文92-平2超薄油藏深层水平井钻井技术.pdf

2 9 2 石油天然气学报 江汉石 油学 院学报 2 0 0 9 年 4 月第 3 1 卷第 2 期 J o u r n a l o f Oi l a n d G a s T e c h n o l o g y J ． J p I A p t , 2 0 0 9 V o 1 ． 3 1 N o ． 2 文 9 2一 平 2超 薄油藏深层水 平井钻 井技术 赵润琦 ，周 健 ，刘怀 刚 中原石油勘探局钻井二公司， 河南濮阳4 5 7 0 0 1 [ 摘要]文 9 2 一 平 2井是部署在 中原油田文东地 区的一口超薄油藏深层水平井，因中原断块油气藏的地质 特性，钻 井面临超 薄油藏 厚度 l m，靶窗上 下浮动 0 ． 5 m水 平井 准确确 定其深度 和精确 穿行其 间的工 艺难点，通过在文 9 2 一 平 2井上综合应用导 眼轨迹 控制技 术、侧钻 工艺、增斜 段 2 7 7 0 ～3 1 4 0 m 轨迹控 制技术 、水平 段轨 迹控制技术、井眼净化工艺技术和 完 井固井 技术 ，探 索 出 了超 薄油藏深 层水平 井综合 配套技术 。 [ 关键词 ]水平井 ；钻井 ；轨迹控制 ；井眼净化；超薄油藏 ；中原油 田 [ 中图分类号]TE 2 4 3 [ 文献标识码]A [ 文章编号]1 0 0 0 9 7 5 2 2 0 0 9 0 2 0 2 9 2 0 3 超薄油藏深层水平井是老油 田挖掘剩余油藏 、深度开发储层的有效途径 。对于中原这个断块油气田 来讲 ，超 薄油藏 深层 水平 井 钻井 面临着 准确 确定超 薄 油藏深 度 和精确 穿行 其 间的工 艺难 点 ，以及 深层 水 平井段 安全 钻井 的配套工 艺 难点 。 文 9 2 一 平 2井 位 于东濮 凹陷 中央 隆起 带 中部文 留构造 文 1 1 0东块 ，地层 倾 向 1 2 0 。 ，地 层 倾 角 1 O ～ 2 O 。 ，原始地 温 梯度 3 ． 7 ℃／ 1 0 0 m，主要开 发文 l 1 O东块 沙三 上亚段 8 砂 组 1小层 2号 砂 体油 藏 ，油 层 厚 度 l m 左右 ，储层 为 夹 于深 灰 色泥 岩 、油 页 岩 之 间 的灰 白色 粉 砂 岩 。该 井 于 2 0 0 8年 3月 2 9 日开 钻 ， 2 0 0 8年 8月 5日完 钻 ，完 钻 井 深 3 5 8 4 m，水 平 位 移 5 6 8 ． 7 0 m，最 大 井 斜 角 9 1 ． 9 3 。 ，闭合 方 位 3 2 ． 2 3 。 ， 储层穿行 3 0 5 m 3 2 7 9 3 5 8 4 m ，水平段长度 2 8 4 m 3 3 0 0 m／ 8 6。 ～3 5 8 4 m／ 9 1 ． 8 。 ，电测解释钻穿油层 2 2 3 ． 3 m。通过 在文 9 2 一 平 2井上 综合应 用 导眼轨 迹控 制技 术 、侧钻 工艺 技术 、增斜 段 轨迹 控 制 技术 、水 平段轨迹控制技术 、水平井井眼净化技术 、水平井完井固井技术等工艺技术 ，探索出了超薄油藏深层水 平井综合配套技术 。 1 超薄油藏深层水平井钻井技术难点 超薄油藏深层水平井钻井技术存在的难点如下①二开导眼采用两种井眼结构 ，且井又深 导眼井 深 3 2 8 3 m ，大小井眼过渡段易形成砂桥，威胁井下安全。②油层薄。厚度只有 l m，且 中间有薄泥岩夹 层。靶窗小，上下浮动范围只有 0 ． 5 m。储层倾 角变化 的不可预知性加大 了钻具在储层 中穿行 的难度。 ③地质不确定性程度大 ，实钻中需不断调整垂深来追踪油层 ，井眼轨迹控制难度大 ，同时严重的波浪形 井眼轨迹严重威胁井下安全 。