稠油井侧钻技术是按照预定的方向和要求，在已钻好的主井眼中侧钻一口新井的工艺过程。根据侧钻方式，可分为套管开窗侧钻和裸眼侧钻。裸眼侧钻主要用于深井事故处理，套管侧钻技术多用于稠油侧钻。本文主要介绍套管侧钻技术。
第一部分
侧钻的概念
套管侧钻是指在原套管内一定深度开窗或锻铣后钻一个新的井眼。包括侧钻直井、定向井和水平井(图1)。侧钻是一项投资少、见效快、经济效益显著的古老油田开发技术，受到世界各国的高度重视。许多油田把它作为重新认识老油田、增加储量、增加产量、提高最终采收率的重要手段。
图1套管侧钻井示意图
一、侧钻应用侧钻一般用于从5英寸、5 (1/2)英寸或7英寸生产套管侧钻3 (3/4)英寸、4 (1/2)英寸和6英寸小井眼，是目前广泛使用的钻井技术。辽河油田大部分侧钻井都是在177.8mm生产管柱下钻，用152mm钻头侧钻，下127mm尾管。侧钻可以复活套损井、停产井、废弃井、低产井等。恢复老油田的产能。
侧钻的优势：有效开发各类油藏；充分利用原有井场和地面生产运输设备，降低钻井作业成本，节约套管使用费、地面建设费用，降低施工成本；缩短工期，提高综合经济效益。
侧钻的主要应用领域有：
(1)套管损坏严重且无法修复的井。
(2)事故复杂、无法处理或水锥的井。
(3)出砂和套管损坏严重，无法采用防砂工艺的稠油热采井。
(4)需要在井底附近钻新的含油层。
(5)海上、湖泊、大陆打多底井有特殊要求。
二、侧钻的发展现状。早在20世纪20年代，国外就提出利用侧钻提高油井产量。1929年，美国钻了一口井深900m的侧钻；1936年，苏联开始应用侧钻技术。在20世纪50年代，它开始被广泛测试和推广。60年代末至70年代初，处于低谷。自20世纪90年代以来，它有了很大的发展。自1992年辽河油田实施侧钻技术以来，截至2005年底，稠油侧钻井数已超过1000口。侧钻技术在改造老稠油井、提高老油田产量方面取得了良好的效果。
第二部分
侧钻专用工具
根据侧钻工艺要求，侧钻主要专用工具包括造斜器、给料机、铣窗锥、弃井接头和固井工具。
一、斜向导斜向导也叫斜向导，是引导铣刀从一侧铣套管形成窗口的专用工具。造斜器有三种类型，即插入式造斜器、带内眼的插入式造斜器和卡瓦锚定造斜器。
（一）插入式导斜器
插入式测斜仪的结构如图2所示。进料器和导流板都是由实心金属制成的。两片用销钉连接，销钉的尾部连接有油管，油管的管体上焊接有加强筋。
(图2插入式倾斜导轨)
这是最早使用的造斜器。其工艺流程是先在预开窗位置下30 ~ 50m打一个悬浮水泥塞。水泥塞凝固后，注入缓凝水泥浆。水泥浆凝固前，用钻具将造斜器下入水泥浆中，然后加钻压(80 ~ 120 kN)。进料器和造斜器之间的销钉被切断，进料器继续向下推至轴承座。在轴承座的作用下，这种方法不仅费时费力，而且往往会因导向器固定不稳而导致侧钻失败。
（二）内眼贯通插入式导斜器
图3示出了穿透和穿过眼睛的倾斜导向装置的结构。
(图3:内眼穿透插入式倾角仪
进料器和导流板上有孔，形成流体的密封通道。两片用销钉连接，尾部连接油管，油管上焊有加强筋。其工艺过程是用钻具将导流板降到预制水泥塞的灰面上，然后注入缓凝水泥浆，再用加WOB的方法切断进料器与导流板之间的连接销。进给器继续下推靠在轴承座上，在轴承座的作用下停止下推，使导向器坐入井内，然后拔出钻头，将进给器取出入井坐封。这种斜导管将缓凝水泥浆注入与下斜导管连接起来，简化了施工工艺，但缓凝水泥浆注入后的所有操作必须在水泥浆初凝前完成。
（三）卡瓦锚定式导斜器
卡瓦锚定造斜器的结构如图4所示。
(图4滑动锚定造斜器)
在此工具的进料管和导流板中。
有孔相通，形成了流体的密封通道，利用钻具将导斜器下放到预定位置，先循环冲洗，待钻具水眼、井眼干净后投球，然后开泵憋压，推出锚定机构卡瓦，将导斜器卡在套管上，再旋转钻具，退出送入管，导斜器座在井里后起钻，将送入器取出井外。工具结构紧凑，施工时操作方便。插入式导斜器和内眼贯通插入式导斜器都是利用水泥固定的。其优点是工具构造简单、制造容易；缺点是施工麻烦、用时较长。卡瓦锚定式导斜器固定可靠、施工简单、用时较短，是目前侧钻施工普遍采用的导斜器。
