垂直钻井技术在川东地区的应用.pdf

第2 3 卷第2 期 2 0 1 3年 6 月 江 汉 石 油 科 技 J I ANG HAN P ET ROI EUM S C I E NC E AND T EC HNO L OGY V0 1 ． 2 3 No ． 2 J u n ． 2 0 1 3 垂直钻 井技术在 川东地 区的应用 胡 鹏 ，张 策 中国石化石油机械装备重点实验室、江汉石油管理局石油机械研究院，湖北武汉 4 3 0 2 3 3 摘要 川 东地 区地层各向异性强，多为高陡构造和大倾角地层，常规的被动防斜工具不能从根本上解 决直井井斜问题 。近年 来出现的井下闭环垂直钻井技术，属 于主动防斜打快技 术，最大程度的释放 了钻压 ， 彻底改变传统轻压吊打被动防斜的钻井方式， 解决了 钻压与井斜之间的矛盾，达到了有效连续控制井斜和提 高机械钻速的双重效果。川 东地 区使用的ve n i T r a k 和P o we r V均是国外进 口工具，工程服务 日费用昂贵 ，造 成经济效益不明显 ，一定程度上限制了该技术推广。因此 ，研究垂直钻井技术在川东南区块的应用，对于生 产和产品开发都具有指导意义。 关键词川 东地 区；高陡构造 ；垂直钻井技术 四川盆地位于四川省东部及重庆市，为一具有 明显菱形边框的构造盆地。其川东高陡构造带和川 南低陡构造带，是盆地内褶皱最强烈的地区。一般 陡翼倾角大于4 5 。，甚至直立倒转。常用的塔式钻 具 、钟摆钻具、满眼钻具、偏轴钻具 、压不弯钻 铤 、铰接钻具和旋冲钻具这类被动防斜技术已经不 能满足该地区优快钻井的需求 ， 尤其不能满足在高 陡构造与大倾角等易斜地层和 自然造斜能力强的条 件下钻垂直井的要求。而2 0 世纪8 O 年代末出现的自 动垂直钻井技术 ，属于主动防斜打陕技术 ，有效 的 解决 了钻压与井斜的矛盾。 目前 ，在川东南地区 ， 这类 自动垂直钻井工具得到广泛的应用 ，以贝克休 斯的V e r t i T r a k 和斯伦贝谢的P o w e r V 为主。 1 V e r t i t r a k 垂直钻井技术在川东南 的 应用 1 ． 1 V e r t i T r a k 简介 V e r t i T r a k 是美国贝克休斯公司最先进的闭环垂 直钻井工具 如图1 ，它综合了高性能泥浆马 达 、随钻测量M WD 等先进技术，通过选择欠尺寸扶 正器在钻井组合中的位置及扶正器外径 的大小 ，可 以对预期降斜率进行设定，最大的降斜能力可达 1 ． 5 ／ 3 0 m 见图1。 1 ． 2 V e r t iTr a k E J I I 东南的应用 ● 搿 D 撞● I 短书 西 Q辱自i 图1 V e r t i T r a 睡 直钻井工具 1 ． 2 ． 1 天 东0 0 4 一 X3 应 用情 况 天东0 0 4 一 X 3 井位于川东南地区龙门区块的一 口 开发井 ，地表实测地层倾角高达8 0 。 ，在采取 8 ～ 1 2 k N 钻压吊打情况下 ，井斜角达到了6 ．3 ～ 1 0 ．3 ，平 均机械钻速仅为1 ． 1 5 m ／ h 。二开开始采用V e r tiT r a k 垂 直钻井技术 ，作业井段4 1 5 1 6 7 2 ．6 6 m，累计进尺 第一作者简介 胡鹏 ，男 ，2 0 0 8 年毕业于中国石 油大学 北京 自动化专业 ，获硕士学位 ，工程师 ，现 在江汉石油机械研究院主要从事智能化钻井技术。 第2 期 胡鹏 等 垂直 钻 井技 术 在川 东地 区的应 用 5 7 表1 Ve r t i Tr a k 在天东0 0 4 一 X3 井的应用情况 表4 Ve r t i T r a k 在雷 t L 1 井的应用情况 开始井段 结束井段 机械钻速 井斜 铂 升 力 ／ m ／ m m ／ h ／ o 常规 4 0 0 ． 0 0 4 1 5 ． 0 0 0 ． 8 4 2 ． 5～2 ． 7 41 5 ． O O 5 72 ． 