英买7区块盐下水平井钻井技术.pdf

1 4 - 钻 采 工 艺 DRI LUNG ＆ P R0DUC 1 1 ON T ECHNOL OGY 2 0 0 9年 3月 Ma r c h 2 0 0 9 英买 7区块盐 下水平井钻 井技术 李 宁 ， 黄根炉 ， 柳汉明。 1中国石油塔里木油田公司西气东输建设项 目经理部 2中国石油大学石油工程学院 3川 庆钻探 川 西钻探 公 司 李宁等．英买7区块盐下水平井钻井技术． 钻采工艺 ， 2 0 0 9， 3 2 2 1 41 6 摘要 针对英 买7地 区已经完成 的四 口水平井， 对该地 区水平井钻井的难 点进行 了分析 ， 在 此基础上 ， 从 井 身结构设计、 井身剖面设计、 钻头设计和钻井液设计等四方面进行了经验总结， 提炼出了包括用 0 1 3 9 ． 7钻杆代替 0 1 2 7钻杆、 复合套管柱下入前采用刚性逐 渐增强的钻具组合通井等六项英 买力水平井施工 的主要技 术措施 ， 对今 后该地区的水平井钻井工作具有重要的指导意义。对进一步降低英买力水平井钻井综合费用的技术措施进行 了 分析 ， 并就英买力盐下水平井钻井的下一步 工作提 出了建议 。 关键词 英 买力；水平井；盐膏层 ； 钻 井技术 中圈分类号 T E 2 4 3 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 6 7 6 8 X 2 0 0 9 0 20 0 1 4 0 3 塔里木油田目前在英买力地区完成了多 口水平 井 ， 其中英买 7区块是钻井难度最大 ， 通过技术研究 与攻关 ， 目前已经完钻 4口水平井 ， 均位于塔里木油 田塔北隆起 Y M 7断裂构造带 Y M 71 9号构造东高 点东端的 Y M7凝析气 田。该 区块 目的层 为下第三 系底砂岩段 ， 盖层 为石膏层 、 膏泥层和纯盐层互层 ， 油气藏类型为带油环的层状边水凝析气藏。 一 、英买 7区块水平井钻 井的主要难点 1 ． 造斜点深 ， 定向造斜难度大 由于 YM 7凝析气藏 的 目的层为下第三系底砂 岩段 ， 埋深在 4 7 0 0 m左右 ， 为了减少定 向钻进段的 长度 ， 造斜点深度必须尽可能向下。造斜点深度的 增大带来的突出问题是定 向造斜 困难 ， 工具面不易 摆放且不稳 。 2 ． 中靶精度要求高 英买力水平井的靶半高一般为 1 m， 靶半宽一 般为 1 0 m， 比一般水平井要求的中靶精度高， 因此 施工难 度 大 。 3 ． 在 0 3 1 1 ． 2大井眼盐膏层 中进行造斜和增斜 在 目的油气层 的上方有一段近 3 0 0 m 的盐 膏 层 ， 目的层和盐膏层底垂距仅 3 0 m左右 ， 目前 中半 径水平井最小造斜半径也超过 8 5 m， 因此必须要在 盐膏层 中进行造斜 和增斜。同时 ， 考虑到穿过盐膏 层后是低压易漏的细砂岩地层 ， 需要换成低密度钻 井液 ， 因此 ， 需要及时下套管封固盐膏层。为了减少 一 层套管 ， 就要求 0 3 1 1 ． 2井眼穿过盐膏层。 4 ． 将 0 2 7 3 ． 0 5高刚性、 厚壁套管下入 0 3 1 1 ． 2弯 曲 井眼盐膏层段 由于盐膏层段的外挤力非常大， Y M 7一H1井就 因 4 6 2 7 ． 7～ 4 6 2 9 ． 7 m处的套管变形而提前完钻 ， 之后的几 口井 因为在盐膏层段使用 了 0 2 7 3 ． 0 5厚 壁套管 ， 基本解决了套管被挤变形的问题 。但 由于 0 2 7 3 ． 0 5套管壁厚达到 2 6 ． 2 4 m m， 刚度很大 ， 将其下 人 0 3 1 1 ． 