张海34-17井钻井设计与施工.pdf

28 8 石油天然 气学报 江汉 石油学院学报 2 0 1 0 年 4 月第3 2 卷第 2 期 J o u r n a l o f Oi l a n d Ga s Te c h n o l o g y J ． J P D Ap r ． 2 0 1 0 Vo 1 ． 3 2 No ． 2 张海 3 4 1 7井钻 井设计与施工 孙景涛 ，窦 同伟 ，张海军 刘在桐 ，王立辉 ，王 文 大港油田分公司石油工程研究院， 天津。 。 。 。 。 [ 摘要] 大港 油田为 了完善 先导注采试 验井网，在 埕海一号人 工 岛井场设 计 与施 工 了张海 3 4 1 7井。针对 大位移井 的摩 阻和扭矩 、大斜度 大位移井 井眼净化 、相 邻井 的直井段 井眼 间距 小、磁 干扰 、造斜 段地层 软 、井眼轨迹控制 中的钻压传递 、套管下入等 问题 ，以实际作业为主线 ，详细介绍 了张海 3 4 1 7井顺利 完 钻 的成功做法及相关关键技术 。技术实用 性强 ，为今 后该类 井在实 际生产 中的发展 与应用提供 了宝贵 的 经验 ，体现 了水平井提高油 田开发效率 的重要性 。 [ 关键词]钻 井设 计；施工 ；张海 3 4 1 7 ；大港 油田 [ 中图分类号]T E 2 2 [ 文献标识码]A [ 文章编号]1 0 0 0 9 7 5 2 2 0 1 0 0 2 0 2 8 8 0 3 张海 3 4 一 l 7井 位 于河北省 黄 骅市埕 海二 区一 号人工 岛 ，钻探 目的是完 善先导 性 注采 试验 井 网 。该 井 是 一 口三 开五段 制定 向井 ，设 计井 深 3 5 2 6 m，垂深 2 8 8 1 ． 8 8 m，水平 位移 1 9 0 2 ． 7 3 m，井斜 6 0 ． 1 5 。 ，造斜 点深度 3 3 0 m。实 际井深 3 6 2 6 m，垂 深一 2 8 7 5 ． 7 6 m，水 平位 移 1 9 8 2 ． 6 5 m，最大 井斜 角 5 9 ． 9 1 。 。钻 井周 期 3 0 ． 6 3 d ，建井 周期 4 6 ． 5 4 d 。该井钻 井 中遇 到 的主 要技 术 问 题有 ① 相 邻 井 的直 井段 井 眼 间 距小 ；②磁 干扰 ；③ 造斜 段地层 软 ；④井 眼 轨迹控 制 中的钻压 传递 ；⑤ 大位 移井 的摩 阻 、扭 矩 ；⑥大斜度 大位 移井 井 眼净化 ；⑦ 套管 下入 ；⑧完 井 下尾管 阶段 出现 了井下 复杂 等 。能否 有效地 解决 这些 问题是该 地 区实现 优快 钻井 的关 键 J 。 1 钻井设计剖面及井身结构 张海 3 7 1 7井 钻井 剖 面设 计 见表 1 。 表 1 张海 3 7 - 1 7井钻井剖面设计表 该 井 井 身 结 构 为 4 4 4 ． 5 mm 钻 头 x 1 0 0 2 m十 3 3 9 ． 7 mm 套 管 x 1 0 0 0 m 十 3 1 1 ． 1 mm 钻 头 x 3 0 3 2 m 2 4 4 ． 5 mm 套管 3 0 2 8 m 2 1 5 ． 9 mm 钻头 3 5 2 8 m 1 7 7 ． 8 ram尾 管 2 9 2 8 ～ 3 5 2 6 m。 2 钻井工程难点及技术措施 2 ． 1 一开段 0 ～1 0 0 4 m 该 井一 开采用 海水 聚合 物钻 井液 ，既 节约 了钻井成 本 又提 高 了机 械钻 速 同时提高 了井 径扩 大率 。