旅大A3h水平分支井钻井技术.pdf

第 3 2卷 第 6 期 2 0 1 0年 1 1月 石 油 钻 采 工 艺 OI L DRI LLI NG PR0DUCT1 0N TECHN0L0GY Vo 1 ． 32 NO ． 6 NO V ．2 0l 0 文章编号 1 0 0 07 3 9 32 0 1 00 6 0 0 3 5 0 3 旅大A3 h 水 平分支 井钻 井技术 刘亚军 张晓 诚 1 ． 中海油能 源发展监督监理技术公 司， 天津 张 海 孙长利 王昆剑 沈元波 3 0 0 4 5 2； 2 ． 中海石油 中国 有限公司天津分公司钻井部 ， 天津3 0 0 4 5 6 摘要 为增加 泄油面积 、 提 高单井产量和采收率 ， 渤海油田旅大 A 3 h井在 井斜 9 0 。 左右 实施水平分支 井。该 井原设计为一 口东营组水平井， 在 3 1 1 mm井眼水平段着陆后， 由于油藏变浅， 着陆点靠近油层下部， 后续钻完井作业难度很大 针对这一 情况， 结合油藏特点 ， 创新钻 完井工 艺， 将原设计的水平井优化为水平分支井 ， 优化钻具组合 ， 改变完井方案 ， 创 下了渤海水平分 支井井斜 最大的记 录；同时也刷新 了 G P工具在 井斜 9 5 。 以上钻 出分 支井眼 的世界记 录。最终 实现 了油藏开发 效益最大化 ， 取 得 了较好 的经济效益。 关键词 水平分支井 ； GP工具 ；最大井斜 ； 绕 丝筛管 中图分类号 T E 5 2 文献标识 码 A Dr i l l i n g t e c hn o l o g y o f LDA3h ho r i z o n t a l br a n c h we l l L I U Y a j u n ， Z H A N G X ia 0 c h e n g ， Z H A N G H a i ， S U N C h a n g l in ， W A N G K u n j ia n ， S H E N Y u a n b 0 f 1 C NO OC E n e r g y De v e t o p me n t S e r v i c e s S u p e r v i s i o n T e c h n o l o g y Co， T i a n j i n 3 0 0 4 5 2 ， C h i n a ； 2 C NO OC T i a n j i n B r a n c h ， T i a n j i n 3 0 0 4 5 6 ， C h i n a Abs t r a c t Ho r i z on t a l br a nc h we l l whi c h us ua l l y c a r r i e d o u t wi t h 9 0 d e g r e e ， c a n i nc r e a s e d r a i n a bl e a r e a， i mpr o ve pe r we l l pr o du c t i o n a n d e n h a n c e o i l r e c o v e r y r a t i o ． T h e LDA3 h we l l wa s i n i t i a l d e s i g n e d a h o r i z o n t a l we l l ， b u t a f t e r d r i l l i n g t o t h e l a n d i n g p o i n t ， t h e l a n d i n g p o i n t wa s a l r e a d y a t t h e b o t t o m o f r e s e r v o i r ． S o t h e f o l l o wi n g d r i l l i n g a n d c o m p l e t i o n j o b i s v e r y d i ffic u l t ． I n v i e w o f t h i s s i t u a t i o n ， t h e De p a r t me n t o f Dr i l l i n g a n d Co mp l e