半潜式钻井平台水平井裸眼侧钻技术.pdf

第 3 6卷 第 3期 2 0 1 4年 5月 石 油 钻 采 工 艺 0I L DRI L LI NG PRODUCTI ON TECHN0L0GY V0 1 ． 36 NO ． 3 Ma v 2 01 4 文章编号1 0 0 07 3 9 3 2 0 1 4 0 30 0 2 00 3 d o i 1 0 ． 1 3 6 3 9 ／ j ．o d p t ． 2 0 1 4 ． 0 3 ． 0 0 5 半潜 式钻 井平台水 平井裸 眼侧钻技术 罗 鸣 顾 纯巍 杜 威 中海石油 中国 有限公司湛江分公 司， 广东湛江5 2 4 0 5 7 引用格式 罗鸣， 顾纯巍， 杜威 ． 半潜式钻井平台水平井裸眼侧钻技术 [ J ]． 石油钻采工艺， 2 0 1 4 ， 3 6 3 2 0 2 2 ． 摘要注水泥塞侧钻是在原井眼一定位置注水泥填井， 再倒钻 出新井眼的钻井工艺。文昌某油田一 口水平开发井因 0 2 1 5 ． 9 mm 井眼钻遇 油层显 示不理想 ， 决定在裸 眼注水泥塞后进行侧钻 。为克服侧 钻点深 、 地层 强度 高、 半潜式平台升沉大等 难点， 采用了短保径、 强侧向攻击性能的 P DC钻头和P o w e r Dr i v e 旋转导向工具， 通过滑槽、 造台阶及控时钻进等技术措施控制 井眼轨迹， 利用岩屑录井和近钻头井斜等资料及时监控侧钻实施情况， 成功完成了侧钻作业。该侧钻井作业顺利， 轨迹平滑， 后 续防砂 筛管顺利下入 ， 为今后半潜式平 台水平 井侧 钻作业提供 了较好 的借 鉴经验 。 关键词半潜式钻井平台；注水泥塞；水平井；裸眼侧钻 中图分类号 T E 2 4 3 文献标识码 A Si de t r a c k i n g t e c hn o l o g y f o r h o r i z o n t a l o pe n h o l e o n s e mi - s ubme r s i bl e dr i l l i n g pl a t f o r m s L U O Mi n g ， G U C h u n w e i ， D U We i Z h a n j i a n gBr a n c h o fC NO0 c Z h a n j i a n g 5 2 4 0 5 7 ， C h i n a Ab s t r a c t S i d e t r a c k wi t h c e me n t p l u g i s a d r i l l i n g t e c h n o l o g y t h a t d i l l s a n e w we l l b o r e a f t e r p l a c e me n t o f c e me n t p l u g i n t h e o r i g i n a l o p e n h o l e ． Du e t o u n f a v o r a b l e o i 1 i n d i c a t i o n s o f t h e r e s e r v o i r e n c o u n t e r e d b y 02 1 5 ． 9 mi l l we l l b o r e ， a h o r i z o n t a l d e v e l o p me n t we l l l o c a t e d i n We n c h a n g Oi l fi e l d wa s s i d e t r a c k e d a f t e r p l a c i n g c e me n t p l u g i n t h e o p e n h o l e ． I n o r d e r t o o v e r c o me s u c h d i ffic u l t i e s s u c h a s l a r g e d e p t h o f s i d e t r a c k p o i n t ， h i g h f o r ma t i o n s t r e n g t h ， l arg e h e a v i n g o f s e mi s u b me r s i b l e d r i l l i n g p l a t f o r m， e t c ． ， t h i s s i d e t r a c k i n g o p e r a t i o n wa s s u c c e s s f u l l y c o mp l e t e d b y u s i n g s