海油陆采水平井桩147-平1井钻井技术.pdf
第 3 8卷 第 4期 2 1 0年 7月 石 油 钻 探 拽 恭 P ETR I l U M DRI I I I NG TE CH NI QUES V 1 .3 8 NO. 4 J u1 ., 2 01 0 . . 现 场与 经验 d o i 1 0 . 3 9 6 9 / j . i s s n . 1 0 0 1 0 8 9 0 . 2 0 1 0 . 0 4 . 0 3 0 海油 陆采水 平 井桩 1 4 7 - 平 1井钻 井技术 吕兴辉 李 常 领 涛 胜利石 油管 理局 渤海钻井 总公 司, 山东 东营2 5 7 2 0 0 摘 要 桩1 4 7 - 平 1井是胜利 油田在桩 西滩海地 区部 署的一 口重 点海 油陆采 井, 同时也是 该地 区第一 口开采 沙 2段储层 的深层水平井 。该井 井眼尺 寸大、 水平段 长、 摩 阻大, 上部地层泥 岩造浆严 重 , 中部砾岩层 不稳 定, 下部 地层 泥岩 易剥蚀 坍塌 。采用拟 悬链 线剖 面 、 选 用“ P D C钻 头单 弯螺杆 F E WD ” 导向钻 具组合 , 控 制和监 测摩 阻 与扭矩 , 降低 了摩 阻, 保证 了实际井眼轨迹 与设计井 眼轨道 重合 , 确保 了水 平段 始 终在 油层最佳 位置 穿行 ; 采用短 起 下钻 、 分段循环等手段 有效清除 了岩屑床 , 保障 了井眼 清洁和 井下安 全 ; 采用 高效润 滑防塌钻 井液 , 根据 地层特 点合理调 整钻井液性能 , 满足 了全 井井壁稳定 、 携岩和 润滑的要求 ; 采 用在 水平段 不 同位置 下入 两段 筛管而 中间可 疑层段加 管外封隔器的 完井方法 , 提 高了水平井的产 能。 系统 介绍 了桩1 4 7 一 平 1井井眼轨 迹控 制技 术、 摩 阻与扭 矩 控 制 与 监 测技 术 、 井 壁稳 定 与 井眼 净 化 技 术 、 钻 井 液 维 护 处 理 措 施 、 完 井技 术措 施 。 关键词 水平 井;井眼轨迹 ;井眼净化 ;井眼稳 定;桩1 4 7 一 平 1井 中图分类号 TE 2 4 3 文 献标 识码 B 文章编 号 1 0 0 卜0 8 9 0 2 0 1 0 0 4 一 O 1 2 5 0 4 Dr i l l i ng Te c hn o l o g y Us e d i n O f f s ho r e De v e l o p m e nt wi t h On s ho r e H o r i z o nt a l W e l l Zhu a ng 1 4 7 - - Pi n g 1 Lv Xi n g hu i Li Ya n Ch a ng Li ng Ba Ta o Bo hai Dr i l l i ng Co mpa ny, She ngl i Pe t r o l e u m Adm i ni s t r at i o n, Do ngyi ng, Sh an do ng, 2 5 7 2 00, Chi n a Ab s t r a c t W e l l Zhu a ng 14 7 一 Pi ng 1 i s a n e xt e nd e d r e a c h we l l f o r o f f s ho r e d e ve l o pme nt f r o m o ns ho r e l o c a t e d i n Zh ua n gxi a r e a o f She n gl i Oi l f i e l d .I t ’ S a l s o t h e f i r s t d e e p e xt e nd e d r e a c h ho r i z on t a l we l l o f t hi s a r e a t o de v e l o p Sha - 2 r e s e r v o i r .I