t i o n o p t i mi z e d t h e o r i g i n a l d e s i g n ， a n d c h a n g e t o t h e h o r i z o n t a l b r a n c h we l l ， o p t i mi z e d t h e BHA a n d t h e d r i l l i n g p a r a me t e r ， a n d i mp r o v e d t h e c o mp l e t i o n p r o g r a m． We g o t a g o o d r e s u l t a f t e r a s e t o f t r e a t me n t ， a n d s e t a r e c o r d o f ma x i mu m d e v i a t i o n a n g l e o f h o r i z o n t a l b r a n c h we l l i n Bo h a i ， a l s o r e f r e s h e d t h e wo r l d r e c o r d o f GP t o o l s ． Ul t i ma t e l y , we h a v e ma x i mi z e d t h e b e n e fi t s o f t h e r e s e r v o i r d e v e l o p me n t ， a n d a c h i e v e d g o o d e c o n o mi c b e n e fi t s ． Ke y wor d s ho r i z o n t a l b r a nc h we l l ；GP t ool s ； ma xi mu m we l l de v i a t i o n； wi r e wr a pp e d s c r e e n 渤海旅大 A3 h井原设计 为一 口东营组水平井 ， 东营组 的原油具有密度小 、 黏度低 、 油质轻等特点 ， 其产量 的大小 对旅 大油 田来说 有着 重要 的意 义。 A3 h井给定的靶点在平 台的下方 ， 需要反抠来增加 靶前位移 ， 施 ] 二 难度较大 ， 根据设计 ， O3 1 1 1T I iT I 井眼 钻 进至约 2 7 8 8 m着 陆 ， 但 实际钻 进至 2 6 7 0 m 垂 深 2 3 1 1 ． 7 5 r n 钻遇油层 ， 油层深度比设计浅了 1 0 1 T I ， 但此时井斜只有 8 0 。 ， 后虽全力造斜 ， 但 由于地层太 软 ， 旋转 导向工具 的造斜 能力不能很好发 挥， 要求 工具造斜率应达到 5 o ／ 3 0 1 T I ， 但实际造斜率只有 2 。 ／ 3 0 r n ， 这 样 O3 1 1 miT l 井 眼钻 至 2 7 8 4 1 T I 垂 深 2 3 2 5 ． 2 m 后 已经 进 入 油层 1 3 r n多 了 ， 油 层 厚 度 约 1 7 ff l ， 此时井底井斜约 8 7 。 ， 已经接近油层下部了， 不 得 已着陆。为保证该井成功钻人油层 ， 必须优化钻 井方案 ， 调整施工措施 ， 确保完钻井眼在油层的最佳 位置 。 1 旅大A 3 h 井着陆 出现 的问题 Th e l a nd i ng pr o b l e ms o f A3 h A3 h井设 计井身结 构 为 O7 6 2 ml T l 井 眼 3 2 7 作者简介 刘亚 军 ， 1 9 7 7年 生 2 0 0 2年 毕 业 于石 油 大学 北 京 石 油 工程 专业 ， 现 主要 从 事 海洋 石 油钻 井X - 作 ， 钻 井 总监 。 电话 0 2 2 - 2 5 8 0 4 9 1 7 E ma i l l i u y j 5c n o o c c o rn． c n 。 3 6 石油钻采工艺 2 0 1 0年 1 1月 第 3 2卷 第 6期 m 3 1 1 mm井 眼 x 2 7 8 8 m 2 1 6 mm井 眼 x 2 9 8 1 m；套管程序为 03 4 0 mm套管 x 2 0 0 m 02 4 4 mm 套管 x 2 7 8 5 m。