优化钻井可减少短半径钻井时间.pdf

1 4 铷 ， 纯 龟 f 脊 优 化 钻 J l - ． n- - r ；r -4少 短 半 径 钻 J - l 一 时 间 Mi h 1 R ． F r e c h 等著 n， R 一 p Mi n a s油 田位 于 印 度 尼西 亚 S u ma t r a盆 地的 中部 ，是 东南 亚最 大的 油 田。产层 为 浅 层高渗 的 B e k a s a p砂岩。五个 明显 的砂层被 5 -- 5 0 f t 厚 的泥岩 沉积 分 隔。采 用大 容量 电潜 泵 ES P 对 单砂 层 进行 台采 和 举 升。 1 9 9 3 年 ，开始实施 大面 积 注水项 目。为 了提高最 终采收 率 ，决 定利 用 水 平 井提 高波 及 效 率 ， 减少 水锥进 。在该油 田共 钻水平井 2 2口，其 中 1 2口采用老井侧钻 ，每 6口为一 组。 第 一组侧 钻 为了避 免使 用各 种 尺寸 的磨铣 和 定 向工 具 ，只 把 下 7 套 管 的井 作 为 侧 钻 井 由于 E S P必 须安装在 离生产层 段尽可能近 的地方 ． Mi n a s 所 用的大外 径 、大容 量 E S P需 要 安 装 在 井 眼里套 管 出 口段 上部。 为 了保 证 E S P 上面存在充 足的动 液面 ，1 9 9 6年 初利 用短 半 径钻 井 系统 进行 丁第 一组侧 钻 。选 用 的铰接 短半径 马 达系 统 ，设 计 造斜 率 为 9 5～ 1 0 5 。 ／ 1 0 0 f t 。由于短半径 造斜段 不可能进 行 水力分 隔 ，套管 出口和 水平 段之 间必 须投有 含水层 存在 因为 下 部砂 岩 之 上 的 泥 岩厚 度 不足 ， 所 以全部 侧钻 都 针 对 B e k asa p层 撮 上 面 的 A 一 1砂 岩。基本 过 程是 段 铣 7 套 管 ，打水 泥塞 ，钻水泥 塞到 造斜 点 ，然 后采 用 铰接 马 达侧钻 。 1 ． 井眼准备 在钻机到位 之前 ，通 常采 用低 成本 的修 井机来准 备侧钻 的老 井 眼。所 有 的射孔 层段 挤入水 泥 废 弃 。进 行 水 泥 胶 结 测 井 CB L 来评价段铣层段的固井质量。A一1 砂岩顶部 二 赵 卫 红 朱德一校 之 上 至少 要 有 1 2 0 f t 长 的 注水 泥套 管 。如果 C B L表 明段铣层 段胶结 差 ，就要进 行挤水 泥 作业 对 A一1砂 岩和 或 其 上部 套 管 挤 水泥 后 ，修 井 机 钻 水 泥 段 至 砂 岩 顶 部 以下 1 0 0 f t ，给钻机提供一 个坚硬 的水 泥 底 以对 比 钻 杆测 量和 电缆测 量 循 环 清洗 井 ，并 用高 牯段塞 驱替 以驱 除水泥 屑 进 行伽 马 射线 测 井 和套 管接 箍定位 器测 量 ，以对 比水泥底 副 A l砂岩顶 面的深度。钻机到位后 ，仅用一 只 钻 头 就 能 钻 达 水 泥底 面 。 2． 磨铣作 业 套管出 口，用 段铣 替 代 开窗 磨 铣段 需 足够长 ，以便 MWD定 向传 感 器在 造 斜 过程 中进行 磁性 定 向。在起下 钻 过程 中，磨铣 段 提供 的大 出 口也能 把定 向工具 通过 的 风险降 至最 小 。使 用 了一 种 简 单 、有 效 的磨 铣 液 ， 屈服 点为 4 5 ～5 5 1 b f ／ f t 。一 台钻 机 用 泥浆 泵 可 以提供磨铣 工具 所要求 的最 大推 荐循环 速 度 ，但 仍需 备一 台辅助 泥浆 泵。 瞬时 磨铣 速 度超 过 1 2 f t ／ h r ，平 均 磨 铣 速 度 为 2． 9 f t ／ h r _ 这 6口井的平均磨铣 时间为 2 6 假。 3 ． 水 泥 塞 磨铣段 水 泥塞 需 长 4 0 0 f t 左 右 。使 用 了 一 种 古G 级 水 泥 和 分 散 剂 的 高 密 度 1 7． 5 1 b in／ g a 1 水泥 浆。仅 8 h后 ，水泥 浆抗 压强度就达 3 5 5 0 p s i ，2 4 h后 ，达 6 3 5 0 p s i 。钻 水泥塞 到造 斜点 ．磨 铣液 转变 为 打开 油层 钻 井 液。为 了保证 泥饼 的主要 成分是酸溶性 的 ， 打开油层 钻 井液里不能 添加 膨润土 。 