t h a s l a r g e bo r e ho l e s i z e, l on g ho r i z on t a l s e c t i on, a nd l a r ge f i c t i o n.The u ppe r s e c t i o n i s m u d ma ki n g f o r m a t i on .The i nt e r m e d i a t e s e c t i o n i s u ns t a bl e g r a ve l l a y e r , a nd t he b o t t o m s e c t i o n i s c a v i n g s h a l e . Th e t r a j e c t o r y wa s a p s e u d o c a t e n a r y c u r v e . FEWD a n d b e n t h o u s i n g P DM we r e u s e d t o mo n i t o r a n d c o n t r o l t h e t r a j e c t o r y . Th e h o r i z o n t a l s e c t i o n p e n e t r a t e d t h e b e s t r e s e r v o i r .S h o r t t r i p s a n d s t a g i n g c i r c u l a t i o n we r e r e g u l a r l y u s e d t o c l e a r t h e c u t t i n g s . A s e r i a l o f me a s u r e s wa s t a k e n t o a d j u s t mu d p r op e r t y t o m e e t t h e ne e d o f bo r e ho l e s t a bi l i t y, c ut t i ng t r a ns p o r t a nd l ub r i c a t i ng .Fr i c t i o n a n d t o r q ue a r e mo ni t or e d a n d c ont r ol l e d t o ke e p d own ho l e s a f e t y .Se g r e g a t e d c o mpl e t i on wa s u s e d t o c o mpl e t e t he hor i z o nt a 1 s e c t i o n. TWO s e c t i on s o f s c r e e n l i ne r a nd e xt e r n a l c a s i ng pa c ke r we r e us e d t o i s o l a t e d i f f e r e n t s e c t i o n s . Th i s p a p e r i n t r o d u c e d t h e d e s i g n a n d c o n t r o l o f t r a j e c t o r y , t h e c o n t r o l a n d mo n i t o r i n g o f f r i c t i o n a n d t or q ue, t h e ma i n t a i n i ng ho l e s t a bi l i t y a nd h ol e c l e a ni n g, t he d r i l l f l ui d, c o m p l e t i o n t e c hn i qu e e t c . I t pr o v i de s e x pe r i e nc e