HW703中半径水平井钻井工艺设计.pdf

阱， 月 ⋯～ 3 1 、 1 1 H W 70 3中 半 径 水 平 钻 井 工 艺 设 计 、。 邑堑查V 向冬梅 新 疆 石 油 管 理 局 钻 井 I 艺 研 究 所 I 艺 一 室 弋 ≥ f n 摘 要 白8 0 年代以来． 奎球水平井钻井规模出现 了加速蛊晨的超势． 我西自 9 0 年 代 初 屯 掀 起 了 水 平 井 钻 井 淮 湖 ．主 要 原 西 可 归 纳 为 以 下 两 方 面 一 方 面 是 由 于 声 种 类 型 油 气 藏 钻 水 平 井 的 开 主 试 羞 取 搏 显 著 燕 验 敛 苴 I另一 方 面 是 蛊 晨 了现 代 水 平 井 钻 井 、 谢 试 ＆ 木 ． 耗 高 了J 毛功 率 ．降 低 了 J 毛末 ．就 我 局 目前 已钻 几 口 水 平 井 来 看 ． 整 体 燕 济 鼓 苴 有 不 同程 度 的 耗 高 ． 如 何 王 好 堆 降 低 钻 井 J 毛末 ， 耗 高 燕 济 鼓 苴 ，以 蠢 局 第 五 口 中 半 拉 水 平 井 H W 0 3 井 设 计 友 施 工 ＆ 木 为 创 ， 末 文 L谴 讦 方 面 俄 一 些 裴 木 捧 讨 岛 词 ’ 水 平 并设 计施 工 洌泼 工 艺 _中 至 ， 主 岛 词 水 平 并设 计 施 工 善 足 7 7 j 工 r ， 一 。l l l 前 言 H W 7 0 3 中 半 径 水 平 井 是 我 局 所 钻 的 第 五 口 水 平 井 一 是 第 四 口 火 山 喷 发 岩 裂 缝 性 油 藏 水 平 并 ． 这 口 井 钻 成 对 于 完 善 我 局 水 平 并 钻 井 技 术 ． 使 水 平 并 钻 井 从 试 验 、 探 索 走 向 普及 应 用 具 有 I十 分 重 要 的 意 义 ． 同 时 该 井 钻 成 对 于 评 价 七 中 区二 叠 系佳 术 河 组 油 藏 水 平 并 开 发 方 案 也 十 分 重 要 ． 根 据 水 平 井 油 藏 工 程 及 地 应 力 分 析 研 究 结 果 以 及 Hw7 Ol、 l 7 0 2水 平 并 钻 并 涮 试 结 果 ， 在 七 中 区 布 H W 7 0 3水 平 并 ， 以 完 成 对 七 中 区 二 叠 系 油 藏 水 平 井 开 发 方 案 评 价 ． 从 而 开 展 水 平 井 油 藏 工 程 研 究 ． H W7 0 3水 平 并 由 钻 井 公 司 下 属 探 井 公 司 32 8 d 8钻 井 队 承 钻 ，由 钻 井 工 艺 研 究 所 负 赉 设 计 与 工 程 技 术 指 导 ． 井 由 局 水 平 并 项 目组 负 责 协 调 管 理 ．该 井 于 I 9 9 ●年 8月 22 日开 钻 ．I 9 9 d年I1月 5 日 完 钻 ，钻 井 周 期 6 d．为 我 局 火 山 喷 发 岩 油 藏 水 平 井 钻 井 周 期 最 斌 的 一 口井 ． 2 试 验 区 地 质 特 征 克 拉 玛 依 油 田 七 医 佳 术 河 组 P】 j 油 藏 位 于 准 葛 尔 盆 地 西 北 缴 冲 断 带 ． 克 夏 断 阶 克 乌 断 裂 带 ， 南 自 碱 雄 断 裂 上 盘 ， 属 克 乌 大 逆 掩 断 裂 带 的 前 缴 断 块 。 断 块 夹 持 于 克 乌 断 裂 段 与 南 自 碱 滩 断 裂 之 I 可 ． 其 东 与 九 区 相 邻 ． 西 与 五 区 相 接 ． 南 推 覆 在 八 区 之 上 ， 北 被 六 医 所 掩 覆 ． 