二、磨铣工具套管开窗的磨铣工具主要有起（初）始铣鞋、开窗铣鞋、铣锥、西瓜皮式铣鞋、钻柱式铣鞋、复式铣锥和钻铰式铣锥等。这些类型的铣鞋（锥）并非每次开窗中都全部使用。在初期开窗中，使用铣鞋的类型和数量较多。随着工艺改进和技术进步，铣鞋的结构有了较大改进，铣鞋用量越来越少，近几年用1只铣鞋就可完成开窗作业。
有各种形状的开窗磨铣工具，结构如图5和图6所示。
图5 开窗磨铣工具
图6 各类铣锥
（1）启始铣。
启始铣是专用于套管内开始磨铣套管的工具。下井时，用钻柱将启始铣带着定斜器一起下入，使定斜器坐于封隔器上，一旦定斜器被锚定后，加入一定压力和利用钻柱自重剪断螺栓，在转盘的驱动下启始铣便可磨铣套管。
（2）开窗铣鞋。
开窗铣鞋底面略凹，而中心隆起，像个盘子。凹边的作用是有助于使铣鞋处于磨铣套管状态，保证铣鞋的磨铣作用。一般用它沿定斜器铣完后再铣入地层1～2m。
（3）西瓜铣。
西瓜铣随同开窗铣一起下井，其中间部分为最大直径，长度约 0.25m，两头锥型部分各为0.25m左右。西瓜铣紧接在开窗铣鞋之上，其作用是在铣出的套管窗口上加长窗口的顶部，修光开窗时留下的毛口，使窗口加长、平滑。
（4）管柱铣。
管柱铣与西瓜铣非常相似，其刀刃部长度也相近，仅仅是中间部分的刀刃较长，而两头的锥形部分较短。一般情况与铣锥或刚开始钻进时的钻头同时下井，目的是最终加长并修磨窗口。
（5）铣锥。
铣锥具有长而尖的鼻锥，一般与管柱铣一起下井，作为最终修光前面遗留的任何棱角或毛口之用，也可以用于铣去遗留在定斜器底部的套管突出部分、变形套管等。
（6）复式铣锥。
复式铣锥采用优质钢做本体，工作面镶焊硬质合金刃或用碳化钨焊成。是铣穿套管的主要工具。主要由四级不同锥度的锥体组成，自上而下锥度逐渐增大。最下一级锥体叫做引子，其作用是引导铣锥铣进，防止提前滑出套管，当铣进到导斜器斜面与套管的间隙小于引子直径的位置时，引子就不再起引导作用。第Ⅲ级刀刃长度最长，是向下磨铣套管的主要段。第Ⅱ级锥体斜度与定斜器斜度基本相同，其作用是稳定铣锥扩大窗口。第Ⅰ级锥度为零，主要作用是修整窗口。
（7）单式铣锥。
单式铣锥的钢体工作面镶焊硬质合金，刀刃排列合理，利于切削。在复式铣锥开出窗口以后，用单式铣锥继续加长窗口。其作用是修整窗口，使窗口光滑规则，便于下步工作进行。主工作面是底部刀刃，侧面锥度与导斜器斜面一致，可沿导斜器斜面加长窗口至最低位置。
开窗结束之后，用平底磨鞋磨碎、用磁铁打捞器打捞金属屑。
三、锻铣工具锻铣工具是截断铣锥。截断铣锥是一种简单的水力工具。使用时，将截断铣锥下人预定开窗的位置后，泵入的修井液在活塞两端形成的压差迫使活塞下移，将刀臂挤开，开始切割套管。套管切割开后刀臂达到扩张时的极限位置，此时逐渐加压开始磨铣套管。磨铣过程中，承受的机械载荷几乎全部加在连接磨鞋与本体刀臂的铰链上。
第三部分
套管开窗技术
套管开窗就是在侧钻起始位置的原井套管上打开一个窗口的工艺过程，套管开窗分导斜器开窗和锻铣开窗两种方式。无论哪种开窗方式，在进行套管开窗前，都需要作以下准备工作：
（1）若是生产井，则起出井内生产管柱。
（2）通井。目的是了解套管完好情况，为顺利下入导斜器等开窗工具创造条件。通井时，要使用符合规范的通井规，若用导斜器开窗，通井规直径要比导斜器直径大 2～4mm，通井规长度不得小于导斜器长度。
（3）封挤老井射孔层。目的是防止原井眼油水层互串影响采油效果，并可为座导斜器制造一个坚实的井底，以控制侧钻开窗位置。
（4）上部套管试压。目的是了解套管密封情况，为确定开窗高度和悬挂尾管的高度提供资料，为固井施工、试压打好基础。
一、导斜器开窗导斜器开窗是在原井预开窗位置固定一导斜器，迫使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。
