昌吉油田致密油长位移丛式水平井钻井技术.pdf

第3 5 卷第 3 期 2 0 1 4 年 6 月 新疆石油地质 X II NJ I ANG P ET ROL E UM GE 0L 0CY V0 1 ．3 5． No ． 3 J u n ． 2 0 1 4 昌吉油 田致密油长位移丛式水平井钻井技术 文 乾彬， 杨 虎， 石 建刚 ， 闰 鹏 中国石油 新疆油田分公司 工程技术研究院， 新疆 克拉玛依 8 3 4 0 0 0 摘要 美国致密油成功开发的经验表明， 适宜的工程技术与“ 工厂化” 运行模式的有机结合是降低开发成本的有效 手段。为了 进一步降低开发成本， 昌吉油田致密油有效开发试验区采用 了大井丛平台水平井开发方式， 以满足“ 工厂 化” 作业模式需要。针对昌吉油田二叠系芦草沟组致密油钻井地质特点， 阐述 了井身结构优化设计、 钻头优选、 水平 井眼方位选择、 三维井眼轨迹优化设计与精细控制、 丛式井防碰以及钻井液体系优选等关键技术， 通过现场试验， 井 身结构实现了由四开变三开， 机械钻速较前期探井提高了2 ． 4 6 倍， 钻井工期缩短了8 2 ．7 5 d ， 采用常规定向工具满足 了 1 3 0 0 ～ 1 8 0 0m水平段三维井眼轨迹控制要求， 钻井成本大幅度降低， 为该 区致密油有效开发创造了有利条件。 关键词 准噶尔盆地； 昌吉油田； 致密油； 丛式水平井； 轨迹控制； 先导试验区 文章编号 1 0 0 1 3 8 7 3 2 0 l 4 o 3 - o 3 5 6 一 O 5 中图分类号 T E 2 4 3 文献标识码 A D r i l l i n g T e c h n o l o g y o f L a r g e D i s p l a c e d Cl u s t e r Ho r i z o n t a l We l l f o r T i g h t Oi l i n C h a n g j i Oil fi e l d ， J u n g g a r Ba s i n WE N Q i a n b i n ,． Y A N G H u ， S HI J i a n g a n g ， Y AN P e n g R e s e a r c h I n s ti t u t e o f E n g i n e e ri n g T e c h n o l o g y ， X i n j i a n g O i l f i e l d C o mp a n y ．．， P e t r o C h i n a ， K ara m a y ， Xii n j i a n g 8 3 4 0 0 0 ， C h i n a Ab s t r a c t T h e l o w c o s t s t r a t e gy i s t h e c o r e o f d e v e l o p me n t o f ti g h t o i l ． T h e e x p e rie n c e f r o m s u c c e s s f u l l y d e v e l o p i n g ti g h t o i l i n US A s h o w s tha t t h e c o mb i n a t i o n o f s u i t a b l e e n g i n e e rin g t e c h n i q u e a n d f a c t o r y o p e r a t i o n mo d e i s t h e e f f e c t i v e w a y s t o r e d u c e the c o s L I n o r d e r t o f u r ． t h e r r e d u c e the d e v e l o p me nt c o s t ， C h a n g j i oil fi e l d ti g h t o i l t e s t a r e a i n X i n j i a n g h a s e mp l o y e d t h e l arg e c l u s t e r p l a tf o r m h o ri z o n t a l w e l l s t o me e t t h e n e e d o f t h e f a c t o r y o p e r a t i o n mo d e ． A c c o r d i n g t o t h e g e o l o g i c c h a r a c t e ri s ti c s o f ti g h t o i l o f P e rmi a n i n C h a n g j i oi l fi e l d ， t h i s p a p e r i n t r o d u c e s the k e y t e c h n o l o g i e s s u c h a s o p t i mi z i n g the s t r u c t u r e o f the h o l e ， P DC b i t t y p e s e l e c t i o n ， s e l e c ti o n o f h o riz o n t a l well a z i mu t h ,， o p t i ma l