在 [ 收稿 日期 ]2 0 1 0一o 1一 o 4 [ 作 者简介]孙景涛 1 9 8 2一 ，男 ，2 0 0 5年大学毕业 ，硕士 ，工程 师，现从事钻井工程设计与科研工作 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3 2卷第 2 期 孙景涛等 张海 3 4 1 7 井钻井设计与 施工 2 8 9 施 工过程 中 ，采用 MWD导 向马 达 的钻具 ，直 井段 轻压 吊打 保证 井 眼垂 直 。初 始 定 向时 由于 地层 比较 软 ，采用 6 0 L ／ s的排量 ，满 足 了携砂 要 求 和保 证 了井 眼 的轨 迹 。定 向井 段 ，由于 井 眼 比较 大 ，环 空 返 速 低 ，为满 足携砂 采用 间 断打入 稠 塞 7 0 L ／ s大 排量 循 环 的措 施 ，有效 地 解 决 了泥 浆 携 砂 的 问 题 。施 工 过 程 中采 用 江汉钻 头 厂的 G J T1 1 5 L型 号钻 头 ，避免 了定 向时蹩压 。设 计泥 浆 密度 为 1 ． 0 5 ～ 1 ． 1 0 g ／ c m。 ， 为控 制 泥浆 密度及 有 害 固相 ，加 强 固控设 备 的使 用 ，采 用 1 2 0目振 动筛 ，保 证 2台离心 机正 常运 转 。在 下套 管过 程 中 ，合 理 的安放 套管 扶正 器 ，按要 求灌 满 泥浆 减少 套管 掏空 ，加 强井 控 坐 岗 ，保 证套 管顺 利 下人 。在 施工 过程 中 ，在泥 浆返 砂好 的情 况 下 减 少 接 立 柱划 眼 ，在 携 砂 不 好 的情 况 下 增 加 划 眼 循 环 时 间 ，确保 井下 安全 。 2 ． 2二 开段 1 0 0 4 3 0 3 8 m 二开采用 江汉高效 P D C钻头 T 5 4 6 5 S D U导 向马达 MWD钻 具组合 。在裸 眼井段 ，特 别注 意控制 起 钻速度 ，避免造成过大的抽吸压力，且坚持往井内连续灌满钻井液，遇卡不硬提 ，及时上下活动钻具或接 方钻杆循 环 ；下钻 时 ，注意 控制 下 放速 度 ，避免 造成 井 内过 大 的激动 压 力 ，有 效 地 防止 了井 漏 。起 完 钻 后 ，为 了保 证能顺利地 下人套 管 ，进行 了通 井作业 。针对 明化镇 组软 泥岩 容易缩 径地 层 ，可用海 水加 KC 1 盐水钻 明化镇组上部地 层 ，抑制 性泥浆打 明化镇组下 部地层 。通过倒 划起钻 情况 可 以看 出，用 海水 加盐 水 钻此段地层 非常成功 ，起钻正 常 ，下钻 畅通 ，无缩径 现象 ，值 得在 以后 的钻井过程 中推广应 用 。 2 ． 3 三 开井段 3 0 3 8 3 6 2 6 m 三开 曾两次 下 入旋转 导 向仪 器 ，第 一 趟 在 钻水 泥 塞 3 0 1 0 3 0 3 4 ． 8 8 m，钻塞 时 间长 达 1 4 h ，向下 钻 进有严 重 的阻 卡 现 象 ，怀 疑 旋 转 导 向 出现 异 常 ，起 出后 支 点扶 正器 2 1 6 mm 短 节 上 有 胶 皮 出现 。 第二趟钻还是此钻具组合 ，仍有严重的阻卡现象，钻进到新地层 3 0 4 1 m 后还是有严重的阻卡现象 ，怀 疑水 泥环 出现 了异 常 ，为 了减 低 风险 ，起 出该 钻具 组合 。后 下入 常规 钻具 通井 。多次划 眼均 无 效 ，经研 究决定将旋转导 向钻进更换为钻头马达复合钻进 。该钻具组合下入后发现机械钻速极低 ，认为钻具在 井 内发 生“ 曲曲变形 ” ，钻 压 没有 真正 加到 钻头 上 ，于 是起 钻 ，在 下 部加 一 柱 钻 挺来 给钻 头 加 压并 将 钻 具 尽量 拉直 。