f o r d e s i gn, d r i l l i n g a nd c omp l e t i o n o f ho r i z on t a l we l l s i n Zh ua n gx i a r e a . Ke y wo r d s h o r i z o n t a l we l l ; h o l e t r a j e c t o r y; h o l e c l e a n i n g; h o l e s t a b i l i z a t i o n; We l l Zh u a n g 1 4 7 一 P i n g 1 桩 1 4 7 一 平 1 井 是胜 利油 田在桩 西滩 海地 区部署 的一 口海 油 陆采 井 , 钻 探 目的是 开 发 桩 斜 1 4 7块 沙 2段 油 层 。 该 井 完 钻 井 深 5 0 6 7 . O 0 m, 水 平 位 移 2 6 5 0 . 8 8 m, 最大井 斜 角 8 8 . 6 8 。 。该 井 采 用 了 拟 悬 链 线法 井身 剖 面设计 、 顶 部驱 动 F E WD井 眼轨 迹 收稿 日期 2 O 1 O O 6 0 ,1 ; 改 回 日期 2 O 1 0 一 6 1 9 作 者 简 介 赵 永 强 1 9 7 0 , 男 , 山 东寿 光 人 . 1 9 9 2年 毕 业 于成 都 地 质 学 院 石 油 地 质 专 业 , 2 0 0 2年 获 中国 地 质 大 学 武 汉 石 油天 然 气 工 程 专 业 硕 士 学 位 , 油 气 田 开 发 工 程 专 业 在 读 博 士研 宄 生 , 高 级 工 程 师 , 主 要 从 事 油 气 田地 质 与 开 发 方 面 的 科 学 研 究与 管 理 工 作 。 联 系方 式 0 5 3 4 8 8 5 1 9 6 ,1 , l p z y q s l o f . C O In 巴 燕 石 油 钻 探 技 术 控 制 、 高 效 润滑 防塌 钻 井 液 体 系 、 摩 阻 扭 矩 预 测 分 析 、 尾管 悬挂 和筛管 顶部注 水泥等 技术 , 平均 机械钻 速 6 . 3 9 m/ h , 钻 井过程 中未 出现井 下复 杂情 况或 故 障 , 电测成 功 率 1 0 0 %, 井 身 质 量 、 固井 合 格 率 均 为 1 0 0 , 采用 6 . 0 mm 油 嘴 自喷 投 产 , 日产 9 8 t 原 油 。桩 1 4 7 一 平 1 井 顺 利完 井并 获 得 高产 , 对 进 一 步 开发滩海 油 田具 有重 要意 义 。 1 井 眼轨迹控制技术 针对桩 1 4 7 - 平 1 井井 眼尺寸大 、 水 平段长 、 摩 阻大 等施工难点 , 采用了拟悬链线方法设计井身剖面[ 引, 该井井身剖面设计数据见表 1 , 实际井身剖面数据见表 2 , 井身轴线设计与实钻垂直剖面投影如图 1 所示 。 井段 井深/ m 段 长/ m 井斜角/ 。 方位角/ 。 造斜率/ 。 1 0 0 m 一 水平位移/ m 直井段 圆弧 段 悬链线段 稳 斜 段 增斜增方位段 水平段 1 6 8 0 . O O 1 9 2 O . 0 O 3 2 0 6 . 9 5 4 5 9 6 . 2 9 4 7 4 2 . 6 3 5 0 5 8 . 4 5 1 6 8 O . O O 2 4 0 . 0 0 l 2 8 6 . 9 5 1 3 8 9 . 3 4 1 4 6 .3 4 31 5 . 8 2 0 2 4 . 0 0 7 2 . o O 7 2 . 0 O 8 6 . 2 5 8 6 . 2 5 井段 井深/ m 段长/ m 井斜角/ 。 方位角/ 。 造斜率/ 。 1 0 0 m 水平位移/ m 直井段 圆弧 段 悬链线段 稳斜段 增斜增方位段 水 平 段 1 6 8 9 . 0 0 1 9 3 9 . O O 3 2 4 6 . 