d e s i g n a n d fi n e c o n t r o l of 3 D t r a j e c t o ry,． a n t i c o l l i s i o n o f c l u s t e r h o ri z o n t a l w e l l s a n d o p ti mi z a t i o n o f d ri l l i n g fl u i d s y s t e m s ． Th e w e l l s t r u c t u r e s t u r n f o u r i n t o t h r e e b y fi eld e x p e rime n t ． C o mp are d wi th t h e p r e v i o u s ， the a v e r a g e r a t e o f p e n e t r a t i o n i s i n c r e a s e d b y 2 ．,4 3 ti me s ， d ri l l i n g d u r a t i o n i s r e d u c e d b y 8 2 ． 7 5 d ． Th e c o n v e n ti o n a l d e fl e c ti n g t o o l s m e e t t h e d e ma n d s o f w e l l t r a j e c t o r y c o ntr o l o f 1 3 0 0 - 1 8 0 0 m h o r - i z o n t a ] s e c t i o n ．， a n d the d ri l l i n g c o s t s are g r e a t l y c u t ． A l l of t h e s e c r e a t e f a v o r a b l e c o n d i ti o n s f o r e f f e c t i v e d e v e l o p m e n t of C h a n g j i o i l fi e l d t i s h t o i l ． Ke y Wo r d s J u n g g ar b a s i n ； C h a n g j i o i meld ； ti g h t o i l ； c l u s t e r h o ri z o n t a l w e l l ； t r a j e c t o ry c o n t r o l ； p i l o t t e s t are a 昌吉油田位于准噶尔盆地东部隆起吉木萨尔凹 陷， 二叠系芦草沟组致密油层在全凹陷均有分布 ， 发 育上下2 个“ 甜点体” ， 其最大厚度6 5 m， 面积1 2 7 8 k m ， 井控资源量 1 0 ． 1 8 x l 0 8 t ， 具有巨大勘探开发潜力n ] 。 为了进一步加快昌吉油田致密油有效开发 ， 2 0 1 3 年 开展了致密油有效开发先导试验。昌吉油田致密油 埋藏深度 8 0 0 ． 4 8 0 0 m， 上下“ 甜点体” 平均孔隙度分 别为 1 0 ．9 9 ％和 1 1 ．6 2 ％， 平均渗透率分别为 0 ．0 1 2 m D 和O ． 0 1 0 r n D， 属典型的致密油藏。美国致密油成功开 发的经验表明， 适宜的工程技术与“ 工厂化” 运行模 式的有机结合， 是降低开发成本的有效手段 。 “ 工 厂化” 作业是指在油气分布认识清楚的情况下 ， 进行 “ 集群化” 布井 ， 在一个井场钻多口井 ， 通过批量钻丛 式井、 批次完井及压裂 、 批次生产的方式 ， 以减少 占 地面积 ， 缩短设备搬迁时间， 提高钻井完井作业效 率 ， 达到降低开发成本 目的的一种钻井完井模式。 该油田试验区采用大井丛、 长位移水平井开发方式， 共 部署 3 8口水 平井 ， 水平 段长 1 3 0 0 1 8 0 0 i n ， 水平 段间距 3 0 0 in， 布置4 个钻井平台、 1 个处理站和 1 个 供水平台， 单平台井数7 1 2 口， 井口间距 1 0 in， 靶前 位移3 1 0 ～ 3 5 0 in ． 由于研究区地质条件复杂、 岩性变化大、 夹层多、 机械钻速慢、 钻井周期长、 三维井眼轨迹控制难度大， 严重制约了致密油的有效开发。因此， 研究一套适合 收稿日期 2 0 1 3 1 2 0 2 修订 日期 2 0 1 4 一 O 1 2 0 作者简介 文乾彬 1 9 8 1 一 男， 四川南充人， 工程师， 硕士， 钻井丁程， T e 1 1 3 8 9 9 5 8 3 1 0 5 E m a i l w e n q i a n b i n p e t r o c h i n a ． C O I n ． C B 新疆石油地质 2 0 1 4 钲 钻遇率达到 1 0 0 ％， 优质储集层钻遇率达到6 0 ％以 上。单井节约钻井投资2 8 0 0 x l 0 4 元 ， 大幅降低了钻 井费用， 为研究区致密油有效开发创造了有利条件。 4 结论 1 水平井井身结构优化设计是降低钻井成本 的重要环节。优化后的复合井眼井身结构与传统井 身结构相比， 不仅减少了套管费用， 节约了钻井工期， 而且为处理井下复杂事故留有余地， 降低了钻井风 险。 2 试验攻关形成了适合研究区的钻头序列。 