该井在着陆后出现了以下问题。 1 根据钻后地质油藏方面对地层重新解释， 认 为油层位置比原预定位置浅了近 1 0 m左右 ， 着陆点 位置已经位于油层下部。 2 通过新 的邻井地层解释， 分析得 出地层倾角 为 5 ～ 8 。 ， 因此要避免钻遇下部泥岩， O2 1 6 mm井眼 钻穿套管鞋后必须全力上挑 ， 最终井斜要超过 1 0 0 。 。 3 水平段末端有钻遇断层 的风险， 限制了水平 段的长度 小于 2 0 6 m ， 如图 1 所示。 图 1 A3 h水 平段 和 断层 关 系 Fi g． 1 Re l a t i o ns hi p b e t we e n h or i z on t a l s e c t i o n a n d f a ul t O fA3 h 4 由于地层疏松， 钻具重力的作用大幅度地降 低了工具 的造斜力 ， 增加了上翘的难度 ， 旋转导 向] _ 具造斜率不能保证。如果前期造斜率低， 水平段将 穿出油层约 8 0 m， 从而将直接影响最终的产量 。 2 优化方案 Op t i ma l p l a n s 遇到这种情况 ， 通 常是回填至上部井段， 然后侧 钻。但这样 ， 增加了工期和费用 ， 损失会很大。如果 要满足油藏开发要求， 需以 5 。 ／ 3 0 m 的造斜率才能 钻达优质油层 ， 但旅大地区东营组均为疏松砂岩地 层 ， 对现有的国内外旋转导向工具挑战很大。如果使 用马达， 上部井眼轨迹复杂， 马达滑动钻进的困难较 大 ， 且成功率无法保证。针对此种情况， 在精细化管 理理念的指导下 ， 优化设计 ， 提出如下设计方案 1 预测油藏风险， 优化井眼轨迹 ， 按照造斜率为 5 o ／ 3 0 m设计井眼轨迹 ， 但是在实施时应尽可能地 提高造斜率。 2 为不影响产量 ， 不减少水平段的长度 ， 增加一 个分支， 分支要求方位上尽量远离主支 ， 但井斜不能 下降。 3 优化钻具组合 ， 提高工具的柔性 ， 优选钻进参 数 ， 最大限度地提高工具在疏松砂岩的造斜率 。 4 优化完井方案 ， 由原来的 O1 7 8 mm优质筛管 裸眼完井改为 O1 4 0 mm绕丝筛管裸眼完井， 减少下 入风险。 3 优选措施 Op t i m i z a t i o n o f me a s ur e s 3 ． 1 导 向工具的选择 Cho i s e o f s t e e r a b l e t o o l s 三开钻井作业在定向工具选择方面做了大量的 优选工作 ， 可备选的工具包括马达 、 斯伦贝谢 P D X5 和 P D x c e e d 、 哈里巴顿的 G P等。如果使用马达滑动 钻进 ， 由于井深近 3 0 0 0 m， 且该井又是反抠井 ， 轨迹 复杂， 滑动时摩阻大， 工具面无法控制， 使用马达难度 大 、 风险高 ， 若采用斯伦贝谢 的 P D X5 ， 受排量和地层 的限制太多 ， 不适合软地层造斜 ； 若选用斯伦贝谢的 P D x c e e d ， 二开钻进时在上部的造斜率已经证明较低 ， 也不能满足要求；哈里巴顿的 G P工具可在软地层使 用 ， 而且在周边地区使用的效果较好 ， 排量也可以调 节 。经过对 比优选 ， 决定采用哈里 巴顿的 G P工具 。 钻具组合中增加了L WD F E wD 实时传输测井数据 ， 参数包括近钻头 DG R 自然伽马 、 E WR 电阻率 、 S L D 岩石密度 、 C T N 中子孔隙度 ， 现场工程师能 够随时监控地层的变化情况， 对将要出现的地层变化 做 出及时准确地判断 ， 保证井眼轨迹在油层 的最佳位 置 ， 及时调整轨迹 ， 有效地回避油 ／ 气和油 ／ 水界面。 考虑到水平段地层较软， 造斜率相对较低 ， 在钻 头选择上增加 1 个限流器 ， 并在 F E WD测井工具的 本体下部增加 1 个扶正器来提高钻具组合的造斜率。 同时配备经验丰富 的专业 工程 师负责现场实施操 作 。 3 ． 2 优化钻具组合 Op t i m i z a t i o n o f BHA 将普通钻具组合 中的 l 4根加重钻杆 ， 改为 2根 加重钻杆， 其余 1 2 根加重钻杆采用倒装形式， 目的 是便 于水平 段施 加钻 压。