④ 目的层垂深 3 1 6 0 ． 8 m，温度高达 1 1 7 ℃，对钻井液及工具仪器的抗温性 能提出要求 ；地层压力系数 1 ． 3 O ，因沙三上亚段地层垮塌严重 ，钻井液密度将提至 1 ． 5 9 ～1 ． 6 0 g ／ c m。 ， 压差大，易粘卡 。⑤定向钻具 、定 向仪器循环压耗大 ，泵压高 ，限制 了钻进排量，最高达 2 5 L ／ s ，井斜 4 O 。 井段易形成岩屑床 ，井眼清洁差 ，定向施工困难。 2 超薄油藏深层水平井钻井技术 2 ． 1 导 眼轨 迹控 制技 术 由于邻井资料少 ，目的层薄，地质不确定性程度高 ，为确定储层深度 ，根据水平井设计方位确定先 期导眼定 向方位 ，再根据导眼录井资料修正储层深度。 [ 收稿日期]2 0 0 9 一 o 1 1 o [ 作者简介]赵润琦 1 9 7 1 一 ，男 ，2 0 0 5 年大学毕业 ，硕士 ，工程师 。现主要从事钻井工程方 面的工作 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3 1卷第 2 期 赵润琦等文 9 2 一 平 2 超薄油藏深层水平井钻井技术 导眼井深 3 2 8 3 m，靶 区半径≤ 1 0 m，闭合 方位 3 5 ． 3 6 。 水平 井眼 闭合 方位 3 2 ． 9 。 ，闭合 距 2 9 0 m 水 平井 眼 A 靶 闭合距 2 9 9 ． 7 3 m 。 采用钟摆钻具 结构 3 l 1 ． 1 5 mmG Al 1 4型钻头 2 0 3 ． 2 ram 钻铤 2根 3 1 0 mm 扶 正器 2 0 3 ． 2 ram钻铤 4根 j 2 『 1 7 7 ． 8 ram钻铤 9根 1 2 7 mm 钻杆钻进。 上部井 段严 格井 身 质量 控制 ，地层 交界 面、整个 馆 陶组全 部 吊打 ，无线 随 钻监 控 。钻 至井 深 2 2 9 5 m，井斜控制在 l 。 以内，水平位移 5 ． 8 7 m。为下部水平井段的钻进奠定基础。 为加快 钻 进 速 度 ， 降 低 成 本 ，改 用 2 1 5 ． 9 mm 钻 头 钻 下 部 导 眼。 下 人 导 向 钻 具 组 合 j 2 『 2 1 5 ． 9 mmP D C钻头 1 6 5 mm 螺 杆 1 ． 2 5 。 j 2 『 1 5 8 ． 7 5 mm 无 磁 钻铤 1根 1 7 8 ． 7 5 ram 钻 铤 2根十 1 2 7 ram加重钻杆 1 5根j 2 『 1 2 7 mm钻杆 。此时井底井斜 3 ． 5 。 ，方位 2 9 0 。 ，控制磁性工具 面 在 3 0 4 0 。 范围。采用导向增斜与复合钻进 自然增斜相结合方式钻进至导眼设计井深 3 2 8 3 m。 根据导眼测井解释 ，储层垂深 比设 计上提 4 m，并且储层存在 0 ． 7 。 倾角 ，对靶 区进行 了第一 次修 改 ，修正 情况 及 实钻 中靶 情 况见表 1 。 表 1 靶 区设计修正情 况及实钻 中靶情 况 2 ． 2侧钻 工 艺 水泥封填导眼 2 5 5 0 3 2 8 3 m井段 ，探水泥面至 2 5 7 0 m。侧钻钻具结构 3 1 l mmAG5 2 6 Z型 P DC 钻头5 L Z 1 9 7螺杆 1 ． O 。 单弯双扶 2 0 3 mm 无磁钻铤 1根 j 2 『 2 0 3 mm钻铤 2根 j 2 『 1 2 7 mm 加重钻杆 l 5根 十 1 2 7 mm 钻杆。控制钻时 l 2 O ～ 1 5 0 mi n ／ m，钻压 l O ～2 0 k N，2 6 2 9 m 侧 出，复合 钻 进至 2 7 7 0 m 井斜 2 ． 