X 3 齿多 刀翼 P D C钻头对岩石均质性 差 、 软硬夹层多 的地层具有很好的适应性 ， 五刀翼双排齿P D C 具有较 强的保径功能和方位控制能力 ， 增加了单只 P DC 钻头 进尺 ， 使得直井段、 定向段和水平段分别实现了 1 只 P D C 钻头钻完进尺， 机械钻速较前期探井提高了2 ． 4 3 倍。 3 采用 “ 直一 增一 稳一 扭一 增一 水平 ” 三维水平井轨 迹剖面设计方法 ， 降低了轨迹控制难度， 当致密油储 集层识别困难 ， 实钻靶点调整频繁时， 具有足够轨迹 调整空间 ， 有利于提高中靶精度。 4 合理选择常规定向钻具组合和钻井参数， 配 合钾钙基混油钻井液体系， 能够满足研究区1 3 0 0 ～ 1 8 0 0 m水平段三维水平井钻井要求。通过强化复合 钻井方式， 提高钻井速度， 大幅度降低了定向钻井成 本 ， 为研究区采用大井丛平台水平井开发奠定 了基 础 。 参考文献 [ 1 ] 林隆栋， 单江， 罗建玲． 准噶尔盆地东部油气勘探新启示[ J 3 ． 新 疆石 油地 质 ， 2 0 1 2 ， 3 3 6 6 4 0 6 4 2 ． L i n L o n g d o n g ， S h a n J i a n g ， L u o J i a n l i n g ． N e w i n s i g h t s f r o m p e t r o l e u m e x p l o r a t i o n i n e a s t e r n J u n g g a r b a s i n[ J ] ． X i i a n g P e t r o l e u m G e o l o g y ， 2 0 1 2， 3 3 6 6 4 0 - 6 4 2 ． [ 2 ] 匡立春， 唐勇 ， 雷德文 ， 等． 准噶尔盆地二叠系咸化湖相云质岩 致密油形成条件与勘探潜力[ J ] ． 石油勘探与开发， 2 0 1 2 ， 3 9 6 6 5 7 6 6 6． Ku a n g Li c h u n， Ta n g Yo n g， L e i De we n， e t a 1 ．Fo r m a t i o n c o n d i t i o ns a n d e x p l o r a t i o n p o t e n t i a l o f t i g h t o i l i n t h e P e rm i a n s a l i n e l a c u s t rin e d o l o mi t i c r o c k ， J u n g g a r b a s i n ， NW C h i n a[ J ] ． P e t rol e u m E x p l o r a t i o n a n d De v e l o p me n t ， 2 0 1 2 ， 3 9 6 6 5 7 6 6 6 ． [ 3 ] C ode s a l P A， S a l g a d o L ．R e a l - t i me f a c t o r y d ri l l i n g i n Me x i c o a n e w a p p roa c h t o w e l l c o n s t r u c t i o n i n ma t u r e fi e l d s[ R] ． S P E 1 5 0 4 7 0 ， 2 01 2． [ 4 j Hu mme s 0 ，B o n d P ，J o n e s A，e t a 1 ．U s i n g a d v a n c e d d ri l l i n g t e c h n o l o g y t o e n a b l e w e l l f a c t o r c o n c e p t i n M a r c e l l u s s h al e[ R ] ． S PE 1 51 4 6 6， 2 01 2． [ 5 ] 魏海峰， 凡哲元， 袁向春． 致密油油藏开发技术研究进展[ j ] ． 油气 地质与采收率 ， 2 0 1 3 ， 2 0 2 6 2 6 5 ． We i Ha i f e n g， F a n Z h e y u an ， Yu a n Xi a n g c h u n ．Re v i e w o n n e w a d v a n c e s i n f o r e i g n t i g h t o i l d e v e l o p me n t t e c hn o l o g y an d t h e i r e n l i g h t e n me n t [ J J ． P e t r o l e u m G e o l o g y a n d R e c o v e r y E ffic i e n c y ， 2 0 1 3， 2 0 2 6 2 6 5 ． [ 6 ] 王冬梅， 吴广民． 地层压力计算模型及其现场应用[ J J ． 大庆石油 地质与开发， 2 0 0 7 ， 2 6 4 8 4 8 7 ． W a n g Do n g me i ．W u Gu a n g mi n ． F o rm a t i o n p r e s s u r e c a l c u l a t i o n m o d e l and i t s f i e l d a p p l i c a t i o n [ J ] ．