钻具 组合 为 O 2 1 6 mm P DC钻头 O1 7 1 mm旋转导向 O1 6 5 mm挠性钻铤 O1 7 1 mmL WD O1 7 1 mmMwD 1 7 1 mm非 常钻 铤 O1 7 1 mm浮 阀 S T B O1 7 1 mm 震击 器 O1 2 7 mm加重钻杆 ， 钻 头选 用 D BS的 F M3 5 5 3 Z， 水眼选 择 由 1 85调整为 1 8 2 2 0 3 ， 增大了水 眼面积， 以减少水力对井壁冲刷， 钻头选择保径较长的G P 工 具配套的特制钻头 ；钻具组合 中使用 了延伸型支撑 刘亚军等旅大 A3 h水平分支井钻井技术 3 7 扶正器， 尽量减少 G P T具外筒 的转动， 提高造斜效 果 3 ． 3现场 实施 Fi e l d c o n du c t 3 I 3 ． 1 分 支钻井作业根据设 计 ， 钻具出管鞋后需 要迅速增斜 ， 第 1 、 2柱是该井段关键井段 ， 为防止严 重冲刷井壁 ， 影响造斜效果 ， 采取不划眼 、 不循环， 钻 完后直接接立柱方法；钻井参 数采用高钻压 、 低排 量 、 低转速 ， 保证造斜效果 。在 2 7 8 8 ～ 2 8 3 0 1 T I 井段全 力增斜 ， 井斜由着陆前的 8 7 ． 0 5 。 增至 9 1 ． 9 7 。 ， 最大狗 腿度达 5 ． 6 3 o ／ 3 0 1T I ， 达到 了预期 目的。随后 由于 地层较软 ， T具上挑 ， 造斜率有所降低 ， 通过调整钻 井参数 ， 采用增大钻压 7 0 ～ 1 0 0 k N 、 降低排量 1 4 3 0 L ／ ini n 来提高增斜效果 ， 调整转速 9 0 ～ 1 1 0 r ／ ini n 控 制方位 ， 当钻进至 2 9 4 7 1T I ， 井斜达 9 9 ． 7 4 。 ， 之后稳斜 钻进至分支完钻井深 2 9 8 5 1T I ， 井斜 9 9 ． 8 。 ， 垂深较着 陆点 翘 1 8 1T I ， 分支井眼全部在油层中穿过 ， 达到了 油藏部 门的要求 ， 分支 圆满完成 。循环 ， 替新浆 ， 起 钻均很J J顷 利。 3 ． 3 ． 2 主 支钻 井作业根据 油 藏 的特 点 ， 钻 主支 的关 键是 尽量 减少划槽 井段 ， 尽 快脱离 a分支 ， 尽 可能地少降斜 ， 和 a分支分离 后尽快上挑轨迹 。根 据 a 分支的实钻地层岩性和机械钻速 ， 选好侧钻点 2 8 9 9 1 T I 进行主支作业 。起钻至 2 8 8 9 1T I ， 确定划槽井 段 2 8 8 9 ～ 2 8 9 9 1T I ， 给 GP工 具下 指 令用 力 1 0 0 ％， ] 二 具面 1 5 0 R， 采用转速 1 1 5 r ／ ini n 、 排量 1 8 5 0 L ／ mi n的 参数 ， 从分支右下方侧钻 出去。划槽 5 遍 ， 采用快提 慢放 的方式 ， 造 台阶即可。之后是耗时钻进 ， 耗时 钻进与之前的钻分支不同， 根据近钻头井斜数据 ， 一 旦确定钻头出分支 a 后 ， 尽快调整参数 ， 避免在同一 点长时间划动造成井斜下降严重 ， 钻进至 2 9 0 0 1T I 后 近钻头井斜数据显示 ， 已脱离分支井眼。然后按 照 设计迅速增斜 ， 以控制垂深快速追上 ， 结合油藏方面 的要求 ， 钻进至 2 9 9 3 i n完钻， 垂深 2 3 1 1 ． 5 9 in， 井斜 9 5 ． 7 9 。 ， 方位 l 5 6 。 ， 垂深较二开着 陆点位 置上翘 1 4 m， 主支全部在油层内。 为确保后续完井作业 筛管能顺利下人主井眼 ， 根据测斜数据对 大狗腿井段 、 分岔井段进行反复划 眼， 保证了完井作业筛管一次成功下入 。 3 ． 3 _ 3 完井作业 下入 O1 4 0 mm绕 丝筛管一次到 位 ， 顺利下人生产管柱 。最后 ， 必须实时跟踪现场作 业 ， 调整方案及时传递给现场 ， 实现陆地支持和现场 实 施 的无缝连 接 。 4 结论 Co nc l u s i o n s 1 A 3 h井是一 口难度 大， 风险高的井 ， 钻完井 方面通过优化设计 ， 使该井 由一 口高风险井变成高 产井 ， 该井最大井斜 9 9 ． 