优点：使用范围广，能适用于大井斜角、套管损坏井和多层套管井；保持了套管原来的连接，套管并不断开；磨铣铁屑量少，钻井液性能要求低；开窗后不需要打水泥塞候凝；成本低，周期短；工具加工简单，可重复使用；井眼条件要求不严。
缺点：出窗后定向易受磁干扰；斜向器坐封必须牢固，在整个钻井过程中窗口处容易引起事故。
由于井况和工具的不同，导向器开窗工艺与要求不完全相同，这里介绍常用的开窗工艺。
（一）确定开窗位置原则
（1）根据侧钻井井型确定开窗位置。
（2）管外水泥封固良好。
（3）窗口以上套管密封良好。
（4）窗口应避开套管接箍和扶正器。
（5）窗口应避开不稳定地层和硬地层，一般以砂泥岩地层为宜。
（二）井眼准备
（1）洗井。用清水洗出井内原油或其他液体。
（2）刮管和通径。用比导斜器直径大2～4mm且比导斜器长的通径规和标准刮管器进行通径和刮管。
（3）注水泥封原射孔段或窗口一下套管损坏井段。
（4）套管试压。打底塞或安放桥塞。
（三）导斜器的选择
导斜器的选择详见本文第二部分。
（四）导斜器的送入
导斜器用钻具下入井内，导斜器和钻具之间接定位接头，下导斜器的钻具组合如图7所示。
图7 下导斜器钻具组合
导斜器在入井前，在地面将导斜器斜面方向和定位接头方向调至一致或量出二者角差，并将导斜器所有丝扣上紧。要控制导斜器下放速度，防止导斜器中途遇阻脱落。下到预定位置后，先小排量开泵，正常后适当增加排量，有效清洗钻具水眼和环空，确保洗井液循环通畅。
（五）导斜器的定向
导斜器在套管内定向需用陀螺仪，根据陀螺仪测出的工具面数据，调整井下导斜器的方位，在导斜器定向过程中要注意以下几点：
（1）若原井是直井，用陀螺仪监视，将导斜器斜面方位调至设计方位，以便直接开窗侧钻。
（2）若原井井斜超过10°，则将导斜器斜面方位调至老井方位，以便起下钻具顺利通过。
（3）若原井井斜较小，可使导斜器斜面方位适当向设计方位偏移，以减少施工工作量，调整方位量要根据原井井斜大小而定，以起下钻具能顺利通过为准。
（4）调整导斜器斜面方位采用转盘或用井口大钳拉动的方法，由于侧钻井钻具较细、柔性大，若井较浅且直，一般采用提拉钻具后大钳拉动的办法。采用转盘调整方位，一般不易掌握准确。
（5）导斜器定向后，需要复测工具斜面方位，如没有达到预定目标，则需多次调整，直至达到要求为止。
（6）导斜器方位确定后，锁死转盘，进行下一步导斜器固定工作。
（六）导斜器的固定
导斜器的固定方法有两种：注水泥固定法和卡瓦锚定法。
1.注水泥固定法
对于插入式导斜器，可以直接加压剪断销钉。对于内眼贯通插入式导斜器，需要先打缓凝水泥浆再加压剪断销钉。剪断销钉后提出送入工具，候凝。要求全部工作必须在水泥初凝之前完成。
2.卡瓦锚定法
对于卡瓦锚定式导斜器，需要先开泵循环，然后投球打压座封导向器，导斜器固定牢靠后，如果使用剪切式斜向器，则剪断送入器与导斜器之间的销钉，使之分离；若是用倒扣式斜向器时，则旋转钻具14～16 圈，将连接丝扣倒开。然后再上提钻具3m左右，下放钻具验证导斜器位置，并准确记录下探方入，为下入开窗钻具提供依据。
（七）套管开窗
套管开窗工具主要有单式铣锥、复式铣锥和钻铰式铣锥三种。
1. 开窗工具选择
开窗方式有两种：一是单式铣锥和复式铣锥配合使用，即先使用复式铣锥开窗口，再下入单式铣锥修窗口；二是使用钻铰式铣锥使开窗及修窗一次完成。套管开窗与窗口修整好坏，对以后的裸眼钻进、起下钻具、测井、完井等作业都有很大的影响。用这两种开窗方式，均能达到施工效果，但使用单式铣锥和复式铣锥配合开窗施工，施工中多起下一次钻具，增加了施工周期和成本。所以目前多采用钻铰式铣锥开窗，该工具具有开窗时间短，窗口平整圆滑，不易形成死台肩等优点。开窗成功率达 95%以上。
2.开窗钻具组合
177.8mm套管开窗钻具组合：φ154mm铣锥+φ120mm钻铤3根+φ88.9mm加重钻杆4柱+φ88.9mm钻杆。
3.磨铣参数及要求
1）初始阶段
磨铣参数：钻压0～10kN，转速30～60r/min，排量10～14L/s。