4． 定 向作 业 用镶接马达钻造斜段和 水平段 。采用了 叼琳 维普资讯 t 5 实时 、定 向伽 马 泥 浆 脉 冲 遥 测 MWD 技 术 。 取消 了马达 调压 阀和 与 之联系 的万 向节 ，以 便在离钻 头最 近 的地 方 安装 定 向传 感 器 采 用 4 外径的马达所钻造斜段 和水平段 的井 眼都是 5 。如果 造斜率为 9 5 。 ／ 1 0 0 f t ，则必 须采用 小外径 、高强 度 、2 S一1 3 5钻 杆 ， 因为超过 了钻杆 的疲 劳 极 限，造斜段 的钻杆 就不允许旋转 。 1 造斜段 由于在短层 段井 斜 变化 大 ，需 要进 行 多 次测斜 。在最 初 的 2口井 里 ，马 达被 起 出好 几次 ，通过 MwD 工具 下 部 的定位 塞 ，使测 斜 比较接 近总 井深。 在所 有 的井 里 ，成 功钻 到 了 1 5 f t 的 目标 窗 口 这 6口井 的造 斜 段平 均钻时为 3 0 h 。 2 水 平 段 用于钻水平段 的铰接 稳 斜 马达产 生 的狗 腿严 重度 接近 1 4～1 5 ／ 1 0 0 fi。 由于钻 杆 在造 斜段 不 能旋 转 ，必 须 经 常 变换 工 具 面定 向 。 以避免钻 出 1 5 f t 的 目标 窗 口。从 而 形成 了一 个螺旋井 眼 ，增加 了阻力 ，降低 了给 钻 头旋 压的能力 。平均水平段 长度 为 5 8 2 f t ，最 长 的 水平段 8 3 9 f t 是 唯 一 由于 无 法 给 钻 头施 压 而 完钻的 。其它 的水 平段 都是 由于地理 因素而 完钻。水平段平 均钻进 时间是 4． 7 d 。 5 ． 完 井 Mi n a s 的砂岩致密 ，不需要进行防砂 。L 一 8 0 3 预穿孔和 或光油管下到水力坐 封／ 释放 封隔器上 在造斜 段通 过泥岩下人光 油管。如钻遇 泥岩 段 ，水 平 段需 要下人 预穿 孔油 管 如 水 平 段 没有 泥 岩 ，则 裸 眼完 井。 在替换 打 开油 层 钻井 液 之 前 ，下 入 3 衬 管 ，不需 冲洗 管 柱 所有 的 完井 过程均 无 事 故发生 。 第二组侧钻 1 9 9 7年初 ，开始进 行第 二组侧 钻 ，也是 从 7 “ 套管 侧 钻到 A一1砂岩 。第二 组侧 钻 沿 用了第一组的大部分程序，但在磨铣作业、 定 向方案和完弗措施方 面作 了改进 。 ‘ 1 ． 1 ．改进 的磨铣作 业 磨铣速 度和水 泥胶 结质量 之 间存 在 一种 相关关 系。第 一组侧钻 获得 的有 限资料表明 ， 胶结越差 ，磨 铣越容易 。进 行 C BL评 估磨 铣 段水 泥胶结情 况 ，该段 胶结质量 不需 要很 好 ， 有水 泥存 在 即 可 如该 段 存 在 未胶 结套 管 ， 则需进行 挤 水泥作 业 。挤 水 泥时 ，使 用 一种 低抗 压强度 、1 2 ． 5 1 b m／ g a l 的水 泥浆 。因第二 组侧 钻 进 行 了磨 铣 改 进 ，平 均 磨 铣 速 度 为 5 ． 3 f t ／ h r ，平均磨 铣 时 问为 1 3 h r 假 。 同第一 组相 比 ，磨铣 时问减少 了 1 3 h 。 2． 改进 的定 向钻井作业 造斜段设 计 变化 很大 。 因为所有 的侧 钻 都针对 A一1砂岩 ，其 上 部并 无 含 水层 ，不 需要 采用 6 0 f t 的短半 径 造斜 段 。设 计造 斜 率 降为 5 7 。 ／ 1 0 0 f t ，产 生一 个 半径 为 1 0 0 f t的造 斜段 。这种 长半 径 的造 斜段 允 许水 平段进 行 旋转钻 井。 1 造 斜段 定 向钻井承包 商使 用 了一 种 最 新开 发 的 新型短 半径 马达 系 统 代替 原 来 的铰 接 系 统 ， 该系统采 用带 可调外 壳 的钛 马达来 钻造斜段 。 最大 可调外壳 角度 为 4 时 ，理 论上 马达 产生 的造斜 率为 7 0 。 ／ l o o f t ，所 钻造斜 段 的半径 为 8 3 f t 。此外 ，由于 现 场 可 调 ，即使 在最 大 外 壳角度 4 。 的情 况 下 ，钛 外 壳 也 允 许 旋 转 钻 井 3 钛 马 达 已经 成 功 地 完 成 了现 场 测 试 ，但 为该项 目设计 的 4 马达还没 有进 行 过 现 场测 试 钻第 一口井 时 ，为了增 加钛 马 达 的外 壳 角度进行 了两 次起下 钻 。