0 2 4 6 2 0 . 6 0 4 7 4 6 . 5 7 5 0 6 2 . 3 8 0 2 5 . O O 7 2.00 7 2 . O O 8 6 . 2 5 8 6 . 2 5 水平位移/ m , 1 . 20 5 3 6 8 9 0 6 2 6 2 2 1 3 4 3 2 3 3 6 2 6 圆弧段 悬链 线段 稳斜段 增斜 增方 位段5 0 9 1 . 7 ’ r 。 r呐 。 ’l f 。’ 月 目 , J 图1 井身轴 线设计 与实钻垂直剖面投影 图 由表 1 和表 2及 图 1可 看 出 , 桩 1 4 7 一 平 1 井 实 际井眼轨 迹与设 计井 眼轨道 几乎完 全 吻合 。 1 . 1 直 井段 直 井段 一开 、 二开均 采用塔 式钻具 组合 钻进 , 使 用 YS S电子多点 测斜仪 进行跟 踪 监测 , 出导管 后采 用 小钻压 2 0 ~ 3 0 k N 吊 打钻 进 , 钻 至钻 铤 全 部 出 套管后加正常钻压钻进。直井段完钻时, 最大井斜 角 1 . 4 4 。 , 水平 位移 6 . 5 7 m, 为下 部井 眼轨迹 控制 奠 定 了 良好 的基 础 。 圆弧 段 采 用 “ 3 1 1 . 1 mm 钻 头 2 0 3 . 2 mm 1 . 2 5 。 螺杆” 完 成 , 悬 链 段 采 用 “ ≠ 3 1 1 . 1 mm 钻 头 2 0 3 . 2 mm 1 . 2 5 。 螺 杆 3 0 4 . 2 mm 欠 尺 寸 稳 定 器” 完 成 , 稳 斜 段 采 用 “ 2 1 5 . 9 romP D C 钻 头 声 1 7 1 . 5 mm动力 钻具 1 . 2 5 。 ” 完 成 , 整个 斜 井 段 井 眼轨迹 圆滑 , 施 工顺 利 , 采取 的主要技 术措施 有导 向 钻 井和 优化钻 具组 合 。 1 采用 导 向钻井 技 术 。增 斜 增 方 位 井段 采 用 “ P DC钻 头 1 . 2 5 。 动力 钻具 十F E WD ” 的导 向钻 具 组 合 。钻进 过程 中测点 加密 , 及 时监 控井 眼轨迹 , 严 格 按设 计轨道 钻进 。 2 优化钻具组合。尽量简化钻具组合, 少用钻 铤 , 在保证 正 常 施 工 的前 提 下 , 用 加 重 钻 杆 代 替 钻 铤 , 通 过倒换 钻 具使 加 重 钻 杆始 终 在 直井 段 。悬 链 线 段前 半段设 计造 斜 率 非 常低 , 为 了能 使实 钻 井 眼 轨 迹 与井眼设 计轨 道吻合 , 又尽 可能减 少定 向井段 , 提高机械钻速 , 在 动力钻具上加装 了一个 声 3 0 4 . 2 mm 欠 尺寸稳 定 器 。钻 至 悬 链 线 段后 半 段 , 由 于设 计造斜率逐渐增至 5 。 ~7 。 / 1 0 0 m, 接近了复合钻进 3 孢 眈 。 一 。 螂 咖 姗 啪 姗 湖 l l 2 2 3 3 4 目\ 糕常 第 3 8卷 第 4期 吕 兴 辉 等 海 油 陆 采 水 平 井桩 1 4 7 一 平 l井钻 井技 术 自然增斜 效 果 , 甩 掉 欠 尺 寸 稳 定 器 , 以 复 合 钻 进 为 主 , 滑动 钻进 为辅 控 制井 眼轨 迹 。 1 . 3水 平 段 水 井 段 采 用 “ P D C 钻 头 1 . 2 5 。 动 力 钻 具 测 取 的地 质参 数 和地 质 录 井情 况 , 随时 分 析判 断 油 层 , 保证 了水 平 段 在 油层 中穿行 , 钻 至井 深 5 0 6 7 . 0 0 I n J iN 1] 完钻。在进入 目的层之前, 使用了 F E WD地 质 导 向无 线 随 钻 测 量仪 ,准 确 确定 了 目的层 深 度 , 确保 了水 平 井 眼 在 油层 中 的合 适 位 置 延 伸 E 4 _ 6 _ 。桩 F E WD ” 导 向钻具组合钻进 。钻进过程 中 , 根 据 F E WD 1 4 7 一 平 1 井 中靶数 据见 表 3 。 