断 块 面 积 约1 0 k m’ ， 古 油 面 积5，8 k m ， 地 质 储 量I 9 2 3 x 1 0 ‘ t ， 其 中 动 用 1 0 j 5X 1 0 ‘ t． 主 要 集 中 在 七 中 区 ． 七 区佳 木 河 组 油 藏 是 一 十 由 断 裂 切 割 的 不 整 合 封 闭 的 块 状 裂 箍 一 孔 骧 双 介 质 ，低 维普资讯 3 2 查木遗 等 I T W7 0 3中半径 水平 井钻 井工 艺设 计 第 2鬈第 3期 压 、 低 渗 油 藏 ， 其 内 部 为 北 走 向 的 挠 曲 构 造 ．地 层 惯 向 北 西 ． 地 层 惯 角 5 ’～ 2 5 ‘， 断 块 中 部7 5 2 6井 ～ 古2 9 井 带 由 于 受 断 裂 括 动 的 推 覆 挤 压 ， 地 层 鬣 角 陡 ，使 西 黄 形 虚 次 一 级 的 挠 曲 和 隆 起 ．隆 起 的 高 部 位 经 长 期 风 化 剥 蚀 ． 呈 颤 向 东 南 的 捌 蚀 面 ．上 部 三 叠 系 与 佳 术 河 组 呈 不 整 合 接 触 ．七 区 佳 术 河 组 P1 j 油 藏 是 受 断 层 控 翻 、 不 整 合 封 闭 的 块 状 裂 缝 孔 琼 双 舟 质 油 藏 ． H w 7 0 3水 平 井 由 于 设 计 时 为 避 开 多 套 压 力 层 系 影 响 井 位 向 北 移 动 ，使 下 盘 三 叠 系 上 地 层 缺 失 ，从 5 0 0t l rl左 右 开 始 进 入 六 区 石 炭 系 地 层 ，111 2m 左 右 进 入 七 区 P1 j 地 层 ． 由 于 六 区 石 巍 系 厦 以 下 地 层 岩 性 较 硬 ． 机 械 钻 速 低 。 面 上 部 压 力 系 数 在 1．9 5左 右 的 高 压 层 段 造 成 钻 井 时 效 降 低 ， 因 此 率 井 蓝 工 巾大 多 数 直 井 段 难 以 快 违 钻 进 ， 垒 井 钻 井 周 期 因 此 而 较 长 ． 3 Hw7 0 3中半 径 水 平 井 设 计 概 况 3 ．1钻 井地 质 设 计 根 据 对 试 验 区 地 质 和 油 藏 工 程 分 析 研 究 以 厦 Hw 7 01与 Hw 7 0 2 水 平 井 试 产 结 果 ， H W 7 0 3水 平 井 主 要 地 质 设 计 教 据 如 下 人 靶 点 垂 深 1 3 0 0． 6 8m 终 点 垂 深 1 3 2 6． 8 3m 东 平 段 长 度 3 0 0m 总 水 平 位 移 5 4 5．0 3m 水 平 段 颠 角8 5 。 闭 合 方 位 角 3 3 3 ’ 磁 方 位 掺 正 角 3．9 7 5 ‘ 已 考 虑 破 偏 角 与 子 午 线 掺 正 角 靶 区 范 匿 靶 宙 在 垂 直 方 向 投 影 为 长 方 形 ， 高 4 0m ， 长 3 0 0m l 水 平 方 向 投 影 为 梯 形 ， 前 宽25．8m ， 后 宽5 7m ． 完 井 方 法 复 合 套 管 固 井 射 孔 完 成 钻 探 目 的 提 高 单 井 产 量 3．2井 身 结 构 HW 7 0 3水 平 井 由 于 老 区 注 水 开 采 影 响 ， 存 在 多 套 压 力 层 系 ， 上 部 0～ 3 6 0m 为 正 常 压 力 地 层 ， 设 计 使 用 泥 浆 密 度1 ．1 0～ 1．1 5g／c l lr l l 3 6 0～ 5 0 0 11r l为 注 水 引 起 异 常 高 压 段 ， 设 计 使 用 泥 浆 密 度1 ．9 5～ 2．0 0 g／ r n ’l 5 0 0～ 1 0 9 0m； 泥 浆 密 度 为1 ． 