h o r t g a g e P DC b i t wi t h s t r o n g s i d e a t t a c k i n g a b i l i t y a n d r o t a t i n g s t e e r i n g t o o l P o we r Dr i v e t o d i l l t h e s i d e t r a c k h o l e ， u s i n g s l i d i n g g r o o v e ， c r e a t i n g s t e p s a n d c o n t r o l l e d d r i l l i n g t o c o n t r o l t h e w e l l t r a j e c t o r y , a n d u s i n g c u t t i n g s l o g g i n g a n d n e a r b i t i n c l i n a t i o n t o mo n i t o r t h e r e a l t i me s i d e t r a c k i n g j o b ． T h e s u c c e s s ful e x e c u t i o n o f t h i s s i d e tr a c k i n g j o b ， t h e s mo o t h we l l t r a j e c t o ry a n d t h e s u c c e s s f u l r u n i n g o f s u b s e q u e n t s a n d c o n t r o l s c r e e n s ， p r o v i d e u s e ful r e f e r e n c e s f o r t h e s i d e t r a c k i n g o p e r a t i o n s f o r h o r i z o n t a l o p e n h o l e f r o m s e mi s u b me r s i b l e dr i l l i n g p l a t f o r m i n t h e f u t u r e ． K e y wo r d s s e mi s u b me r s i b l e d r i l l i n g p l a t f o r m； c e me n t i n g p l u g ； h o r i z o n t a l we l l ； o p e n h o l e s i d e s t r a c k 文 昌油 田群位于 中国南海北部海域 ， 距 离海南 省文昌县 1 4 8 ～ 1 8 5 k m， 水深超过 1 2 0 1 T I ， 油田开发大 部分都是使用半潜式平台钻预钻井 ， 临时弃井后安 装导管架 ， 再利用修井机 回接完井 。文 昌某 油 田设 计 3口水平井开发古近系渐新统珠海组二段， 其中 一 口井因油层砂岩钻遇率低、 油层显示效果不佳 ， 决 定在该井水平段进行侧钻， 由于侧钻点较深， 地层强 度高， 而且半潜式平台存在升沉 ， 水平段侧钻作业存 在较大难度。 1 技术难点 侧钻井段老井井眼尺寸 0 2 1 5 ． 9 ml T l ， 井斜 8 6 ． 9 6 ～ 9 1 ． 5 2 。 。 上层 02 4 4 ． 4 8 ra i n技术套管下深 2 6 2 6 13 7 1 ， 在 该水平段侧钻面临以下难点 1 侧钻位置地层强度 较高 单轴抗压强度大于4 0 MP a ， 超过回填水泥塞 强度 2 5 MP a ； 2 由于是在水平段注水泥浆侧钻水 泥塞 ， 水泥浆容易混浆 ； 3 半潜式平 台受潮汐 、 海况 影响 ， 始终存在升沉 ， 会导致侧钻位置漂移 ； 4 国内 作者简介 罗鸣， 1 9 7 9 年生。 2 0 0 6 年毕业于中国石油大学 北京 油气井工程专业， 钻井工程师。电话 0 7 5 9 3 9 1 0 9 5 6 。 E - ma i l l u o mi n g 1 c nooc ． corn ． c n。 罗 鸣等 半潜式钻井平 台水平井裸眼侧钻技术 2 1 首 次使 用半潜式 钻井平 台进行水平井 眼侧钻作业 ， 相关技术还处 于探 索阶段 ， 技 术措施有效性 尚待验 证 ； 5 侧钻井是一 口难度较大的三维井 ， 井眼轨迹复 杂， 钻具摩阻大， 轨迹控制难度大 ⋯。 2 方案优选 2 ． 1 侧钻方式 常用侧钻方式分为套管斜向器侧钻和裸眼水泥 塞侧钻 2种方式 。