2弯 曲井眼中 ， 因为间隙小和井 眼弯 曲的 关系 ， 卡钻的风险很大 ， 其顺利下人问题是一个 巨大 的挑战。 5 ． 不同压力系统不同类型的地层共存同一裸眼段 二开井段是该井的施工难点 ， 该井段裸眼长约 3 2 0 0 I n 左右 ， 自上而下会钻遇高压盐水层 、 易坍塌 层、 盐膏层和低压易漏层 ， 经常会出现缩径、 卡钻、 井 漏、 盐侵等复杂情况， 对钻井液的性能要求较高。 6 ． 康村组和吉迪克组褐灰色泥岩钻进过程中的剥落 掉块问题 康村组和吉迪克组褐灰色泥岩钻进过程中的剥 落掉块严重， 在定向钻进过程中掉块频繁 ， 造成经常 性蹩泵 、 上提遇卡等复杂情况 ， 钻头断齿严重 ， 机械 钻速低 ， 钻头利用率低 。 收稿 日期 2 0 0 81 21 2 作者简介 李宁 1 9 7 0一 ， 1 9 9 4年毕业于华东石油大学 ， 现从事气 田钻井工程工作 。地址 8 4 1 0 0 0 新疆库 尔勒塔 里木油 田公司西气东 输气田建设项 目经理部 ， 电话 0 9 9 62 1 7 3 3 4 5 ， Em a i l 1 n 7 0 6 r i p ． s i n a ． c o rn 第 3 2卷第2期 V o l J 3 2 No ． 2 钻 采 工 艺 D R I L L I N G＆ P R O D U C T I O N T E C HN O L O G Y 1 5 二、 英买7区块水平井钻井设计主要经验 1 ． 井身结构设计方面 根据井身结构设计的原则和 01 3 9 ． 7完井管柱 要求， 英买 力水 平井 宜采用 三层 套 管井 身结构 ， 0 3 3 9 ． 7表层套管下至 1 5 0 0 m左右， 封 固上部流沙 层和松软地层 ； 技术套管下至盐膏层底部膏泥岩地 层 ， 采用复合套管柱结构 ， 盐膏层段使用厚壁套 管 外径 2 7 3 ． 0 5 m m、 壁厚 2 6 ． 2 4 m m ， 避免石膏层造 成套管变形 ， 其它井段使用普通常用套管； 油层套管 也采用复合套管柱结构 ， 油层 以上使用 0 1 7 7 ． 8套 管封固， 油层段使用 l 3 9 ． 7套管和筛管。 2 ． 井身 剖面设计 方面 由于英买力水平井 中靶精度较高 ， 为了减小轨 迹控制的难度 ， 采取先钻导眼 ， 确定油气水层位置后 再 回填侧钻的方式完成水平段的施工 ， 因此 ， 英买力 水平井剖面包括导眼和水平段两部分。导眼部分设 计剖面类型为“ 直 一增 一增 一稳 ” 型， 要求通过两次 增斜使井斜达到 5 O 。 一 7 5 。 ， 然后稳斜探油气水层位 置； 水平段部分设计剖面类型为“ 直 一 增 一增 一平” 型， 在导眼探明油气水层位置后 ， 经过计算分析 ， 确 定回填段的长度 ， 然后侧钻并增斜至水平 。 3 ． 钻头设计方面 根据该地 区施工经验 ， 使用效果较好 的钻头有 二开直井段使用 的 0 3 1 1 ． 2 P D C钻头 MS 1 9 5 2 S S ， 定 向造斜段使用的 0 3 1 1 ． 2牙轮钻头 H J 5 l 7 G和三开 水平段使用的 0 2 1 5 ． 9牙轮钻头 H J 5 1 7 G。因此 ， 在 钻头设计时可以优先考虑使用上述钻头。 4 ． 钻井液设计方面 一 开使用聚合物钻井液体系， 密度控制在 1 ． 1 5 1 ． 2 0 g ／ c m 之间。二开在一开聚合物钻井液基础 上 ， 增加大分子用量 ， 适 当加入 清洁剂和润滑剂， 以 解决大段泥岩水化膨胀缩径问题； 康村组 、 吉迪克组 的褐灰色泥岩极易剥落垮塌， 应提前加足沥青类 防 塌剂 ， 并逐步将钻井液转化为聚磺钻井液体系， 同时 将钻井液密度提高到 1 ． 