磨铣要求：从铣锥接触导斜器至铣锥底部与套管壁接触，磨铣出均匀接触面，采用轻压慢转，钻压0～5kN，转速30～40r/min。磨出均匀接触面后，改用中压中速磨铣，钻压8～10kN，转速30～60r/min。
2）稳定阶段
磨铣参数：钻压 15～30kN，转速：60～70r/min；排量：13～15L/s。
磨铣要求：轻压快转，均匀磨铣。
3）出窗阶段
磨铣参数：钻压 15～30kN，转速 60～70r/min，排量 13～15L/s。
磨铣要求：磨铣中注意井内返出物，若出现水泥块或地层砂，再钻铣1m 左右，提出钻具到窗口以上，反复划眼磨铣，修整窗口，直至上提和下放无阻无卡为止。
二、锻铣开窗套管锻铣侧钻是在套管内侧钻水平井和定向井常用的一种工艺。
优点：锻铣后可在任意方向侧钻;使用工具较少，只需下一趟锻铣工具或更换刀片即可；工艺简单，不需修磨窗口。
缺点：磨铣铁屑量大且形状大，清除困难，影响后续施工;稍有不慎刀片被卡造成卡钻，处理困难；成本高，锻铣段长时，频繁起下钻更换刀片，影响周期；锻铣后打水泥塞候凝，水泥强度要求高，钻水泥塞后才可侧钻。
（一）锻铣井段的选择
为了有利于套管锻铣和侧钻施工，应按下述原则选择锻铣井段：
（1）选择地层较为稳定的砂泥岩等中硬地层，避开易塌、易漏、易膨胀的复杂地层和硬地层。
（2）锻铣井段套管外必须注有水泥，必须保证水泥环质量良好。
（3）如若在射孔段或水泥封固不好井段锻铣，必须射孔挤水泥。
（4）锻铣井段位置要有利于侧钻施工。
（5）锻铣井段以上套管不得有变形、错断和漏失等。
（二）井眼准备
（1）了解套管钢级、壁厚和水泥环质量。
（2）洗井。用清水洗出井中原油或其他液体。
（3）刮管和通径。采用比锻铣工具大的和长的标准通径规和标准刮管器进行通径和刮管。
（4）注水泥封固射孔段并形成底塞。要求锻铣段以下有30～40m长的口袋。
（5）套管试压。
（6）配制锻铣钻井液。
（三）锻铣工具准备
（1）根据套管内径、壁厚和钢级选择锻铣工具。
（2）地面检查锻铣工具各部位是否符合要求。
（3）井口开泵，试验并记录工具的胀缩尺寸、刀壁启动泵压和排量，核对参数是否符合工具设计要求。
（四）套管锻铣施工过程
（1）开窗工具送上钻台后，再次检查所有螺钉是否上紧，再次确认其型号、刀片尺寸及扶正块外径等。
（2）将开窗工具接在钻具上，进行功能试验，观察不同排量下的刀片张开的不同角度，记录泵压和排量。
（3）用细绳或细铁丝将刀片扎紧，下钻时要平稳，不可猛刹猛下，以免损坏刀片。
（4）下到开窗段底部，然后上提至开窗点附近。慢慢开泵小排量打通循环，在较小排量下（保证刀片张开）上提钻具，再次确认套管接箍位置停泵。
（5）在开窗点深度开泵，泵排量稍高于最低刀片张开排量。启动转盘，转速50～60r/min，钻压为零。注意扭矩变化，大约15min后，套管接近被切断，此时扭矩很大，甚至憋死转盘。切断套管后，扭矩马上变平稳。
（6）套管切断后，进行正常的磨铣作业，加压要均匀。钻压是否合适，视磨铣速度和铁屑形状而定。控制磨铣速度 2h/m 左右。比较理想的铁屑长7～10cm，厚0.8mm 左右，返出铁屑量均匀。
（7）当磨铣到0.8m左右时，要检查套管是否完全切断。方法是在开泵条件下，下压 3～5t，钻具不下滑；然后上提到开窗点，能上提3～5t的力量。
（8）磨铣到接箍时进尺速度要慢，要有耐心。
（9）每磨铣半米，要慢慢活动钻具，观察是否有铁屑堆积现象。
（10）随时注意铁屑返出情况。如发现振动筛处铁屑量与磨铣进尺的铁屑量相差太多，应打稠泥浆将铁屑顶替出来，继续磨铣。如果铁屑尺寸异常（偏大或偏小）则应调整磨铣参数（如钻压）。
第四部分
稠油井侧钻工艺
稠油套管开窗侧钻，即在套管某一深度下入并固定一个导斜器，利用其斜面的导斜作用，采用铣削工具在套管上定向铣出一定长度的窗口（其孔为椭圆形），然后定向侧钻出分支井的钻井工艺。这种工艺技术是油田勘探开发过程中为提高探井成功率和油气采收率、增加产能的重要手段。