最 终调 整 到最大 外 壳 角度 4 。 ，产生的造斜 率是 5 5 ／ 1 0 0 f t 第一 口井 的造斜 段 钻 了 2 1 h 。钻 另外 四 口井 的造 斜段时 ，没 有要 求一次 起 下钻 以重新 调 整外 壳 。所有 的造 斜 段要 以短切线 进 入 目标 窗 口 井 内，使用 铰接 马达 ，造斜 段 的造 斜率 与 钻 压和 循 环 速 度 有 关 。造 斜 段 的 平 均 钻 时 为 2 0 h ， 比采用铰接系统 的第一组少 了 1 0 h 。 2 水平段 下转第 3 0页 维普资讯 国外钻井技术 第 1 4卷1 9 9 9卑第 4期 与先前重叠 ， 防止形 成岩屑床 。 通常 ．短起下 钻 划眼 与试 图彻 底井 眼净 化相伴 ，但两 者相 互独 立 。当需要 把沉 渣 向 上循环 时 1 当发现环空压力 在 B HA监 测增 加 时 2 当环空流速相对较低 时 3 当钻速 高时 4 当钻遇页岩时 5 钻进特 定长度井眼后 的周期 井段 6 在全 部起 出井 眼之前 用顶驱起下 钻过程 中的井 眼净化 允 许边 循环边运 动钻具约 9 0英 尺 而 CT在起下 过 程 中能 连续循环 不 是总 能意识 到 的好 处 。 起钻时能循 环好处 很 大 ，因为 当起 下 一趟钻 时 ，缩 短 了停 止循 环总 时 间，也允许 快 速起 钻 ，因为替换 了起 出钻具 的空 间 不 具 备这 个要点 ．高速 起 钻引起 抽 吸 特 别在 致 密地 层 和井涌 。起钻 速度 要与 泵排 量相 匹 配并 保持井 的稳 定状 态。注 意 泵 排 量 不 能 过 高 ， 以避免损害泥饼 。 【 钻井 中 ，即使 在并 眼 条件 循 环 ／ 短 起下钻划眼上花费大量时间，比旋转钻井 的时间小 得 多。 对 于 C T，很 少需 要 循 环 沉 渣 ，因为 在起 下 钻 时 能保 持循 环。C T 短 起 下钻 划眼代替 了旋转 钻 井 中钻 柱带 动旋 转钻 头的机械搅 动 。 下钻时希望 得 到更高 环 空流 速 。不 过在 致密 地层 起 钻 的作用相 反 ，体积 替换 的综 台 作用进人井 眼 ，流 速能 引起 高井 筒 压力 和地 层 损 害 译 自 I AD c／ S P E 3 9 3 0 0 上接第 l 5 页1 水平段采用 了一种 普通 的外壳 可调 的转 向马达 在大部分钻井时间里马达 可 旋转 。 水平段 能够旋 转是 一大优 点 ，因为 在枯 竭 的 Mi n a s 油藏 滑 动 可能 是 非 常 困难 的。 常规 做 法是 钻水 平段 时 ，采 用钛 马达 以旋 转方 式 钻足够 的水平井 底 口袋 ，以使普通 马达处 于 一 个相对 垂直 的并 眼 。可转 向 马达容 易 固定 在砂岩里 1 5 { t 的 目标 窗 口。第 二组 侧钻 井 水 平段 的 平 均 长度 为 1 0 1 5 f t ．晟 长 为 1 1 2 9 f t 。 所有 的水 平段 均是 由于 地质原 因而停 钻。 由 于旋转钻 井 大大 降 低 了水平 段 的轴 向阻 力 ， 所以如果 需要 还 可以钻 较 长的水 平段 。水平 段 的平 均钻 进时间是 1 7 d，比采 用铰接 系统 的第一组少 了 3 d 。 3． 改进 的完井措 施 在第一 口井下人 3 衬管之前 ，决定 用 完井液替换打 开油 层钻井液 在替换过 程 中， 尽管部分 返 出液会 漏失 ，但 下 衬管 时 不会 产 生任何 问题。在 后 的钻井 作业 中采用 该方 法 消除 了连续油管排液 的需 要。 结论 1 ． 利 用修 井机留下 的硬水 泥井底 以校 正 钻杆测 量和 电缆测 量 ，免 除 了采 用现场 钻 机 进 行对 比测井的需要 。 2 ．由这 些 钻 井 项 目获得 的 有 限资 料 表 明 ，磨铣 速度可 能受套 管处水 泥抗 压 强度 和 质量有关 。 3 采用 G级 水泥和分散剂 配方的高密 度 1 1 7 5 [ b m／ g a 1 低水 固 比的水泥 浆能 形成 一 个简单而有效 的侧 钻水 泥塞。 译 自 3 P T S E P T E MB E R 1 9 9 8 维普资讯