6 g ／ c m ； 进入盐膏层前 ， 将 钻井液转化为盐水磺化体系， 要求 c l 一 含量不小于 1 3 0 0 0 0 m g ／ L 、 H P H T滤失量小于 7 ml ， 并将密度提 高到 1 ． 8 g ／ c m 。三开要保证钻井液低黏低切 ， 密度 控 制在 1 ． 2～1 ． 3 g ／ c m 之间 。 三、 英买 7区块水平井 施工主要技术措施 1 ． 二开增斜段动力钻具以2 ． 2 5 。 单弯螺杆钻具为主 在英买力地区水平井增斜段施工过程中， 存在 造斜率失常偏低 的情况 ， 究其原因 ， 主要有两点 一 是二开增斜段是 0 3 1 1 ． 2的大井眼 ， 滑动钻进方式 下机械钻速很低， 不利于工具造斜能力的发挥； 二是 由于井眼较大且处在盐膏层段 ， 需要频繁地活动钻 具 ， 工具面极不稳定 ， 一定程度上也是导致工具造斜 率偏离正常值的原因。在初期采用 1 ． 7 5 。 单弯螺杆 钻具不能解决 问题 的情况下 ， 使用 2 ． 2 5 。 单弯螺杆 钻具满足了井眼轨迹控制的要求。 2 ． 用 0 1 3 9 ． 7钻杆代替 0 1 2 7钻杆减小流动阻力 在 0 3 1 1 。 2的大井 眼中滑动钻进 ， 需要较 大的 排量保证动力钻具 的额定功率和满足环空携 岩要 求 ， 由于造斜点较深 ， 井眼较长 ， 普通 0 1 2 7钻杆流 动阻力大， 限制 了高排量的使用， 使得滑动钻进过程 中机械钻速极低， 遇阻、 遇卡频繁 ， 后将 1 2 7钻杆换 为 0 1 3 9 ． 7 钻杆后基本解决了排量小带来的问题。 3 ． 复合套管柱下入前采用刚性逐渐增强的钻具组合 通 井 由于英买力地 区油气层上面是大段岩膏层 ， 前 期 Y M 7一H1 井施工过程中曾发生普通套管被挤扁 的情况 ， 后期井采用厚壁套管基本解决了套管挤扁 的问题 ， 但 由于厚壁套管刚性大且相应的外径也大 ， 给套管下入增加了巨大的风险 ， 为此 ， 在英买力水平 井施工过程中总结出了一套行之有效的方法， 即从 单扶到双扶再到三扶反复地通井 ， 慢慢地将钻铤从 1根增到 4根 ， 在遇阻井段反复正划眼 、 倒划眼 ， 克 服了复杂井段的起下问题 ， 人为地扩大井径并消除 定向井施工中产生的软硬交结的台阶， 使得厚壁套 管都能顺利下人到预定位置 。 4 ． 配备顶部驱动系统 英买力地 区盐下超深水平井综合施工难度极 大， 存在着深造斜点造斜 、 大尺寸井眼中滑动钻进 、 岩膏层段缩径阻卡等许多问题 ， 潜在风险很大， 对钻 机的储备能力要求很高， 通过配备顶部驱动系统 ， 可 以有效降低施工难度 ， 节省时间， 确保钻井施工的安 全顺利进行。 5 ． 盐膏层段钻进时要按一定的时间间隔及时活动钻 具和短起下钻 英买力水平井的最大施工难点是盐膏层段 的钻 进 ， 其主要问题是该井段的缩径遇阻 ， 通过制定合理 的划眼和活动钻具时间间隔， 配以短起下钻等措施 ， 可以有效防止缩径遇阻问题。 6 ． 坐 岗监测古近系底部细砂岩段地层漏失情况并及 时处 理 由于英买力地 区岩膏层下面是易漏失的细砂 岩 ， 当岩膏层钻穿后， 很容易发生井漏， 因此在岩膏 l 6 钻 采 工 艺 DRI L LI NG ＆ P RODUCT I ON TEC HNOL OG Y 2 0 0 9年 3月 Ma r c h 2 0 o 9 层段钻进时， 应切实加强地层对 比， 卡准地质层位 ， 同时必需加强 坐岗， 每隔 1 5～3 0 m i n测量一 次液 面， 随时监测井漏 的发生 ， 一旦发 现漏失 5 m 以上 或出口不返， 应立 即吊灌起至套管 内， 吊灌量为起出 钻具体积的 1 ． 5倍 。 