侧钻的目的不同，侧钻方式也不同。常见有自由侧钻、导斜器侧钻和导斜器定向侧钻三种。自由侧钻对侧钻位置没有特殊要求，对新井眼的方位和井斜也没有太具体的规定，一般只要求侧钻出去，与老井眼有一定距离即可。自由侧钻常用于套管严重错断无法补接的井中，或油层部位井斜方位变化较大和复杂落物事故井。导斜器侧钻是在侧钻部位固定一个没有方位的导斜器，铣锥依靠斜向器导斜开出窗口，其方位也是不确定的。导斜器定向侧钻和斜向器侧钻基本相同，只是需要斜向器定好方位后再下铣锥开窗，侧钻井眼，其侧钻井眼方位取决于导斜器的定向方位，目前应用较为广泛。
一、侧钻位置的选择侧钻位置与原井套管完好情况、地层岩性、油水层纵向分布状况、工具造斜能力、开窗方式、地质设计有关。侧钻位置的选择应遵循以下原则：
（1）侧钻位置要尽可能深，以便缩短钻井周期、降低工程成本，避开复杂压力层系，同时可为采油创造深下抽油泵的条件；
（2）确保侧钻位置以上套管完好，无变形、破裂和漏失；
（3）侧钻位置要尽可能避开老井的水淹区；
（4）若采用锻铣方式开窗，应确保侧钻位置及以下至少 20m之内地层稳定、可钻性好，以便于造台肩和钻出新井眼，并且不易使侧钻井眼回到老井眼；
（5）侧钻位置应尽量选择在砂岩或非膨胀泥岩地层，避开膨胀页岩、岩盐和易垮塌、漏失等复杂井段；
（6）开窗位置不宜选在套管接箍处。
二、侧钻井井身剖面设计的注意事项侧钻井井身剖面设计应充分考虑套管开窗侧钻小井眼钻井的特点，本着利于井眼轨迹控制、降低钻井成本和安全钻井的原则进行，具体应注意以下几点：
（1）侧钻点和剖面曲率的选择要充分考虑现有工具的实际造斜能力及部颁（行业）标准，为后续顺利施工创造条件；
（2）应考虑套管磁性对测量仪器的影响；
（3）在三维井身剖面设计中，扭方位井段不宜设计在造斜段的后期，以避免井斜较大情况下，扭方位施工困难，影响准确中靶；
（4）侧钻井剖面应尽量简单；
（5）实践证明对于177.8mm套管侧钻井，钻头直径为152.4mm，井眼曲率半径一般应大于85m。
三、侧钻井井眼轨迹的控制对随钻取得的井眼轨迹数据进行处理是轨迹控制中的一个重要组成部分，通过及时分析处理井眼轨迹数据，可以了解井眼实际状态、所钻地层特性，钻具组合性能、工具造斜能力，以此可以及时、有效地控制井眼轨迹，按设计施工。分析井眼轨迹数据、运用好钻具组合性能是井眼轨迹控制的两项主要内容。
在侧钻井开窗过程中，一般采用陀螺仪确定斜向器方向。在定向造斜段采用有线随钻进行跟踪。在转盘钻进过程中，一般采用多点进行轨迹测量。如果定向段的井斜在3°以上，可直接用有线随钻测斜仪，采用"工具高边"方式进行定向钻进，若定向段井斜小于3°，则无法直接用有线随钻仪，需钻进20～30m脱离磁干扰后，再用有线随钻仪。
（一）井眼轨迹控制的基本原则
（1）测量数据的处理方法要科学合理；
（2）测量仪器先进可靠、测量间距合适；
（3）钻具组合的选择要适合地层特点及剖面设计的要求；
（4）逐点计算与预测，从总体上分析实钻剖面的发展与变化趋势；
（5）造斜钻进时，应避免单纯的扭方位或单纯的增斜，要把扭向合理的分布在增斜过程中，以保持井眼的平滑连续，避免井眼轨迹的突变；
（6）以达到设计目的为依据，不片面追求实际剖面与理论剖面的吻合程度；
（7）确保安全经济施工的前提下，提高施工速度。
（二）井眼轨迹控制的步骤
（1）根据设计剖面选择钻具组合；
（2）根据钻具组合、井斜和方位变化、井眼净化要求优选钻井参数；
（3）根据测量数据变化及时修正反扭角的误差、调整动力钻具的工具面，使井眼沿着设计剖面钻进；
（4）根据 SST、MWD或 ESS电子多点测斜数据处理结果，及时绘制井身剖面图，分析井眼轨迹变化情况；
（5）对待钻井眼轨迹发展趋势进行预测；
（6）根据待钻井眼的预测，设计待钻井眼的钻具组合；
（7）井斜和方位出现误差要及时修正；
（8）实际井眼轨迹沿设计线或沿设计线上方控制为宜；
（9）加强井眼轨迹的跟踪监测，对于井眼轨迹的预测应做到尽量精确，严格控制垂深及实钻曲线超前或滞后的程度，及时调整，不得盲目钻进。
四、钻头选型钻头选型目的是使所用钻头与地层相匹配，满足井眼控制和提高钻速的需要，应注意以下几点：