5 3 。 ，方位 8 3 ． 8 。 。 2 ． 3 增斜 段 2 7 7 0 3 1 4 0 m轨迹 控制 技术 下人定向钻具 j 2 『 3 1 l mmAG5 2 6 Z型 P D C钻头 5 L Z 1 9 7 螺杆 1 ． 5 。 单弯双扶 2 0 3 mm无磁钻 铤1 根 2 0 3 mm钻铤2根 1 2 7 ram加重钻杆 1 5根 1 2 7 mm 钻杆 。控制磁性工具面 1 O ～ 2 O 。 ，扭方位附带增斜 。定向至 2 8 4 5 m，摆正方位增斜钻进 。采取导 向增斜与复合钻进 自然增斜相结合 方式，适时调整高边工具面控制方位变化 。钻至 3 1 4 0 m设计井深 ，井斜 5 2 。 ，方位 3 6 。 ，达到设计方位 3 2 ．9 3 。 。 2 ． 4 水 平段 轨迹 控 制技 术 充分利用 L WD地质导向测量仪器测井 曲线 、井 眼轨迹软件计算 ，结合综合 录井 曲线及岩样变化 ， 认真分析对比邻井 资料 ，并及 时测算储层倾角 变化 ，适时调控井 眼轨迹 ，实现超薄储层 的精准穿行 。 3 1 4 5 m开始定向，附带扭方位 ，高边工具 面～2 O 。 至 一3 0 。 ，钻压 2 0 3 0 k N，逐 步加至 6 O ～l O O k N，泵 压 1 9 MP a ，排量 2 4 L ／ s ，钻至 3 2 7 0 m，井斜角达 到 8 1 ． 2 。 ，方位左调至 3 1 ． 1 。 ，钻具增斜率 2 4 。 ／ 1 0 0 m。 距 A靶垂深 5 m，为准确确定储层深度 ，进行 中间对 比电测。电测结果显示储层较设计 垂深上提 2 m， 并且储层倾角达 1 ． 2 。 左 右，为此对 靶 区进行 了第二 次修正 。由于距储 层垂深有 限，将 工具 面调整至 O 。 全力增斜 ，增斜中垂深已钻穿至储层下部 ，将井斜上翘至大于 9 0 。 追踪储层 。由于储层倾角变化 的 不可预知性 ，井斜达到 9 1 ． 9 3 。 钻遇储层 ，又调整高边工具面 1 8 0 。 降斜 ，降斜 中过薄 的储层使钻头洞 穿于储层上部 。当井斜降至 8 4 ． 5 9 。 重新钻遇储层，调整高边工具面至 O 。 增斜 ，井斜 8 7 。 后采用复合钻 进，顺应地层倾角 ，穿行于储层 中。钻 至井深 3 5 8 4 m，出现泥岩地层 ，从 3 2 7 9 m 进入储层至 3 5 8 4 m， 储层段达到设计要求，电测解释结果，共钻穿油层 2 2 3 ． 3 m。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 石油天然气学报 江汉石油学院学报 2 0 0 9年 4月 2 ． 5井 眼净化 工 艺技术 井眼净 化 问题是 深 层水 平井 安全施 工 的关键 环 节 ，井斜 4 0 。 井段 易 形成 岩 屑床 ，增 大 钻具 的扭 矩 和 井下摩 阻 ，增 大环 空压 耗 ，易引 发井漏 ，起 下钻 困难 ，威胁 井 下安全 。深层水 平井 井 眼净化 工艺 技术 要 点是 ①定期进行短起下清砂 ，做到长起短起相结合 ，重点井段多拉划眼相结合，适 当的正 、倒划眼短 起下钻等方式 ，便于清除钻屑。②钻进水平井段时，稳斜钻进依照井下钻具的特点 ，采取复合钻进与导 向钻进 相结合 的方式 。适 当提 高钻 具旋转 速度 ，搅 动 出水平 井 眼低边 存在 的岩 屑床 和滞 流 区内沉 积 的钻 屑，便于泥浆 的携带 。每钻进半根到一根钻杆 ，依靠顶驱优势正、倒划 眼 1 ～2遍，以利于清砂和疏散 钻屑。