0～ 1 ．4 5 g／啪 ’l目 的 层 为 正 常 压 力 系 统 ， 设 计 使 用 泥 浆 密 度 1 ．0 5～ 1 ．1 0 g／锄 ’ ． 其 巾 5 0 0～ 1 0 9 0 m 地 层 可 能 发 生 强 烈 橱 失 ， 据 此 设 计 套 管 层 次 如 下 一 开 6 6 0 r n m 钻 头 X 5 0 8mm 套 管 X 8 0 m ， 水 泥 返 至 地 面 I 二 开 {4 5mm 钻 头 X 3 3 9．7 mm 套 管 X 5 0 0m， 水 泥 返 至 地 面 I 三 开 年311 n m z钻 头 X 2 4 4．5 r n m 套 管 X 1 2m， 水 泥 返 至 地 面 ； 四 开 21 6 mm 钻 头 X 年1 7 8mm X 0mm 套 管 X 1 71 8m ， 水 泥 返 至9 0 0m ． 3．3井 身 剖 面 设 计 基 于 该 区 块 地 层 特 点 厦 考 虐 各 种 因 素 设 计 井 身 剖 面 如 下 表 所 示 维普资讯 1 9 9 5 年9 月 石油钻井工程 3 3 总井雄 墓垂探 器长 垂直 承平 总水平 鼍辫事 井辫舟 井 爱 爱长 位蕃 位 ‘ m ‘ m 【 m 融 ‘ t _ ‘ ’ ， 3 扛n ‘ 直 井曩 l o o o ． o o l O O 0 ． O O l O ∞ ． O 0 1 眦o o O O O 第一量辩器 l l j 2 - 5 2 l l O l 5 1 1 2 ． 5 2 l 0 7 ． ‘ 5 掘 7 D 2 1 ． 7 9 e ． 0 3 0 ． 0 藿并器 l 2 l 2 - 5 2 l l 9 ‘O 5 l 0 o ． O 0 ‘ ． 6 5 0 7 1 ． 7 9 O 第二量*器 1 ● 1 1 ． 8 1 l S O o ． 6 B 2 0 6 ． 2 9 1 0 6 ． ∞ l 6 2 ● B ． 1 7 I _ O I 5 ． O 术千薯伸器 1 7 1 1 ． 0 l l 站6 ． B S 3 O O ． o o 2 tl 5 2 9 1 ． 8 e 5 ‘ 5 ． 0 3 妊 O 3．4井 眠 孰 遵 控 翻 和 测 量 设 计 ① 实 际 控 翻 时 通 过 订 整 造 辩 点 在 定 向 与 辩 井 段 的 中 后 蕾 使 用 同 向 双 变 估 鼻 ． 其 它 井 段 增 辩 时 以 转 盘 估 为 主 ． 赢 舅 上 不 进 行 全 力 扭 方 位 钻 进 ，以免 遗 成 井 曩 翻 酉 不 莲 续 ， 使 摩 阻 增 大 ， 钻 进 时 充 分 发 挥 转 盘 估 增 辩 速 度 快 ， 时 技 高 曲 优 势 ，降 低 估 井 成 奉 节 约 钻 井 工 期 ． 0 井 鼍 孰 最 量 在 使 用 井 下 动 力 钴 具 进 行 增 辩 辞 怍 立 时 采 用 有 鼓 奠 钴 量 ． 以保 证 工 具 酉 正 确 ， 井 奠 时 篮 钻 进 教 果 转 盘 估 钻 进 时 用 泵 冲 甚 磁 性 单 点 辩 ． 4 轨迹 设 计考 虑 的 因素及 技 术要 点 一 口 水 平 井 的 辘 违 设 计 盛 藩 从 垒 井 的 成 奉 优 化 出 发 ， 考 虐 各 种 情 况 ． 在 宽 分 保 证 中 靶 的情 况 下 ． 使 垒 井 成 奉 最 低 ．一 般 在 钻 定 向 井 特 剧 是 水 平 井 时 ． 直 井 段 要 严 格 控 翻 井 辩 ． 因 为 直 井 段 井 辩 过 大 ， 可 导 致 螺 杆 工 作 时 间 增 多 ， 面 且 由 于 井 辩 影 响 使 直 井 曼 产 生 水 平 位 善 ， 量 终 增 加 中 靶 摩 度 ． 