套管斜 向器侧钻将裸 眼段用水泥 回填后在上层套管 内下斜 向器开窗侧钻 ， 侧钻成功 率高 ， 侧钻轨迹控制压力小 ， 但需要进行相关设备和 人员的准备与动员 ， 作业环节多 ， 时间长 ， 费用高 ， 对 后续 完井影 响大 J 。裸 眼水泥 塞侧钻在裸 眼段注 水泥塞进行侧钻， 虽存在诸多难点， 然而其工艺操作 简单 ， 不需要较大的钻完井设计调整 ， 费用也相对较 低 。由于是临时决定侧钻 ， 套管斜 向器等工具无法 及 时到位 ， 综合考虑工期 、 费用 、 采办等情况 ， 优先采 用裸眼水泥塞侧钻作业方式。 2 ． 2 定向井工具 侧钻井井眼轨迹复杂 ， 钻具摩阻大 ， 选择旋转导 向工具代替导向马达实施侧钻 ， 具有以下优点 1 导 向马达在钻具摩阻大时工具 面不稳定 ， 而旋转 导 向 侧向力不受钻具摩阻影响； 2 旋转钻进代替滑动钻 进 ， 有利 于防止钻具 黏卡 ， 保持井眼清洁 ； 3 旋 转导向近钻头测量工具可以实时传递近钻头井斜和 方位变化， 有利于对侧钳晴况的监测； 4 旋转导向工 具钻出的井眼更平滑， 有利于起下钻及后续完井筛 管的下入； 5 旋转导向实时近钻头伽马测井， 有利于 确保在油层 中钻进。 2 ． 3 钻头 侧钻井段地层 强度高 ， 选择短接头 、 短保径 、 刀 翼短抛物线的O1 9 m m齿 5 刀翼 P D C钻头， 确保钻 头有较强 的侧 向切削力 ；同时刀翼微螺旋 ， 能更好 地配合旋转导向 ， 保持钻具的稳定性 。 2 ． 4 侧钻点 选择合适 的侧钻 点是 实施侧钻 的关键 ， 老井眼 水平段地层岩性 以灰色油斑泥质细砂岩 、 粉砂岩为 主 。侧钻点选在井深 2 6 4 0 m， 该深度附近机械钻速 相对较高 ， 地层较稳定 ， 有利于实施侧钻 。 老井在井深 2 6 4 0 m处 以 2 。／ 3 0 m增斜 ， 且 方位基本稳定在 2 3 7 。， 选择侧钻方 向 2 1 6 。 左下方 ， 有利于侧钻井眼与老井眼的分离， 也有利于实现侧 钻井眼的靶点要求， 老井井眼轨迹数据见表 l 。 2 ． 5 侧钻水泥塞质量控制 1 严格控制水泥浆 自由水为 0 ， 失水量控制在 表 1 侧钻井老井眼部分井段测斜数据 4 0 mL 3 0 mi n 、 7 MP a 以内； 2 在 固井工艺允许的 情况下 ， 尽量降低水泥浆稠化时间； 3 选择高强度水 泥浆体系 ， 控制水泥塞长度 1 5 0 m； 4 固井泵顶替水 泥浆时， 控制较快顶替速度 0 ．9 5 ～ 1 ．1 1 m ／ min ； 5 钻 具 内留有一 定量水泥浆 ， 控制起 钻速度 ， 防止 混 浆 ； 6 候凝时间超过 2 0 h 。 2 ． 6 克服半潜式平台升沉的影响 半潜 式钻井平 台属 于浮动型 的移动式平台 ， 受 潮汐、 海流 、 风浪影响一直会有 升沉 ， 通常情况下半 潜式平 台补偿器 能够有效平衡平 台的升沉 ， 保持井 下钻具稳定 。但是在平台升沉较 大时， 补偿器能力 不够 ， 钻压较低 时补偿器的能力无法发挥 ， 都会导致 钻头离开井底， 影响侧钻的成败。因此要注意天气 变化 ， 选择海况较好时进 行侧钻 ；对于侧钻位置可 钻性差 、 侧钻作业时间长的情况 ， 要提前掌握潮汐变 化情况 ， 拉好潮差绳 ， 及时调整补偿器位置 ， 控制好 钻压；如果海况 比较差， 还应根据作业实际情况来 调节动力气瓶的个数 ， 将平台升沉影响控制到最小。 2 ． 7 井眼轨迹跟踪及分离监测 现场定向井钻进作业中， 根据每柱测斜数据 ， 应 用 C o mp a s s 软件实时计算侧钻井眼最近距离 ， 判 断 老井眼和新井眼的分离程度及与邻近井眼的防碰情 况 ， 根据 预钻井斜方位数据 ， 设计新钻井眼轨迹 ， 确 保预钻井眼平整光滑 。 3 作业实施 3 ． 1 钻具组合 O 2 1 5 ． 9 1T lI n P D C钻头 O1 7 1 ．4 5 m i ll P D旋转导向 工具 O1 7 1 ． 4 5 mm P e r i s c o p e O1 7 1 ． 4 5 mm E c o s c o p e 随钻测井 工具 O1 7 1 ． 4 5 mm T e l e s c o p e随钻测斜工 具 O1 7 1 ． 4 5 1 T I 1 T I 无磁钻铤 02 0 3 ． 2 mm螺旋扶正器 O 1 2 7 m m 加重钻杆 2 根 O 1 6 5 ． 1 m m 液压震击 器 1 2 7 mm 加重钻杆 6 根 O1 2 7 mm钻杆 X 1 5 9根 O1 2 7 1T U T I 加重钻杆 1 5根 O1 2 7 I I l l T I 钻 杆。