井 眼清洁与井壁稳定技术 该 井位 于潜 山披 覆 构 造 带 桩 斜 1 4 7块 高部 位 , 上 部平 原组 地层 纯 泥 岩 段 造 浆 严 重 , 钻 井 液 性 能 不 易控制 ; 中部馆 陶 组 地 层 有 大段 的砾 岩 , 渗 透 性 强 , 且极 不稳定 ; 下 部东 营组 地 层 底 部 及 沙 河 街 组 地 层 的泥 岩不稳 定 , 易剥 蚀坍 塌 , 针对 复 杂地 质情 况采 取 了 以下 井 眼清 洁与 井壁 稳定 技 术措施 1 在保证 动 力钻 具安 全 及使 用 时 间 的前 提 下 , 充分 发挥 动力 钻具 的优 势 , 尽量 采用 复 合钻 进方 式 , 既有效 提 高 了井 眼 轨迹 的 圆滑度 , 也 破 坏 了岩屑 床 , 保证 了井 眼清 洁 。 2 为 了保 证 排 量 , 钻 进 和 循 环 时 泵 压 保 持 在 1 9 ~2 O MP a , 使 钻 井 液 具 有 较 高 上 返 速 度 , 增 加 携 岩效 果 , 提 高 井眼 清洁 效果 。 3 每钻 完一 单根 , 划 眼 1 ~ 2次 ; 循 环 时 转动 钻 柱 ; 充 分发 挥 顶部 驱动 设备 优 势 , 必 要 时采 取倒 划 眼 措施 ; 钻 时快 时 保证 每 钻 进 5 O ~1 0 0 m 短 起 下钻 一 次 ; 钻 时较 慢 时定 时 2 4 ~3 6 h 进 行 一 次 短起 下 钻 ; 必要 时可 以简 化钻 具组 合通 井 并分 段循 环 。 4 在保证 井 眼清 洁 的前 提 下 , 钻井 液 环 空返 速 不宜 过大 , 避 免 冲刷井 壁 。 5 提 高钻井 速 度 , 缩 短 裸 眼段浸 泡 时间 。 6 控 制 起 下 钻 速 度 , 开泵 要 平 稳 , 避 免产 生 激 动压 力 和抽 汲压 力 。 3 摩 阻 、 扭矩控制 与监 测技术 该井 由于稳 斜 段 长 、 井 斜 角 大 , 重 力 效 应 突 出 , 上 提 、 下 放钻 具 时 阻力 大 , 钻进 时加 压 困难 ; 钻 柱 摩 擦 阻力 大 、 扭 矩 大 , 扭 矩 传 递 困难 ; 下 部 钻 具 易 屈 曲 自锁 , 需 加 强摩 阻 、 扭 矩 的控制 与监测 。 1 该 井 采 用 拟 悬 链 线 剖 面 设 计 , 井 眼轨 迹 平 滑 , 减小 了狗 腿度 , 避 免 了 比较 大 的扭方 位 。在钻 具 组合 上尽 量 少用 钻铤 , 改 用加 重钻 杆 , 减 少 钻柱 与井 壁之 间 的摩擦 力 , 从而 降低 摩 阻和扭 矩 。 2 三 开后 在 稳 斜 段 和 增 斜 增 方 位 井 段 应 用 了 3 O只非 旋 转钻 杆保 护器 , 有 效 降低 了钻 进 扭 矩 。通 过在井深 3 0 6 3 . 0 0 m 上下 2 趟 钻扭矩实测对 比发现 , 应用非旋 转钻杆保 护器扭 矩降低约 4 k N m。 3 在 钻井 过程 中 , 对实 测 与预 测 的摩 阻 和扭 矩 进行 分 析 , 反 算 出摩 阻 系数 , 为后续 钻进 的摩阻 预测 提 供可 靠 的依据 。 4 钻井液 维护处 理措施 4 . 1 提 高钻 井液润 滑性 钻 至井 深 1 8 0 0 . 0 0 m 后 定 期 混 入 8 原 油 1 ~ 2 植 物油 , 并 适量复 配石墨 、 阳离子乳 化沥青 , 提 高钻井液 润滑性 能 , 同时加 人原 油乳 化 剂S N 一 1 , 保 证原 油充分乳 化 ; 进入 油层 前 , 为 配合地 质 录井 , 及 时 发现 油气层 , 不 再 向钻 井液 中混 入原 油 , 增 大聚 合醇 润 滑剂和极压 润滑剂 的加量 , 提高 钻井液润 滑性 能 。 4 . 2控制钻 井液 固相 含量 钻 进过 程 中及 时 补 充 聚合 物 P AM 胶 液 , 保 证 聚合 物 的质 量 分 数 不 低 于 0 . 