（1）侧钻初始井段为了尽快侧钻出老井眼，应选用侧向切削能力强的钻头；
（2）增斜井段应选用既满足井眼轨迹控制要求又具有良好造斜性能的钻头；
（3）稳斜段应选择保径良好的钻头。
针对当前小井眼井钻头类型少的情况，可参照用下面两种方法选型钻头。
（1）参照分析法：
根据该地区地层岩性特点、邻井钻头使用情况、已完侧钻井钻头使用统计资料，结合该区块侧钻井的工艺技术特点，参照钻取效果最好的钻头类型选用。
（2）随钻预测法：
地层是变化的，要对所使用的钻头进行随钻分析，在满足地层要求，又兼顾井眼轨迹控制要求的前提下，评定钻头性能，选择下一只钻头。
五、钻压的选择老井侧钻的井眼轨迹大多为三维剖面，经常需要动力钻具与测量仪器配合使用，为保证侧钻井井眼轨迹均匀光滑，合理选择钻压非常重要，选择侧钻钻压应遵循以下原则：
（1）有利于侧钻井井眼轨迹控制，井斜变化率、方位变化率一般随钻压增加而增加，钻压应以有利于井斜、方位控制为原则进行选择；
（2）有利于井眼净化；
（3）有利于螺杆钻具正常使用；
（4）实钻钻压应小于钻柱临界弯曲钻压；
（5）所用钻压要与钻头类型相适应。
侧钻小井眼井一般采用PDC钻头或牙轮钻头钻进，PDC钻头破岩的方式主要以刮削为主，钻压一般为10～20kN较为理想。牙轮钻头在高速环境下工作，工作条件较差，牙齿及保径齿磨损快，轴承更易磨损，为使牙齿与轴承磨损相匹配，钻压的选择以 40～70kN 为宜。
六、水力参数设计老井侧钻属小井眼钻井，理论与实践表明，侧钻井压耗分布与常规井眼大不相同，循环压耗80%左右分布在环空，合理选择水力参数对提高钻速、保证井眼稳定与施工安全尤为重要。水力参数设计与优选应遵循以下原则：
（1）实际泵功率不能超过额定泵功率；
（2）满足携岩带屑要求，保证井眼清洁，环空返速不小于井眼净化所需最低返速；
（3）与螺杆钻具工作性能相匹配，保证动力钻具正常工作；
（4）实现水功率合理匹配，充分发挥水力因素破岩、清岩、携岩作用。
七、钻具组合设计正确选择和合理使用钻具组合，既可提高钻井速度，又可精确控制井眼轨迹，曲率均匀、光滑的井眼可以减少或避免起下钻、钻进施工中遇阻遇卡等复杂情况以及由此引发的各种事故。钻具组合不仅要满足井眼轨迹控制的要求，还得满足抗拉抗压强度、径值规范及安全生产的要求。
（一）钻具组合设计应满足的要求
（1）满足设计造斜率的要求；
（2）满足造斜马达在直井段或斜直段的通过度；
（3）满足随钻测量工具的要求；
（4）钻柱摩阻最小；
（5）满足强度要求；
（6）满足井身剖面要求；
（7）有利于减少起下钻次数；
（8）优先选用成熟的钻具组合；
（9）有较大的可靠性及实用性。
（二）初始阶段钻具结构
套管开窗完后进行裸眼钻进，当钻头到窗口处时要慢放慢提平稳操作，下到预定深度后慢慢开动转盘，要求转速20～30r/min，当无憋跳现象后再进行正常钻进，初始阶段侧钻进尺一般为20m 左右。
（1）对于118mm钻头，钻具组合为：
钻头+φ88.9mm钻铤3根+φ73mm 钻杆；
（2）对于φ152.4mm 钻头，钻具组合为∶
钻头+φ120mm钻铤3根+488.9mm加重钻杆4柱+φ8.9mm钻杆。
初始阶段钻具组合如图8所示。
图8 初始阶段钻具组合
（三）造斜段、水平段的钻具组合
老井侧钻井都是定向井、水平井、分支井等特殊工艺井，一般要进行造斜钻进，造斜井段和水平井段钻进的钻具组合如图9所示。
图9 造斜钻进钻具组合
（1）对于φ118mm 钻头，钻具组合为：
钻头+95mm单弯螺杆+定位接头+φ88.9mm无磁钻铤1根+φ88.9mm钻铤2根+φ73mm钻杆。
（2）对于φ152.4mm 钻头，钻具组合为：
φ152.4mm钻头+φl20mm单弯螺杆+φ82mm无磁钻杆+488.9mm斜坡钻杆+φ88.9mm加重钻杆+φ120mm钻铤+φ88.9mm普通钻杆。
（四）稳斜钻进钻具组合
稳斜钻进钻具组合如图10所示。
图10 稳斜钻具组合
稳斜段钻具组合：钻头+稳定器+短钻铤+稳定器+托盘接头+无磁钻铤1根+稳定器+钻铤6根+钻杆。