由于钻具摩阻大， 采用了加重钻杆倒装结构的 2 2 石油钻采工艺 2 0 1 4年 5月 第 3 6卷 第 3期 钻具组合 ， 增加钻具悬重 。 3 ． 2 作业实施要求 1 钻井液选择 。选用弱凝胶无 固相钻井液体 系， 其较高的低剪切速率 ， 确保侧钻过程中岩屑能够 及时返 出；钻井液 良好 的润滑性 ， 确保钻压 和扭矩 平稳；钻井液无固相， 确保储层得以良好保护。 2 侧钻水泥塞强度测试。探到水泥面后， 钻水 泥塞至 2 6 3 0 m， 做水泥塞强度测试 ， 承压 1 0 ～ l 5 t ， 5 m i n 无下移， 视为合格水泥塞。 如果水泥塞强度不够， 将钻具提至套管鞋内继续候凝。 3 录井要求。从一开始侧钻， 在侧钻的2 0 m内 每 1 m捞 砂 1 次 ， 2 0 m 之后 每 2 1 T I 捞砂 1 次 ， 使 用 酚酞试剂判断 、 分析岩屑中水泥含量。 4 钻井要求。要求司钻送钻均匀 ， 避免溜钻顿 钻 。调整侧钻位置立柱方余大于 2个单根 ， 同时 留 有一定上提空间。 3 ． 3 作业实施过程 在水泥塞满足侧钻要求的条件下给旋转导向工 具发送定 向指令 工具面 2 l 6 。 ， 力度 1 0 0 ％， 确认定 向指令发送成功后 即开始侧钻作业的实施 。 1 划槽。 保持排量2 3 0 0 L ／ min、 转速 1 2 0 r ／ m i n ， 在 2 6 2 0～ 2 6 3 0 m上下反复划槽 2 h ， 划槽上提下放要 缓慢 ， 保持转速稳定 ， 每次 向下划尽量下放至同一位 置， 划槽结束前测斜 ， 观察 P D近钻头井斜变化， 有变 化则开始定点造台阶作业。若井斜没有明显变化则 需适 当增加划槽时间。 2 造台阶。 在 2 6 3 0 m刹住刹把 ， 定点旋转 1 h 。 排量 2 3 0 0 L ／ mi n ， 顶驱转速 1 2 0 r ／ mi n 。 3 控时钻进 。控时钻进过程 中要求司钻送钻 一 定要均匀， 通过在滚筒或钻杆上用油漆做标记， 来 有效控制钻具下放速度 ， 并保持送钻的连续性 。密 切注意旋转导 向近钻头井斜 ， 判断轨迹走 向。前 1 0 1T I ， 控制机械钻速 1 ～ 3 m／ h ， 确保造 出有利于侧钻 的 台阶 ；如果捞砂发现有新地层岩屑 ， 接下来 5 m， 控 制机械钻速 3 ～ 5 m ／ h ；地层岩屑含量增加至 6 0 ％， 适 当提高机械钻速至 8 ～ 1 0 m／ h ；当新老井眼的隔墙达 到 2 m时 ， 可适当提高机械钻速 。 4 正常钻进。当返出全部为地层岩屑， 而且通 过近钻头井斜计算新井 眼与老井 眼的隔墙达到 3 m 以上， 确认侧钻成功， 按照正常参数钻进， 侧钻新井 眼与老井眼中心距变化见图 1 。 3 ． 4 水平井轨迹控制 确定从老井眼侧钻出去后， 为有效控制轨迹， 发 稳斜降方位指令， 并按地质要求调整轨迹， 钻进至完 钻井深 ， 侧钻井井眼轨迹见表 2 。 测量深度／ m 图 1 侧钻新 井眼与老 井眼中心距 变化 表 2 侧钻井井眼测斜数据 4 结论与建议 1 半潜式平台侧钻 ， 侧钻位置地层强度高于水 泥塞强度时 ， 平 台升沉会引起侧钻点漂移 ， 导致侧钻 失败 ， 良好的海况是侧钻成功的重要因素之一。 2 半潜式平台水平井侧钻难度高 ， 经验少 ， 充分 的钻前准备和技术措施能有效提高侧钻成功率 。 3 划槽 、 造台阶、 控时钻进等操作适用于硬地层 水平井侧钻作业 ， 是确保侧钻成功 的关键步骤。 4 水平井侧钻要关注水泥塞稳定性 ， 防止侧钻 点位置的水泥塞垮塌引起的卡钻事故。 参考文献 [ 1 ] 黄涛， 许晔， 路永明， 等 ． 侧钻水平井钻柱摩阻力分析 [ J ]． 石油钻采工艺， 2 0 0 0 ， 2 2 1 2 7 3 0 ． [ 2 ] 董星亮 ． 海洋钻井手册 [ M ] ． 北京 石油工业出版社， 2 01 1 ． [ 3 ] 李龙， 邵诗军， 庞炳章， 等 ． 分支水平井在半潜式平台的 首次使用 [ J ]． 石油钻采工艺， 2 0 0 9 ， 3 1 6 4 4 4 6 ． [ 4] 王永新， 朱文 良， 张立功， 等 ． 悬空侧钻工艺技术探讨 [ J ]． 石油钻探技术， 1 9 9 7 ， 2 5 3 1 7 ． 1 8 ． [ 5] 高德利， 覃成锦， 代伟锋， 等 ． 南海流花超大位移井摩阻／ 扭矩及导向钻井分析 [ J ]． 石油钻采X - 艺， 2 0 0 6 ， 2 8 1 9 一 】 2． 修 改稿收到 日期2 0 1 4 0 4 0 8 [ 编辑薛改珍 ]