8 0 。 ， 创下了渤海水平分支井 井斜最大的记录， 号称 “ 百度水平分支井 ” ；同时也 刷新 了 G P工具在井斜 9 5 。 以上钻 分支井眼的世 界记 录 。 2 优化钻具组合 、 合理调整钻井参数 ， 最大限度 地发挥 了 G P] 二 具 的特点。 3 主支井眼钻遇 2 0 9 in、 分支钻遇 9 5 1 T I 的良好 油层 ， 油层钻遇率 比原设计超 出 5 2 ％。该井 O DP配 产 8 1 ． 7 in ／ d ， 钻后配产 1 3 9 ～ 2 2 3 in ／ d ， 投产时产油量 达 6 2 2 ． 7 5 in ／ d ， 产量达到钻后高配产 2 7 9 ％， 经济效 益较好 参考文献 Re f e r e n ce [ 1 ] 范志国， 尹国栋， 鱼永云， 等 ． 浅层稠油水平井轨迹控制 及 套 管柱 下入技 术 [ J ]． 石 油钻 采工 艺， 2 0 0 6 ， 2 8 4 1 4 1 6． F AN Zh i gu o，YI N Gu od o ng ，YU Yo ng yu n，e t a 1 ．S h al l o w h o ri z o n t a l w e l l t e c h n o l o g y o f t r a j e c t o r y c o n t r o l a n d c a s i n g s t r i n g r u n n i n g f o r h e a v y o i l fi e l d l J j． 0i 1 D ri l l i n g P r o d u c t i o n T e c h n o l o g y , 2 0 0 6 ． 2 8 4 1 4 1 6 ． [ 2] 王德新 ． 完井与井下作业 [ M]． 北京中国石油大学 出版 社 ， 1 9 9 9 0 7 ． W ANG De x i n．W el l c ompl e t i on an d d ownho l e ope r a t i o n l M J． B e i j i n g C h i n a Un i v e r s i t y o f P e t r o l e u m P r e s s 1 9 9 9 07 ． [ 3] 王峰 ． 短位移、 浅垂深“ 反勾” 型水平井钻完井技术[ J ] ． 石 油钻 采工艺， 2 0 0 5 ， 2 7 3 5 - 7 ． W ANG F e ng ．Dr i l l i ng a nd c omp l e t i on t e c h ni qu e o f s ho r t di s p l a c e me nt ，s h a l l o w ve r t i c a l d e pt h ho r i z on t a l we l l wi t h r e v e r s e d t i c k ty p e we l l t r a j e c t o r y[ J J． 0 i l D ri l l i n g P r o d u c t i o n T e c h n o l o g y , 2 0 0 5 ． 2 7 3 5 7 ． [ 4 ] 庄保堂， 李黔， 邓传光 ． 中短半径水平井弯曲井段 受力 分析 [ J ]． 钻采工艺， 2 0 0 6 ， 2 9 5 8 0 8 1 ． Z HU ANG B a o t a n g ， L I Q i a n ， D E NG C h u a n g u a n g ． F o r c e a n a l y s i s o f c a s i n g i n t h e c u r v e d p o r t i o n o f me d i u m／ s h o r t r a d i u s h o r i z o n t a l we l l l J ]． D r i l l i n gP r o d u c t i o n T e c h n o l o g y , 2 0 0 6 ． 2 9 5 8 0 8 1 ． 修 改稿 收到 日期2 0 1 0 ． 1 0 1 2 [ 编辑薛改珍 ]