面 严 格 控 翻 井 辩 的 鳍 果 又 使 垒 井 曼 估 遮 降 低 ， 当 直 井 估 遮 奉 来 就 较 侵 时 ， 遮 十 阿题 麓 更 加 突 出 ．但 甘 曾 由 于 高 井 鼍方 向 变 化 售 力 的 双 弩 井 下 动 力 估 具 及 有 线 奠 估 篮 的 成 功 使 用 ， 使 井 辩 问 题 影 响 大 大 藏 步 ．因 为 井 辩 售 差 暑 ．时 ． 用 l 2 ‘ ／ 3 0 m 增 辩 奉 的 双 弯 动 力 钻 具 仅 蕾 钻 进 8m 就 可 以基 奉 清 去 影 响 ． 对 戚 奉 增 加 t 不 足 道 ． 在 直 井 段 钻 进 时 尽 可 售 敲 梧 对 井 辩 的 I 甚翻 可 以 大 大 提 高 直 井 段 估 遮 ． 但 遘 样 设 计 时 盛 新 全 面 仔 细 地 分 析 由 于 直 井 段 产 生 水 平 位 移 面 对 中 靶 的 髟 响 ． 井 通 过 计 算 后 规 定 直 井 段 的 井 辩 要 求 ． 保 证 有 足 够 的 井 段 ． 竖 济 地 估 选 靶 宙 ． 在 直 井 B产 生 伯 差 的 情 况 下 ， 可 以 散 出 的 订 整 方 案 首 先 是 调 整 遗 辩 点 位 t ．因 为 在 钻 进 时 为 了 降 低 成 奉 应 该 辱 可 售 多 用 转 盘 估 增 辩 钻 进 ． 以 甘前 经 硷 ， 对 于 转 盘 怙 的 造 辩 特 性 B 基 奉 掌 握 ． 面 为 了保 证 中 靶 ． 以 及 应 付 可 篮 发 生 的 方 位 曩 咎 ． 必 藩 设 计 一 定 的 动 力 钻 具 使 用 井 段 ． 所 有 这 些 确 定 后 ．最 替 可 调 节 的 麓 只 有 造 辩 点 位 置 了 ．通 过 Hw 7 0 3井 实 赡 证 明 ． 以 上 所 述 技 木 措 麓 的 使 用 对 降 低 估 水 平 井 费 用 起 刭 至 关 重 量 的 作 用 ， 当 然 ． 盲 目地 不 加 分 析 地就 捂 对 井 辩 控 翻 将 会 带 来 灾 摩 性 的 后 果 ． ’ 设 计 时 障 低 井 鼍 中 钻 具 旋 转 及 上 摄 下 就 摩 阻 也 是 要 考 虑 的 回 题 ． 一 般 设 计 时 留 有 穗 辩 段 ． 逮 主 要 是 为 了调整 雨准 备 的 ． 麓 工 方 案 设 甘剧 鼻 尽 可 能打 出 涟 续 增辩 的 棚 面 ， 差 免 氇 辩 更 要 蔗 免 全 力 扭 方 位 ， 西 为 遮 都 是 导 系 摩 阻 增 大 的 因 素 ．奉 井 麓 工 方 案 中 维普资讯 a 4 查 隶遗等 - Hw7 0 3中半径水 平 井钻 井工 艺设 计 第 2春第 3搠 以 转 盘 钻 与 井 下 动 力 钻 具 配 合 。 从 遣 斜 点 开 始 ， 连 续 增 斜 到 水 平 段 ．实 践 证 明这 样 的 剖 面 摩 阻 更 小 ， 更 为 合 理 ． 综 合 考 虑 各 种 影 响 因 素 后 仅 能 提 出 施 工 控 僧 要 点 及 各 种 情 况 下 的 对 策 ， 而 在 设 计 书 中 只 能 给 出 一 种 。标 准 模 式 ， 面 代 之 以 更 为 丰 富 的 内 容 ， 使 设 计 更 具 有 可 操 作 性 ． 5 钻 具 组 合 设 计 钻 具 组 合 设 计 中 ． 率 井 在 斜 井 段 特 别 是 井 眼 曲 率 大 于 6 。 ／3 O m 的 井 段 ． 