胡可能

（长城钻探工程技术研究院，辽宁 盘锦 421000）

径向水平井技术是一项新兴的增产工艺措施，2005年由美国最早研发成功。该技术是在油气井的油层段套管内直接钻出垂直于套管的小直径水平井的技术，可在不同层位钻多层径向水平孔眼，为油气井提供多条油气通道，增加油藏中井眼的长度、扩大泄油面积、提高采收率、改善油流动态剖面、提供重力泄油途径、提高油气层纵向动用程度。在稠油层该技术甚至可以代替传统的射孔，获得较深的油气流通道，同时避免了对地层的伤害和对套管和水泥环的破坏。由于施工周期短，成本低，在低渗油藏、老油区剩余油挖潜、煤层气、页岩气开采中增产效果显著，具有广阔的市场前景。鉴于国内在水平径向井这一块研究工作没有取得突破性进展，与此同时国内大部分老油区已进入开发中后期，新投入开发的低渗油气藏采收率低，都亟需一项行之有效的增产措施，以提高采收率。

开窗是径向井施工的一个关键环节，该环节是利用高压水力驱动开窗工具，在短时间内开窗钻头磨削套管实现开窗，从而为后续的地层钻进提供保障[1]。一口井有多个径向施工孔眼，一个孔眼开窗完毕后，不需要把工具起出地面，在井筒内对其换向，接着进行地层钻进，该孔眼施工完毕后，随即调整钻头位置进行下一个孔眼的开窗。因此开窗钻头的完好程度决定该孔眼是否能正常开窗，对径向井施工周期有着至关重要的影响。

1 作业原理

径向井施工现场，地面高压泵打压的高压流体驱动开窗钻头切削套管实现开窗。开窗完毕后，由于液位差的客观存在，油管柱内的静液柱压力高于油套环空内的静液柱压力，即在开窗钻头两侧形成了压差，虽然工具上有复位弹簧，但是由于压差形成的作用力远大于复位弹簧的作用力，导致开窗钻头在径向方向一直处于伸出状态，未能复位。而开窗完毕后，随之要进行换向，开窗钻头需要在轴向方向上移动，形成固定长度的换向位移。但由于开窗钻头未能复位，径向方向处于伸出状态，换向时，钻头被套管壁磕碰，导致钻头出现偏斜或折断[2]，下一个孔的开窗难以进行，从而不得不起管更换钻头，再将工具下放入井。如此一来，增加了作业人员的劳动强度，延长了施工时间，增加了作业成本。

开窗钻头复位保护技术可以通过地面高压泵改变打压渠道，在一个孔眼开窗完毕后，改变施工工艺，通过油套环空反打使得压差消失，促使钻头复位[3]，从而实现对钻头的保护，在换向过程中，避免钻头受损，减少不必要的起下管次数，防止井下复杂情况的发生，为径向井的顺利施工发挥了积极作用[4]。

开窗钻头复位保护技术是技术人员和现场作业人员智慧的结晶，通过现场的摸索，仅仅通过施工工艺的改变，即可解决以往的难题，实现对开窗钻头的保护，减少了起下管柱的次数，降低了施工人员的作业强度，缩短了作业时间，提高了施工效率，降低了作业成本。该技术的应用对径向井的发展具有极大的促进作用。

2 应用实例

2019年3月，机械所径向井项目组来到位于大洼区东风镇的驾602 井施工，该井是属于辽河油田公司勘探事业部的一口探井。该井前期施工顺利，在钻井完毕后，正常的进行射孔和压裂，出油效果并不理想；后甲方采纳了设计人员的建议，对该井进行径向井作业，受甲方委托，我们项目组拟对3号层（施工井段：2 785.5-2 812.7 m，共1 层/17.2 m）实施径向钻孔，本次计划施工9 孔。

3月6日，在入井前地面检查、试验顺利后，工具和油管连接后顺次入井，对施工设计1 号孔进行施工，该孔开窗后换向进行地层钻进顺利。该孔施工后，进行2 号孔开窗时，开窗泵压显示异常。在起出工具后，发现开窗钻头已经严重偏斜，项目组分析后认为在1 号孔换向过程中，钻头未复位，从而与套管发生磕碰，致使钻头受损。于是起管更换钻头，在地面试验正常后重新下入工具。对2 号孔开窗完毕后，项目经理决定，从油套环空打入高压流体，持续2 min，确保开窗钻头复位后，再进行换向及后续地层钻进，随之在第3 孔开窗时，泵压显示开窗顺利。这表明在第2 孔开窗完毕后，换向之前进行反向打压，促使了开窗钻头正常复位，有效地保护了钻头。该井后续的7 个孔都用此方法对套管开窗钻头进行复位保护，施工效果良好。该井的实际施工周期比预计的施工周期提前了14 天。

3 应用效果分析

通过实施径向井开窗钻头复位保护技术，解决了以往开窗钻头在压差作用下一直处于伸出状态，换向过程中钻头与套管磕碰导致折断或偏斜的难题，缩短了施工周期。该操作法实施后，实现了对开窗钻头的保护，开窗成功率大为提高，一次下入开窗工具，可连续在井下实现多个孔的开窗，省去了多次起下管柱的时间，施工效率在原来的基础上提高了60%。以井深3 000 m 的井为例，单井设计9 个孔眼，以往施工需要起下管柱5 次，每次起下管柱耽误施工时间为3 天，一口井下来，仅起下管柱更换钻头就需要耽误15 天。自该操作法实施后，下入一次管柱即可完成所有孔的开窗，极大的缩短了施工周期。

4 结束语

（1）该操作法相比以往的径向井施工工艺具有操作简单的优点，能够缩短施工周期，降低作业成本。

（2）径向井技术可能够增大储层泄油面积，且施工周期短、成本低，是一种有效的解堵增产手段[5]。

（3）在施工中，改变打压渠道，从油套环空打入高压射流，是消除压差的关键[6]。

（4）施工前，对入井工具的地面检查和试验很有必要。如果在地面入井前试验，有任何偏离常规之处，该工具不能入井。