四、 进一步降低英买力水平井 钻井综合费用技术措施分析 1 ． 取消斜导眼段以降低钻井成本 利用斜导眼段确定油气水层 的具体位置是英买 力水平井钻井设计 的重要经验和技术措施之一 ， 它 减小轨迹控制的难度 ， 提高中靶精度 ， 保证钻井的成 功。然而， 斜导眼段的钻进 、 回填和侧钻既费时， 又 费力 ， 占据 了一定的钻井成本。随着英买力地区水 平井钻井数量的增多， 在盐膏层段钻进 和轨迹控制 技术 日趋成熟， 对轨迹控制过程 中出现 的各种复杂 情况和问题的处 理能力有 了较 大程 度的提高。同 时， 胜利、 吉林 、 青海等油 田基于地质导向找油、 找气 技术的成功实施 ， 说明取消斜导眼段完全可 以利用 随钻测井数据及时发现油气层并进行井眼轨迹跟踪。 2 ． 充分利用复合钻进段的造斜能力提高造斜段的平 均机械钻速 英买力水 平井 需要在盐膏层 段进行造斜和增 斜 ， 通过滑动钻进和复合钻进方式来实现 ， 考虑到滑 动钻进方式的机械钻速明显低于复合钻进机 械钻 速 ， 若在钻具组合设计时适当加大动力钻具复合钻 进的造斜能力， 就会相应地增大复合钻进长度 ， 减小 滑动钻进的长度 ， 从而提高造斜段的平均机械钻速 。 3 ． 利用管柱下入模拟分析系统优化复合套管柱下入 通井 方案 采用刚性逐渐增强的钻具组合通井以解决复合 套管柱的下入问题也是英买力水平井钻井主要经验 和技术措施之一， 但 由于刚性不能一次调整过大使 得需要进行多次通井。可以建立管柱下入模拟分析 系统优化复合套管柱下入通井方案 ， 一方面可以将 由于刚性调整过快导致卡钻的可能性将至最低 ， 同 时在一定程度上可以减小通井 的次数 ， 从而降低风 险， 减少通井时间。 五 、 结论及建议 1 通过英买力地区四 口水平井 的施工 ， 摸索 总结 出了深层盐下水平井钻井设计主要经验和现场 施工主要技术措施 ， 对今后该地区的钻井工作具有 重要的指导意义。 2 英买力水平井钻井综合费用还有较大的降 低空间， 建议加大调研和研究力度 ， 在充分论证的基 础上 ， 优选出适合该地区的成熟配套技术 ， 进一步降 低钻井综合费用。 3 开展水平 井开发 Y M 7凝析气 田的效果评 价研究 ， 进行水平井井 眼轨迹在气层 中位置的优化 设计 ， 指导现场水平井轨迹控制 ， 提高开发效果。 参考文献 [ 1 ] 陈世春， 王树超 ， 张建春， 等． 盐下油层水平井钻井技术 [ J ] ． 石油钻采工艺， 2 0 0 8 ， 3 0 3 71 0 ． [ 2 ] 张国华． 塔河油田 Y T 2 6 H井水平井钻井技术[ J ] ． 钻 采工艺 ， 2 0 0 7 ， 2 9 5 ． [ 3 ] 唐向阳， 刘志伟． 水平井钻井的几个基本理论问题再探 讨[ J ] ． 钻采工艺， 2 0 0 8 ， 3 0 3 91 2 ． 编辑 黄晓川 上接第 1 0页 目 一 鉴 剖 {匪 位移 m 1 0 o o 5 0 0’ ● - 东西坐标 m 图1桩斜 1 4 6 井身轨迹垂直和水平投影图 五、 认识 与建议 1 浅地层 、 大井 眼造斜 需要选用适 当的钻具 组合及动力钻具 ， 以满足增斜的需要。在造斜率低 的情况下 ， 可采用低排量大钻压的方法 ， 但使用这种 方式时应注意携砂问题 。 2 浅地层造斜要充分关注地层 防塌及易出键 槽等问题 ， 解决这个问题 的有效方法是首先要调整 好钻井液性能 ， 其次在起 下钻过程 中严格按照操作 规程 ， 防止抽汲及憋漏等事故 的发生。 3 需要进一步优化井身轨道 剖面设计 ， 建立 适合现场应用的大位移 、 高摩阻 、 大扭矩计算软件， 是 目前亟待解决的问题 。 编辑 黄晓川】