司在井眼鉆完后迅速下入尾管和懸掛尾管，尾管過(guò)早卡鉆的可能性會(huì)降至最小。
除了時(shí)間和起下次數(shù)的減少，空心造斜工具還能提供一個(gè)穩(wěn)定可靠的造斜點(diǎn)，引導(dǎo)側(cè)向尾管通過(guò)套管窗口下入井底，不需要彎接頭，因此，減少了扭矩和阻力帶來(lái)的麻煩，該技術(shù)可以獨(dú)立使用，也可以與降扭減阻工具結(jié)合使用，例如：LoTAD 機(jī)械減摩系統(tǒng)。
隨著空心造斜工具和封隔器的安裝使用，完成套管開(kāi)窗，主井眼被完全隔離，在此之后，可以進(jìn)入側(cè)鉆鉆井、下尾管和嘗試進(jìn)行完井作業(yè);用一只射孔槍一次下井對(duì)尾管和造斜工具面進(jìn)行射孔，重新開(kāi)始主井眼的生產(chǎn)，射孔槍可以通過(guò)油管輸送，也可以通過(guò)繩纜輸送;小角度的空心造斜工具面2度相當(dāng)于傳統(tǒng)造斜工具的3度或更高，提供一個(gè)較長(zhǎng)的窗口，這會(huì)使鉆具、尾管或工具在開(kāi)窗出口溫和彎曲，降低了可能發(fā)生的過(guò)度的鉆具彎曲負(fù)荷，過(guò)度的彎曲負(fù)荷可能會(huì)導(dǎo)致鉆具損壞、失速和極度摩擦。
最新一代的分支井鉆井系統(tǒng)只需一次下井即可完成對(duì)9 5/8"套管的定位、定向、磨銑和開(kāi)窗，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要用于分支井鉆井，但也可用于大位移側(cè)鉆井，已經(jīng)證明，傳統(tǒng)的造斜工具在大位移側(cè)鉆井的施工中經(jīng)常出現(xiàn)問(wèn)題，最新的技術(shù)已經(jīng)成功地部署在全球60多個(gè)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，大約75%的應(yīng)用是海上鉆井;使用空心造斜工具技術(shù)在挪威海域的Gullfaks油田，一口井里分別打造了兩個(gè)分支井，這口井最初是在1989年鉆成的，由于擔(dān)心地層損害，主井眼不能暴露給鉆井液，所以安裝了一個(gè)定時(shí)塞，當(dāng)空心造斜工具下到一個(gè) 1372米的測(cè)量深度后，通過(guò)編程打開(kāi)定時(shí)塞，這個(gè)側(cè)鉆井眼水平鉆進(jìn)了6個(gè)月，在這之后，空心造斜工具被射孔，主井眼重新恢復(fù)生產(chǎn)。
隨后的第二個(gè)套管開(kāi)窗側(cè)鉆井是在7"套管中進(jìn)行的，分支井套管的下入采用了另一種分支井鉆井系統(tǒng)，對(duì)于打這個(gè)較小直徑的分支井，使用了一個(gè)6"過(guò)油管鉆井系統(tǒng)鉆進(jìn)了1097米測(cè)量深度的分支井，方向與第一個(gè)分支井正好相反，在這之后，下入了5"尾管，并完成了尾管固井，第二個(gè)分支井產(chǎn)油效果超出預(yù)期，最后，這第二個(gè)空心造斜工具也被射了孔，對(duì)所有三個(gè)油層進(jìn)行了開(kāi)采。
設(shè)計(jì)的空心造斜工具在磨銑、鉆井及油氣開(kāi)采階段仍然保留在合適的位置，無(wú)需起出，節(jié)省了起下時(shí)間，降低了作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，否則，在收回和替換造斜工具作業(yè)的過(guò)程中可能遭遇風(fēng)險(xiǎn)，發(fā)生事故。
組合技術(shù)
如果愿意，可以在側(cè)鉆井完井后立即進(jìn)行射孔作業(yè)，這樣做有益于井的后續(xù)壽命，可以采用繩索輸送或油管輸送的方式進(jìn)行射孔作業(yè)，為石油公司提供最大的靈活性，在射孔過(guò)程中，植入在造斜工具內(nèi)的放射性標(biāo)記可以準(zhǔn)確確定地層深度之間的相互關(guān)系。
先進(jìn)的造斜工具技術(shù)和機(jī)械減摩工具結(jié)合使用，能夠非常有效地提高大位移側(cè)鉆井的磨銑開(kāi)窗效率，也可大大降低作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)檫^(guò)度的扭矩和阻力使套管開(kāi)窗變得十分困難，組合工具技術(shù)能夠在磨銑、套管下入和工具下入、以及施加所需的重量將工具下到井底的過(guò)程中降低扭矩和阻力。
這一方法已被證明在俄羅斯一口陸上大位移井的使用中十分有效，這口井先前鉆出的總測(cè)量深度超過(guò)7925米，在這種情況下，采用了一個(gè)規(guī)格類似于空心造斜工具設(shè)計(jì)的小角度造斜工具和一個(gè)水力貼緊器進(jìn)行開(kāi)窗側(cè)鉆，從7895米的測(cè)量深度鉆出了一個(gè)8 1/2"的側(cè)鉆井。
由于這口井的深度非常深，在最初的570米到4690米之間的鉆具上放置了160個(gè)短減摩工具，以確保鉆具充分釋放重量，使造斜工具準(zhǔn)確定位，然后，用造斜工具磨穿套管，造斜工具/封隔器裝置幾乎被安裝在接近7925米的位置，磨出了一個(gè)5.5米的套管窗，根據(jù)計(jì)劃第二次磨銑過(guò)程中鉆出了一個(gè)15米長(zhǎng)的井眼，在這之后，在最初3735米到7850米深度的鉆具上裝了150個(gè)減摩工具，鉆出了一個(gè)8 1/2"井眼，實(shí)現(xiàn)了世界最深水平套管的開(kāi)窗與側(cè)鉆。
到目前為止，幾乎一半的空心造斜工具使用在北海，其它大都使用在亞洲，主要是在南中國(guó)海和美國(guó)的阿拉斯加。
雖然這些造斜工具主要應(yīng)用于海上鉆井或造價(jià)極高的井位，但這種方法可以在老油田的油氣開(kāi)發(fā)中更多地發(fā)揮作用，可以在這些油田現(xiàn)有的井里打側(cè)鉆井。這樣做可以對(duì)油層進(jìn)行后期開(kāi)發(fā)，增加老油田的邊際產(chǎn)能，彌補(bǔ)產(chǎn)量的不足，提高現(xiàn)有井的采收率。
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