61 6． 1 5 2 ． 5～O ． 2 5 7 2 ． 61 7 6 7 ． 4 8 5 ． 5 7 0 ． 5～O．3 VTK 7 67． 48 9 71 ． 40 5． 1 O 0． 5～0． 2 9 71 ． 4 0 1 2 0 7． 2 9 4． 81 0． 3～0 ． 2 1 2 07 ． 2 9 1 4 4 0． 3 8 4 ． 9 5 0． 6～0． 2 常规 1 4 4 0 ． 3 8 1 4 4 2 ． 7 8 1 - 3 0 0 ． 5 0 ． 4 1 4 4 2 ． 78 1 5 3 3 ． 3 5 2 ． 0 6 0 ． 5～0 _ 3 VT K 1 5 3 3 ． 3 5 1 61 5 ． 7 1 ． 61 0． 5～0． 2 1 61 5 ． 7 0 1 6 7 2． 6 6 1 ． 0 7 0 ． 3～0 ． 1 表2 Ve r t i Tr a k 在大湾1 井的应用情况 开始井段 结束井段 机械钻速 井斜 铂 升 力 ．r -k , ／ m ， m m／ h ／ 。 常规 1 7 0 4 ． 4 3 1 8 0 4 _ 8 0 0 ． 4 7 3 ． 0 0 4 ． 5 0 纠斜 1 8 0 4 ．8 0 1 8 2 8 ． 9 6 0 ． 5 2 4． 5 0～4． 3 0 VTK 1 8 2 8 ． 9 6 1 93 9 ． 0 0 2 ． 2 5 4 ． 3 0 0． 21 垂直 1 9 3 9 ．00 20 8 7 ． 0 0 2． 3 1 0． 21～0． 1 4 2 0 8 7 ． 0 0 2 08 7 ． 5 7 0 ． 4 3 0． 1 4 0． 1 9 钻井 2 0 8 9 ． 5 7 2 2 5 0 ． 0 0 2 ． 2 7 0 ． 1 9～ 0 ． 4 5 系统 2 2 5 0 ．00 23 97． 00 1． 18 0． 21～0． 55 2 397． 00 2 444． O0 1 ． 01 O． 55～0． 30 表3 V e r t i T r a k 在大湾3 井的应用情况 钻井 井段 井段 平均机械 井斜 方式 开始 结束 钻速m ／ h 。 1 460． 2 1 525． 1 1 ． 91 4． 6l～2． 18 l 525． 1 1 67 4． 04 2． 93 2． 18～0． 05 VTK 1 67 4 ． 0 4 1 9 0 0 ． 9 1 3 ． 4l 0 ． 01～0 ． 1 5 1 9 0 0 ． 91 2 09 1 ． 3 7 3 ． 8 6 0 ． 01～0 ． 3 5 21 65． 5 2 2202． 32 3． 02 O． O9～0． 16 1 2 5 7 ．6 6 m，累计作业时间5 5 9 ．5 h ，纯钻时间3 4 3 ．5 h ， 井斜角控制在1 以内，机械钻速提高了2 ～4 倍 见 表1 。 1 ． 2 ． 2 大湾1 井 钻井 井段 井段 平均机械 井斜 方式 开始 结束 钻速m／ h 。 1 4 0 2 ． 1 2 1 4 7 5 ． 3 0 5 ． 5 0 1 ． 4 9～ 0 ． 1 3 1 4 7 5 ． 3 0 1 8 0 6 ． 9 3 5． 3 2 0． 0 5～0 ． 1 5 VTK 1 8 3 8 ． 1 8 1 9 5 9 ． 6 4 4． 3 2 0． 01～0． 2 1 1 9 5 9 ． 6 4 2 0 81 ． 2 9 4 ． 1 2 0． 0 1～0 ． 1 8 大湾 l 井是中石化在川东南地区大湾一 雷音铺背 斜带大湾构造带中的一口 重点探井。钻遇千佛崖推 覆体地层，该类地层具有倾角较大 1 9 。 ～5 2 。 各 向异性强、可钻l生 差及自 然造斜能力强等特点，井 斜 控 制 十 分 困难 ， 钻 井 速 度 极 慢 。 从 井 深 1 8 2 8 ． 9 6 m处开始使用 V e r t i T r a k 垂 直钻井技术 ，至井 深2 d A ．