下 入后 ，钻 时 由原来 的 6 0 mi n ／ m 变为 3 5 mi n ／ m，起 到 了 明显 的作 用 。 3 技术难点 与对策 1 相 邻 井的 直井段 井 眼 间距 小 埕海二 区一号 人工 岛设 计井 口纵 横 间距均 为 2 ． 5 m，直 井段 打直 防 碰 是整 个井 组 顺 利 施 工 的 关 键 。设 计 采 用 塔 式 钟 摆 钻 具 组 合 、轻 压 吊 打 等 技 术 措 施 控 制 井 斜 不 大 于 0 ． 5 。 。 2 磁 干扰 由于相 邻井 的直井段 问距 小 于 2 m，造 斜 点 处 测 量仪 器 就 会 受 到 已完 成 井套 管 的磁 干 扰 。在施 工过 程 中 ，除仪 器 、工具 必须 可靠 外 ，还要 采用 合理 的井 眼轨 迹控 制技 术 ，以确 保 井身 质量 和 工作效率。在钻具组合 中加装短无磁钻铤及无磁钻杆 ，从而有效地避开 已完成井套管的磁干扰，保证了 定 向精度 。 3 造斜段 地 层软 造 斜段 所钻 地层 均为 砂 泥岩 互 层 ，施工 井 由于 目的层 埋 深 浅 ，位 移 大 ，造 斜 点 浅 ，地层 不稳 定 ，容 易发 生井 眼垮 塌 ，使 造 斜率低 ，甚至 不起 井斜 。同时 ，造斜 井段 长 ，岩 屑容易 在下 井壁 沉积 ，造 成卡 钻等 复 杂情况 ，也将影 响 定 向造斜 。对 于这 一 问题 ，总结 出 了可行 的施 工工 艺 。主要 是 ①优选钻头类型和参数 ，保证侧 向造斜能力 。②优选马达 ，优化马达稳定器 、传动轴 、弯点支撑等 结构 ，增强造斜能力。③在考虑传压简化钻具组合的同时 ，保证马达上部钻具具有一定的刚性 。④严格 现场施 工 工艺 ，保 证工 具 面稳定 ，钻 进平 稳 。⑤优 化 随钻仪 器 ，及 时测 斜跟 踪调 整 。 4 井眼轨迹控制 中的钻压传递 问题施工中滑动钻进时如何有效地将钻压传递到钻头是主要问题 。 在施工 中采取 了如 下做 法 ①合 理选 配导 向钻 具组 合 ，并根 据 测斜数 据 及时 调整 钻井 参数 ，使 整套 钻具 在满 足井 眼轨迹 控 制要 求 的前提 下增 大旋 转钻 进 的 比例 。② 井 眼轨迹 控 制平 滑 ，井斜 、方 位基 本控 制在 设计值 1 。 以内，而且调整井斜 、方位分段进行 ，避免出现大的狗腿。③选用正脉冲随钻测量仪器 ，施 工 中合 理设 置仪 器 工作状 态 ，缩 短 测 量 时 间 和停 、开泵 次 数 ，避 免 因测 斜 时 间过 长 导 致 卡 钻 等复 杂 情 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 石油天然气学报 江汉石油学院学报 2 0 1 0 年 4 月 况 。④坚持钻完每柱划眼 、循环 ，特别是机械钻速高、井眼尺寸大、岩屑产生量多的井段 ，钻完每个立 柱 必须 反复 划眼 、大排 量循 环 ，保证 携砂 要求及 接立 柱 的安 全 。⑤优 质稳 定 的钻 井液 体 系 ，保 证井壁 稳 定 、井 眼清 洁和 良好 的润 滑性 。⑥托 压严 重影 响时效 时及 时补充 润滑 剂 。 5 大位 移 井的摩 阻、扭矩 问题大斜 度稳 斜段 的摩 阻 、扭 矩是 该 井施 工 中的 另一 个 主要 问题 。