由于侧钻井避开了上部的复杂压力层系和复杂岩性组合，所以在侧钻裸眼段时，就可以针对产层特点，优选利于产层保护的钻井液体系及流变性能。钻井液体系及性能参数的选择首先要满足保护油层的需要，其次要满足侧钻小井眼的井眼净化以及钻井液悬浮性、润滑性、地层稳定方面的要求。
第五部分
稠油井侧钻完井技术
一、完井施工中存在的问题及技术措施（一）完井施工中存在的问题
侧钻井尾管固井与一般下套管的不同点在于尾管与井壁的间隙小，井斜大，注灰管柱上大下小，注灰后要有效地将注灰和管与尾管分离。因此，完井施工中存在如下问题：
（1）套管和井眼之间的间隙小。由于滤饼的存在，实际间隙要更小。
（2）套管不居中。侧钻井都有一定斜度，套管在斜井中很难居中。特别是φ139.7mm 套管侧钻井，由于套管和环形空间间隙过小，无法使用合适的套管扶正装置，造成套管始终偏向一边，固井后一边水泥少甚至没有水泥。
（3）其他原因。尾管裸眼段较长、井眼清洗不干净、水泥浆顶替效率差、窜槽等；侧钻窗口不规则，密封困难；深部井段地层条件及蒸汽吞吐引起的高温等。
（二）技术措施
1.扩孔加大环空间隙
从目前国内外侧钻井发展的趋势来看，加大井眼与套管的间隙，增加水泥环的厚度和韧性是提高固井质量、延长侧钻井寿命较为有效的方法。目前侧钻井扩孔主要采用的是张开式扩孔工具，属于微台阶扩孔，118mm井眼扩至φ140mm左右，152.4mm井眼扩至φ170mm左右，所扩井眼平滑连续，井径均匀。实践表明，不同地层对扩孔工具的要求不同，砂岩地层要求工具耐磨性强，泥岩地层要求工具切削能力强，砂泥岩地层要求二者兼顾。只有根据不同地层，选择合适的刀体组合，才能取得较为理想的扩孔效果。
2. 加强扩孔段套管居中
当套管偏心度大于60%时，水泥浆必然出现窜槽现象。就φ177.8mm套管开窗侧钻下入φ127mm套管的情况而言，只要套管偏心大于3mm，套管偏心度就超过60%。侧钻井都有一定斜度，如果不采取措施，套管偏心往往大于3mm，因此必须采取措施使套管居中。目前套管开窗侧钻井大多属于定向井，必须下入合适的扶正器使套管居中。在直井段每30m下1个扶正器，造斜段每10m下1个扶正器，水平井段每5m下1个扶正器。侧钻井必须保证在裸眼段每根套管加 1个扶正器。
3. 使用塑性和微膨胀水泥浆
为了保证小环境注水泥的固井质量，解决热采井蒸汽吞吐对水泥环的损坏问题，应用塑性、微膨胀、低失水的水泥浆。固井注灰前先打一些既起防漏作用又起保护油层作用的暂堵剂，解决水泥浆凝结过程中因失水收缩产生的微环隙的问题，降低热采侧钻井水泥环的损坏程度。
二、固井施工工艺（一）井眼准备
（1）检查开窗点以上套管畅通完好。
（2）检查裸眼井段有无缩径、坍塌现象。
（3）工具试压，开泵前后收张自如。
（4）在窗口以下30m左右开始扩孔，井底预留不扩孔井段。
（5）扩孔井段一般选取主力油层，油气水关系比较复杂的层段全部实施扩孔。
（二）扩孔
扩孔钻具组合为：钻头+相应的扩孔器+钻铤2根+加重钻杆10根+钻杆。
（三）完井电测
电测前应充分洗井以调整钻井液性能，电测在窗口遇阻时，不得强顿或硬提，以免造成割挂电缆事故。
（四）试下尾管
用常规管柱连接衬管试下，衬管长度应大于20m，试下至井底。试下中若遇阻，不要强下，起出管柱重新划眼，直到试下合格为止。
（五）下尾管
在下尾管之前，对正反扣接头进行检查，必须装卸灵活，能自由倒开。下钻过程中，严禁旋转下部钻具防止将尾管掉落井中。如果使用丢手接头，应将丢手接头试验合格后再使用。
（六）固井
根据尾管与钻具脱开方法不同，可分为先注入水泥浆后脱开正反接头法和丢手接头先脱开后不插入管柱水泥浆法。不论用何种方法，均应注意以下问题：
（1）下完尾管后循环调整钻井液性能，使钻井液粘度与切力符合要求。
（2）注水泥时两端打清水垫子，水泥浆相对密度保持在1.85以上，并尽量使水泥浆相对密度高于钻井液相对密度0.3以上。