4 ．．0 0 m 结束服务，共钻进6 1 5 ．0 4 m。井斜角从 4 -3 降至0 - 3 ，纯钻时间为3 1 6 ．5 2 h ，平均机械钻速为 1 ． 9 4 m ／ h 见表2。 1 ． 2 ． 3k 5 3 井 大湾3 井是中石化在川东南地 区大 湾雷音铺 背 斜带大湾构造 的一 口评价定 向井 。从 1 4 6 o ． 2 m开始 使 用 V e r t iT r a k 垂 直 钻 井 技 术 。 作 业 井 段 1 4 6 0 ． 2 ～ 2 2 0 2 ． 3 2 m， 进 尺 7 4 2 ． 1 2 m， 纯 钻 时 间 2 4 5 ．9 8 h ，平均机械钻速3 ．0 2 m ／ h 。使用垂直钻井系统 顺利将井斜从4 ．6 1 。降至0 ．2 0 。 见表3 。 1 ． 2 ． 4 雷北 1 井 ‘ q 雷北1 井是中石化在川东南断褶带黄金口构造 带 雷 音 铺 构 造 北 段 轴 部 的 一 口预 探 井 。 从 1 4 0 2 ． 1 2 m 开始使用V e r t iT r a k 垂直钻井技术。作业井 段 1 4 0 2 ． 1 2 2 0 8 1 ． 2 9 m，其中所钻进尺6 4 7 ． 9 0 m，纯 钻时 间1 3 3 ． 2 9 h ，平均 机械钻速4 ． 8 6 m ／ h ，井段井斜 大多控制在0 ． 2 。以内 见表4。 1 ． 2 ． 5 铁 北 1 井 铁北1 井是中石化川东断褶带分水岭一 铁山构造 带铁山构造 的～口预探井。从 1 9 1 3 ．6 8 m 开始使用 V e r t i T r a k 垂 直 钻 井 技 术 ， 作 业 井 段 是 1 9 1 3 ． 6 8 ～ 1 9 7 9 ． 0 4 m，进 尺6 5 ． 3 6 m，纯钻 时 间4 3 ． 3 h， 平均机械钻速 1 ．5 1 m ／ h 见表5。 1 ． 2 ． 6 分 1 井 分1 井是 中石化川东断褶带分水岭构造 的一 口 第2 期 胡鹏 等 垂 直钻 井技 术在 川 东地 区的应 用 5 9 2 ． 3 P o we r V 垂直钻井工具经济技术情况 P o w e r V 垂直钻井技术在川东南地区应用情况显 示 ，该工具能够很好 的控制井斜 ，井身质量 良好 ， 提高机械钻速 ，缩短钻井周期。 黑池1 井二开开始使用P o w e r V 垂直钻井技术 ， 累积下井工作时间6 0 d 和进尺量 1 6 7 7 m，地面检修和 维护时间5 3 m i n ，取得了明显的经济效益。 总体来说，租用P o w e r V 垂直钻井工具 ，能够满 足钻直井的需要 ，有效控制井斜 ，但应尽量保证井 下下井时间，才能取得明显经济效益。 3 结论和建议 1 使用垂直钻井工具最大程度的释放了钻 压 ，彻底改变传统轻压吊打被动防斜的钻井方式， 解决 了钻压与井斜之 间的矛盾 ，达到了有效连续控 制井斜和提高机械钻速的双重效果。 2四川盆地P o w e r V 和Ve r t i T mk 垂直钻井技术 的应用井段 主要在2 02 5 0 0 m的范围内。在严重 易 斜地区的2 0 0 2 2 0 0 m井段防斜提速效果 明显 ，在超 过2 2 0 0 m 的井深情况下 ，因高密度钻井液等因数影 响，其提速效果不明显。 3 目 前 ， 使用的V e r t i T r a k 和P o w e r V 均是国外 进 口工具，工程服务 日费用昂贵，一定程度上限制 了我国该技术推广，应根据我国高陡地层中遇到的 井斜和低效率等技术难题 ，尽快研发具有 自主知识 产权的 自动垂直钻井工具。 参考文献 [ 1 ] 刘文忠， 易炳刚， 范宇， 濮强， 肖金裕，等． V e r t i T r a k 垂直钻 井技术在高陡构造天东0 0 4 - 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