③钻井液在满足井下要求前提下 ，粘切适 中，不宜过高，以降低井漏几率和过厚钻井液滞流层。 可定期配注高粘度段塞液清洁井眼。 2 ． 6完 井 固井技 术 1 准备。下套管前认真通井，对重点井段进行正、倒划眼操作 ，并大排量洗井 ，充分破坏清除岩 屑床 ，短起 下拉 井壁 ，观察 井 眼畅通 程度 ，讲求 通井 质量 ，裸 眼段 用抗 高温 、低失 水 、高粘 切 、高润 滑 性 的封闭液 充填 ，确 保 下套 管安 全 。 2 套管串。结构引鞋割缝管 1 5 4 m盲板 2 4 3 0 m 短套管裸眼封隔器短套管 裸 眼封隔器长套管十分级箍 3 4 0 0 m长套管浮箍短套管浮箍套管串悬挂器 2 8 0 0 m 送人工具。套管串各附件两端都加双弓弹性扶正器，使其居 中，浮箍 以上裸眼段管串每四根套管一只， 技术套管重合段每根一只刚性扶正器，保证管串的有效支撑并居 中。割缝管前端安装 圆弧生铁引鞋，减 少套管推进时的阻力 ；浮箍采用弹力式 自动回压阀，防止水平段水泥浆倒流。 3 水泥浆体系。采用嘉华 G级水泥，加人分散剂 、降失水剂、稳定剂、早强剂 、消泡剂等。 水 泥浆 配方 0 ． 5 US Z 6 ． 0 M一 8 9 L1 ． 2 稳 定剂 十0 ． 5 M一 6 1 L或 1 ． 0 C a C 1 2 0 ． 2 oAG6 0 3 。 水泥浆性能 稠化时间分别为 2 0 5 mi n和 9 0 mi n的双凝水泥浆 ，失水量 6 0 ml ，析水为 0 。 很好地解决了水平井水泥浆析水上移水窜及失水过大造成颗粒分层沉降引起的窜槽问题 ，改善了水 泥环质量 。 4 压塞液 。利用漂浮固井理论 ，用 6 m。 压塞液充满裸眼段管串内，增大管串内外液体密度差，使 水平段套管产生一定 的上浮力，减轻扶正器负荷 ，以便提高套管居 中度及封固质量 。 5 尾管固井测声幅后 ，下入铣锥 ，清除回接管内壁可能粘附的水泥 ，确保 回接插头与 回接管之间 的可靠密封 。准确丈量并计算 回接管串中各套管及附件的长度 ，做到回接管固井结束 ，下放管串套管头 坐挂的同时 ，回接插头正好能准确地插入回接管中 回接管长度 1 ． 2 0 m 。 6 回接管固井候凝 ，下人 1 1 8 mm钻头 ，利用原浆 ，钻穿盲板前各附件 内径中的胶塞、机构 、水 泥塞等 ，按要求对套管进行试压。试压结束 ，钻穿盲板 ，通井至井底循环出割缝管中泥浆，起钻完井。 3 几点认识 1 成熟的地质条件是水平井钻井成功的重要 因素。在邻井资料不多 ，储层超薄的情况下 ，本井采 用了钻定 向导眼确定储层深度 ，为准确跟踪储层奠定 了 良好 的基础 ，避免了邻井 曾出现 的盲 目追踪储 层 ，致使填井侧钻的被动局面 。 2 井眼净化是水平井安全施工的重要环节 ，水平井多种 因素造成 的压耗大 、泵压高、循环排量受 限 ，成为制约井眼净化的技术瓶颈，本井导向钻具与无线仪器产生的压降达 到了 8 ． 0 MP a ，大大限制 了 循环排量。加大技术套管下人深度 ，尽可能接近水平井段 ，减少和缩短不利井段的存在，对水平井段的 安全施工将起到积极的作用。 3 井眼轨迹控制能力和手段在超薄深层油藏水平井施工中发挥着重要作用。 4 利用漂浮 固井理论 ，采用压塞液充填定向段水平段管串内腔 ，形成密度差产生浮力，同时，套 管外加双弓弹性扶正器、刚性扶正器，保证了套管居 中度；通过优选水泥浆体系，大排量洗井和替浆 ， 保 障 了该 井 固井质 量 达到 了预期 效果 。 [ 编辑] 萧 雨 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m