不 使 用 钻 铤 近 钻 头 钻 具 下 部 结构 除 外 ， 而 用 加 重 钻 杆 或 钻 杆 代 替 ． 其 目 的 是 。 0 加 重 钻 杆 或钻 杆 在 这 些 井 段 可 以 显 著 减 少 钻 进 扭 矩 与 摩 阻 ． 在 太 曲率 井 段 用 钻 铤 ， 其 弯 曲 应 力 足 以超 过 钻 铤 疲 劳 极 限 ， 这 样 在 有 限 次 的 旋 转 钻 进 时 将 发 生 钻铤 断 裂 事 故 ．这 种 现 象 巳 为 H w 70l水 平 井 所证 实 ． 定 向 以 及 以 后 增 斜 诃 整 方 位 井 段 的 钻 具 组 合 设 计 为 同 向 双 夸 钻 具 组 合 ， 因 为 这 种 钻 具 组 合 改 变 井 眼 方 向 的 能 力 太 ， 在 更 步 的 钻 进 进 尺 内 即 可 取 得 显 著 效 果 ， 从 而 太 大 缩 短 动 力 钻 具 使 用 时 间 ． 提 高 钻 井 速 度 ． 减 少 成 本 ， 而 其 它 斜 井 段 且『 尽 可 能 多 地 使 用 转 盘 钻 增 斜 ， 以 更 连 一 步 减 步 蠕 杆 使 用 时 间 ． 转 盘 钻 增 斜 钻 具 组 合 以 柔 性 增 斜 钻 具 组 合 为 主 ，其 特 点 是 钻 具 柔 性 好 ， 增 斜 率 大 ， 但 方 位 也 容 易 发 生 偏 咎 ． 由于 率 井 在 遗 斜 段 的 下 部 设 计 有 一 双 夸 蠕 杆 井 眼 方 位 调 整 段 ， 因 此 在 实 钻 时 允 许 有 较 大 的 偏 差 ， 一 般 在 2 0 。 ～ 30 ’的 方 位 偏 差 都认 为 是 合 理 ， 其 控 制 掌 握 原 捌 为 若 偏 差 小 捌 在 井 斜 角 较 大 时 使 用 动 力 钻 具 I 若 偏 差 较 大 ， 划 应 在 井 斜 角 5 0 ． ～ 6 0 ’时 即 开 始 调 整 方 位 ．当 然 在 调 整 方 位 时 应 同 时 增 辩 ． 水 平 段 钻 进 时 ， 使 用 倒 装 钻 具 组 合 ， 控 僧 钻 铤 在 直 井 段 加 重 钻 杆 在 斜 井 段 昔 通 钻 杆 或 抗 压 钻 杆 在 水 平 段 ． 这 种 钻 具 组 合 除 髂 有 救 地 向 钻 头 麓 加 钻 压 外 ． 旋 转 扭 矩 也 较 小 ． 而 且 髂 够 差 免 井 下 断 钻 具 事 故 的 发 生 ． 钻 达 水 平 段 后 ．由 于 下 部 钻 杆 受 力 状 况 蒜 劣 ， 园 此 每 次 提 钻 时都 将 最 下 部 水 平 段 钻 杆 倒 到 最 上 面 ． 以 改 善 钻 杆 受 力 状 态 。 提 高 钻 杆 寿 命 ， 减 步 钻 杆 事 故 发 生 ． 6 结 论 1H w 7 0 3水 平 井 从 设 计 到 施 工 始 终 贯 彻 快 速 高 教 原 捌 ．巳 完 钻 的 H w 7 0 2 H W 7 0l与 H W l 0 l井 施 工 经 验 在 这 口井 均 得 到 了 较 好 的 运 用 ．实 践 证 明 ， 设 计 阶 段 与 实 钻 控 制 中 精 确 的 分 析 评 价 对 尽 可 能 地 降 低 水 平 井 钻 井 成 本 具 有 重 要 意 义 ． 2 水 平 井 捌 面 参 效 优 选 必 须 树 立 全 井 成 本 观 点 ． 从 全 井 的 角 度 进 行 优 化 设 计 以 追 求 全 井 成 本 最 低 ． 3 H w 7 O 3水 平 井 腰 利 钻 戚 表 明 我 局 水 平 井 钻 井 己 从 研 究 探 索 阶 段 上 升 到 昔 爰 应 用 阶 段 ， 我 局 巳具 备 经 济 快 速 打 成 水 平 井 的 能力 ． 