（3）替钻井液时，由于井眼小、偏心大，因此在水泥浆与钻井液密度差大于0.3以上时，可考虑用复全式胶塞低速法注水泥技术，如果相对密度差在0.3以下时，可考虑用系统法注水泥浆。无论用哪种方法，都要在注水泥浆过程中上下活动钻具，以保证尾管固井质量。
（七）关井候凝
替完钻井液之后，按尾管连接结构与工艺要求，将尾管与钻具脱开，然后上提钻具到预定高度反洗井，待多余水泥返出地面之后关井，候凝。
（八）钻水泥塞及修喇叭口
下钻将井内残留水泥塞钻掉，直到喇叭口上部1～2m，然后更换小钻头加扶正器，将尾管顶部钻开，并钻到尾管底部，再更换专用铣锥，将尾管顶部的水泥台阶磨成喇叭口，以便各种工具能顺利下入。
三、提高侧钻小井眼井固井质量技术在稠油、高凝油油藏的各类事故井、停产井、低产井中都可能侧钻，侧钻小井眼井固井存在许多不同常规固井之处，如何将研究成果成功地用于固井生产，对提高侧钻小井眼井固井质量至关重要。
（一）做好侧钻小井眼井固井的有关准备工作
保证固井质量的关键环节是"压稳、居中、替净、密封"，但对侧钻小井眼井来说，很难达到上述要求。因为侧钻井的井眼小、环空间隙窄、井眼容积小，并且井眼都具有一定斜度，加上生产管柱细软、易粘井壁，所以很难做到"压稳、居中、替净、密封"。因此，提高侧钻小井眼井固井质量，必须努力克服自身不足，克服不利条件，做好与提高固井质量有关的各项准备工作。
（二）通过扩孔使侧钻小井眼井的环空间隙趋于合理
研究表明，常规井的环空间隙最小应在10～13mm，最佳为20mm。因为侧钻小井眼井的环空容积小，按此准则，侧钻小井眼井的环空间隙至少应保持在20mm左右。在φ177.8mm 套管内侧钻，下φ127mm 套管时，井径至少应扩为φ170mm。
（三）研制新的扶正器，保持套管居中
研究表明，当套管偏心度大于60%时，井筒必然出现循环死角，窄边和宽边的水泥浆顶替速率可差2～10倍。为了提高固井质量，必须下扶正器使套管居中，在直井段每30m下一个扶正器，在造斜段每10m下1个扶正器，在水平井段每5m下1个扶正器。
（四）具有良好的井身质量
井身质量不好严重影响固井质量，钻井和扩孔施工时，应严把井眼质量关，使井眼曲率均匀，井壁光滑，防止出现大的狗腿度和大肚子井眼，减少由此引起的水泥浆窜槽、混浆、漏固现象。
（五）控制环空压力，防止固井井漏
侧钻井大部分在老区块进行，经多年开采，地层压力亏空，油层压力往往小于静水液柱压力，而侧钻井固井过程中的水泥浆密度大都在1.60g/cm以上，再加上环空阻力大，附加压差大，极易导致固井井漏，从而使大部分水泥浆注入地层。固井井漏，既污染油层，又会因此造成水泥浆返高不够，该封的层位没有封上。所以，应尽量控制环空压力，降低固井时的环空流动阻力，对压力过低的油层，可在注灰前先打一些暂堵剂，对地层进行预处理，这样做既可以防止井漏，也有利于水泥浆上返到设计高度，同时也起到了保护油层的作用。
（六）选用适合于侧钻小井眼固井的机具及工艺
侧钻小井眼井都是尾管完井，固井用的送注管内径与尾管内径不一致，常规固井机具在侧钻小井眼井里用不上。尾管固井工艺、机具和常规固井大不相同，必须根据侧钻小井眼井固井管柱特点选用适宜的固井机具和技术措施。
（七）构建合理环空浆柱，提高固井流体顶替效率
侧钻井环空容积小，替注压力高，地层压力低，小井眼固井采用的入井流体密度顺序应为：钻井液密度<暂堵剂密度<隔离液密度<水泥浆密度。这样的密度顺序，既利于有效替出环空泥浆，提高固井质量，又利于降低流动阻力防止井漏。
（八）选用合适的水泥浆体系
侧钻小井眼固井应使用低密度、高早强、低失水、低析水并与钻井液、地层配伍性好的水泥浆体系。稠油侧钻井是发生在热采井中，为了防止水泥环受热破碎、老化，防止过早失去对地层的封隔作用和对套管的扶持作用，辽河油田用于热采井的水泥浆体系多是如上所述的具有高韧性、热稳定性、低密度的水泥浆体系。
（九）增加层间封隔器的用量
层间封隔器主要用在油层、水层之间，增加层间封隔器的用量，即使是在固井质量不合格的情况下，也能起到有效封隔油层、气层、水层的作用。在热采井中使用层间封隔器，效果尤其显著。