P e t ro l e u m G e o l o g yO i l fi e l d De v e l o p me n t i n D a q i n g ， 2 0 0 7 ， 2 6 4 8 4 - 8 7 ． [ 7 ] 贺顺义 ， 师永民， 谢楠， 等． 根据常规测井资料求取岩石力学参 数的方法[ J ] ．新疆石油地质， 2 0 0 8 ， 2 9 5 6 6 2 6 64． He S h un y i ， S h i Yo n g mi n， Xi e Na n， e t a 1 ．T h e me t h o d f o r a c q u i r e me n t o f c o n v e n t i o n al l o g g i n g r e s p o n s e b a s e d l i t h o me c h a n i c a l p a - r a m e t e r s [ J ] ． X i i a n g P e t r o l e u m G e o l o gy， 2 0 0 8 ， 2 9 5 6 6 2 6 64． [ 8 ] 张辉， 高德利． 钻头选型方法综述[ J ] ． 石油钻采工艺， 2 0 0 5 ， 2 7 4 1 - 4 ． Z h a n g H u i ， Ga o De l i ． R e v i e w o n d ri l l b i t s e l e c t i o n me t h o d s l J j ． Oi l D ri l l i n g＆P r o d u c t i o n T e c h n o l o g y ， 2 0 0 5 ， 2 7 4 1 - 4 ． [ 9 ] 蒋建伟， 邓毅， 屈刚， 等． 吉木萨尔凹陷二叠系致密油藏优快 钻井技术- J ] ． 新疆石油地质， 2 0 1 3 ， 3 4 5 5 8 8 5 9 0 ． J i a n g J i a n w e i ， D e n g Y i ， Q u G ang ， e t a 1 ． O p t i m i z e d a n d f a s t d ri l l i n g t e c h n o l o gy f o r t i g h t o i l r e s e r v o i r o f P e rm i a n i n J i ms a r s a g i n J u n g g a r b a s i n [ J ] ． X i n j i a n g P e t ro l e u m G e o l o g y ， 2 0 1 3 ， 3 4 5 5 8 8 5 9 0 ． [ 1 0 ] 王从乐， 周鹏高， 杨虎 ， 等． 由井壁崩落宽度反演地层水平主 应力的数学模型[ J ] ． 新疆石油地质， 2 0 1 2 ， 3 3 2 2 3 3 2 3 5 ． Wa n g Co n g l e， Zh o u Pe n g g a o， Ya n g Hu， e t a 1 ． Ma t h e ma t i c a l mo d e l f o r de riv i n g f o r ma t i o n ho riz o n t a l s t r e s s f r o m s i d e wa l l b r e a k o u t w i d t h [ J ] ． X i n j i a n g P e t r o l e u mG e o l o g y ， 2 0 1 2 ， 3 3 2 2 3 3 2 3 5 ． [ 1 1 ] 杨虎， 刘颖彪． 复杂地质构造条件下地应力模型与图版解释 法[ J ] ． 新疆石油地质， 2 0 0 8 ， 2 9 4 5 1 0 5 1 2 ． Ya n g Hu， L i u Yi n g b i a o ． Gr o un d s t r e s s mo d e l for c o mp l i c a t e d g e o l o g i c s t r u c t u r e s a n d c h a r t i n t e r p r e t a t i o n m e t h o d [ J ] ． X i n j i a n g P e t ro l e u m G e o l o g y ， 2 0 0 8 ， 2 9 4 5 1 0 - 5 1 2 ． [ 1 2 ] 郭元恒， 何世明， 刘忠飞， 等． 长水平段水平井钻井技术难点分 析及对策[ J ] ． 石油钻采工艺， 2 0 1 3 ， 3 5 1 1 4 一 l 8 ． Gu o Yu an h e n g， He S h i mi n g， L i u Z h o n g f e i ， e t a 1 ．Di ffic u l t i e s a n d c o u n t e rm e a s u r e s f o r d ril l i n g l o n g ht e r al s e c t io n h o riz o n t a l we l l s [ J ] ． 0 i 1 D ri l l i n g ＆P r o d u c t i o nT e c h n o l o gy， 2 0 1 3 ， 3 5 1 1 4 - 1 8 ．