4 水 平 井 设 计 时 必 须 考 虑 直 井 段 井 斜 变 化 影 响 ， 在 设 计 轨 连 时 留 出 适 当 i 呵节 余 地 ． 可 以 充 分 解放 直 井 段 钻 井 速 度 ，从 而 减 少 全 井 费 用 工 期 ． 。 5 设 计 轨 迹 制 面 时 ． 可 充 分 利 用 双 弯 动 力 钻 具 变 井 斜 与 变 方 位 的 眙 力 ， 在 用 转 盘 钻 钻 进 时 ， 允 许 方 位 有 一 定 的 偏 移 ， 尽 可 眙 多 地 用 转 盘 钻 钻 进 ． 实 践 证 明 ． 在 中 半 径 井 中 经 过 充 分 优 化 后 ． 螺 杆 使 用 时 间 比 长 半 径 水 平 井 可 更 少 ． 6充 分 利 用 转 盘 钻 钻 进 可 大 幅 度 降 低 费 用 ， 而 实 钻 控 制 中 通 过 合 理 调 整 遗 斜 点 可 维普资讯 石油钻 井工程 3 5 有 效 地 增 加 转 盘 钻 的 使 用 井 段 ． 7 水 平 井 施 工 涉 及 单 位 多 ． 协 调 复 杂 。 如 何 调 动 各 方 面 因 素 打 好 井 ， 在 设 计 阶 段 就 要 仔 细 考 虑 ． 8水 平 井 及 定 向 井 轨 违 剖 酉 优 选 涉 及 刊 较 复 杂 的 技 术 与 工 程 旅 工 经 验 ． 因 此 应 由 地 质 设 计 部 门 与 工 程 设 计 人 员 共 同 分 析 确 定 ， 不 宜 由 地 质 设 计 部 f 丁直 接 确 定 ．地 质 菠 计 的 任 务 是 定 出 靶 窗 位 置 及 相 关 地 层 的 详 细 地 质 变 料 ， 井 从 油 藏 工 程 角 度 对 井 喂 孰 迹 提 出 恰 当 的 要 求 ． 9 地 质 设 计 中 对 泥 浆 密 度 确 定 不 瞎 建 立 在 一 种 假 想 的 套 管 层 次 基 础 上 ， 而 应 培 各 地 层 能 承 受 的 泥 浆 密 度 范 禹 及 地 层 物 性 壹 料 ，由怙 井 设 计 人 员 根 据 怙 并 技 术 水 平 及 施 工 管 理 水 平 优 选 套 管 层 次 ． 当 然 。 从 油 囊 工 程 角 度 对 目 的 层 完 井 提 出要 求 是 必 须 的 ． f 本篇责任壕辑赵子仁1 I 1 9 9 5 一O 7 1 7 J ‘接●O 黄 。直 造 段 ’的 参 数 t 总 斜 探L B I ．I 总 水 早 位 移 s 】 S ’ 盖 垂 撵 H 一 柚 姗 墨 A 比 固3 4 认 下 部 擞 琦 许 耕 面 识 固 ● 直 造 曩 示 意 1浅 层 稠 油 水 平 井 井 身 结 } 茸设 计 在 工 程 许 可 条 件 下 ， 应 尽 量 下 人 大 尺 寸 完 井 管 柱 ， 便 于 热 采 ． 2井 身 嗣 面 和 井 身 结 } 茸设 计 要 有 利 于 使 用 现 有 设 备 、仪 器 快 速 安 全 怙 井 ，形 成 稳 定 井 眼 ． 3一 开 井 段 设 计 成 有 一 定 倾 角 的 斜 直 井 段 。可 降 低 造 斜 曲 率 。 是 怙 中 半 径 水 平 井 开 发 谤 层 羁 油 的 可 行 方 法 ． 1羁 油 水 平 井 造 斜 率 设 计 不 宜 过 高 ，剖 面 设 计 应 有 切 线 段 ．为 怙 井 施 工 留 有 谓 节 余 地 ． 提 高 中 靶 精 度 ． f 本篇责任踌辑黄旭虹] l 1 9 9 5 一 O 7 0 9 】 维普资讯