5 , 同时 加 强 固控 设 备 的使 用 , 应用 高 速 线性 振 动筛 , 将 6 0 目筛 网换 为 1 2 0目筛 网 。保 证 振 动 筛 、 除砂 器 、 除 泥 器 2 4 h运 转 , 定期 开 离心 机 , 保 证 及 时清 除有 害 固相 。 4 . 3提 高钻 井液 护壁 防塌 性 该 井 水 平 段 位 于沙 河 街 组 的泥 页 岩 地层 , 由于 水 化 、 膨胀 和局 部应 力 增大井 壁 易失 稳E , 采取 了 以 下 防 止井 壁失 稳 的技术 措施 石 油 钻 探 技 术 1 在钻进 上部地 层过 程 中 , 钻井 液 中聚合 物 的 质 量分数 由 0 . 2 提高至 0 . 5 , 从 而增 强钻井 液 的 抑制性 , 以防止上部 地层 泥岩 吸水 膨胀 ; 2 使用 有机 硅醇 聚合 物 钻井 液体 系 , 利用 硅类 处 理剂对 井壁 的封堵 作 用 增 强井 壁 稳 定性 , 控 制井 径 扩大率 ; 利 用 聚 合 醇 浊 点 析 出 的特 性 , 封 堵 微 裂 缝 , 达到 防塌和润 滑 的 目的 。 ; 3 采 用纳米 防塌 润滑剂 , 它 能充 填嵌 入 不规 则 井壁 微裂缝 , 具有 与乳化 沥青 相类似 的作用 , 封堵 迅 速 , 抑 制能力 强 , 并 能 形成 较 为 致 密 的油 膜 , 阻 止破 碎地层 与水接 触 , 从 而起 到稳定井 壁 的作用 。 5 完井技术措施 该井采 用尾管 悬挂一 筛 管顶部 注水 泥完井 工 艺 。 施工程序 为 坐挂尾 管 悬 挂器 一 胀 封 管外 封 隔 器一 打开分 级箍一 倒扣一 循环 钻井液一 注前 置液一 注水 泥浆一压 胶塞一 替浆一 碰 压一上 提 中心管循 环 出残 余水泥浆一候凝。主要技术措施 1 为防止下套管 、 电测遇 阻 , 要 保证钻 井液 具有 很好的润滑性能 , 起钻前用塑料微珠 与植物油封井 ; 2 下套 管时加 装足 量 的套 管 扶正 器 , 以保 证套 管居 中, 在 圆弧 段 、 增斜 增 方位段 使用旋 流扶正 器和 双 弓限位 扶正器 ; 3 下 完套 管 后 循 环钻 井 液 , 充 分 洗井 , 清 除井 壁浮 泥饼 ; 4 悬挂 器坐 挂位 置在井 深 3 2 0 0 m 左 右 , 采 用 刮壁器 清理技 术套管 内壁 ; 5 三开套管 串结构 为洗井 阀套管 封隔器 十 筛 管 封 隔器 套 管 封 隔 器 筛 管 盲 板 套 管 两个 封隔器 分 级 箍 套 管 悬 挂器 , 该 井 井 身结构如图 2所示 ; 这种在水平井段不同位置下人 两段筛 管而 中间 电阻率较 低 的可疑层段 加管 外封 隔 器的完井 方法 为投产 获得 高产 提供 了保 证 。 6 结论与建议 1 采 用拟悬 链 线 轨 迹设 计 方法 设 计 水 平 井井 眼轨道 , 可 以降低摩 阻和扭 矩 。 2 选用 “ P D C钻 头 单 弯 螺 杆 F E WD” 的导 向钻具组 合 , 有 效 控 制 了井 眼轨 迹 , 提 高 了钻 井 速 度 , 确保 了水平井 段在 油层 中合适位 置延伸 。 3 提高钻井 液 的润滑性 能 和防 塌性 能 , 可 以降 低摩 阻 , 保持井 壁 的稳定性 。 图2 桩1 4 7 平1 井身结构 4 在 水平 段有 可能疑 层段 时 , 在水 平段 不 同位 置下 入两段 筛管 而 中间可疑层 段加 管外 封隔器 的完 井方 法 , 可提 高水 平井 的产 能。 参 考 文 献 [ 1 ] 胡文. 滩海浅层 大位移水 平井钻 井工艺技术 r J ] . 西部探矿 工 程 , 2 0 0 5, 1 7 9 1 5 7 - 1 5 8 , 1 6 1 . 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