摩 阻和扭 矩是制 约 大位移 井施 工 的关键 因素 ，施工 中采 取如下 几点 措施 ① 大功 率新 型电动 钻机及 顶部 驱 动装置是硬件支撑，高性能的固控设备保证 了钻井液的 固相控制。 1 3 9 ． 7 ram钻杆可保证高抗扭、抗 拉 的能 力 。②根 据摩 阻 、扭 矩 和钻具 组合 的受力 分析 ，确定 合理 的钻 具组合 结构 和钻 进参 数 ，保 证全 井 钻 具平 顺无 弯 曲变形 ，同时有利 于钻 具 、随钻设 备 的合理使 用 ，有利 于钻 压 的合理储 备 。③优 质钻井 液 保 证井 眼 的润滑 性能 ，润 滑剂含 量保 持在 4 以上 ，使 摩 阻 降至 最低 。二开 采 用 P E M 体 系 ，该体 系 具 有 以下特点 较强的泥岩抑制性和井眼稳定性 ；较低的结块和泥包趋势 ；较好的润滑性和易维护性。 6 大斜度 大位 移 井井眼 净化 问题在 大位 移及 复杂 井施 工 中 ，井 眼净 化 问题 是 实现 安 全 快速 钻 进 的基本 保证 。解 决方法 有 ① 选 用 1 3 9 ． 7 mm钻杆 ，减 小 压 力 损耗 ，尽量 提 高 钻 进 排量 ，提 高钻 井 液 在环 空 中的返速 。② 采用 优质钻 井 液保证 泥浆性 能 的稳定 ，控 制适 当 的粘 切 ，提高泥 浆携 砂能 力 。③ 保 证 固控 设备 的使 用率 ，严格 做 好 四级 净化 。④ 严格 循 环 、划 眼 、短 起 下钻 等 措 施 ，减 少 钻 具 的静 止 时 间 ，通 过钻 具 的高速 旋转 形成 的旋 流来提 高携砂 能 力 。⑤有 效 地消 除岩屑 床l_ 2 ] 。 7 套管下入问题大位移井 ，通常稳斜段 的技术套 管下人深度 大，为了减少套管下人 的摩阻力， 保 证技 术套 管顺 利下 入 ，施工 中采 取如下 技术措 施 ①保证 井 眼轨迹 与设计 轨迹 相符 合 ，施工 中减少 过 大的狗腿角形成 。②下套管前采用倒划眼方式起钻 ，确保井眼不阻不卡 ，消除岩屑床 。③保证下套管前 的钻井 液有 良好 的防塌性 及最 理想 的润滑 性 。 4 结 论 1 由于该 井 区井型 的 限制 ，井 眼净 化工 作 比较 困难 ，采 用 中海油 服 的 高效 能 泥浆 ，通 过 合理 运 用 倒划 眼等 技术措 施顺 利解 决 了这一 难题 。 2 该 井 泥岩段 长 ，遇水 膨胀 易缩颈 ，通 过倒划 眼使 井 壁修 整 和岩 屑 床 清除 ，有 效 地 防止 了井 下 复 杂 的发生 。通 过生 产实践 验证 了钻 具高 速 旋 转 能够 有 效 地 携带 岩 屑 ， 同时 提高 钻 井 液 3转 及 6转 的读 数 ，保证泥浆的携砂能力 。 3 简化钻 具组 合 ，严格 控制 钻具 在井 内静止 时 间不 大于 3 mi n ，钻具 以大 幅度活 动 为主 ，活 动距 离 大 于 4 m，以 防止 卡 钻 。 4 在钻 进过 程 中 ，通过 随 时注意 观察扭 矩 、泵压 的变化 ，发现 问题 及 时 分析 、解 决 ；变 换 钻压 来 调 整钻 具受力 情况 ；坚 持钻 完每柱 的划 眼 、循环 ，特别 是机 械钻速 高 、井眼尺 寸大 、岩 屑产生 量多 的井 段 ，钻 完每个 立柱 必须 多次 划 眼 、大排 量循 环 ，保 证携 砂要 求及接 立柱 的安全 。控 制钻 井时 的机械 钻速 在 5 0 m／ h左右 ，保证 井 眼 内岩 屑 的有效 携带 。 5 优 良泥浆 性能 是顺 利完井 的关 键 ，加强净 化设 备 的使 用 ，严 格控 制 泥 浆含 砂 量 和 固相 含量 。加 强钻井 液性 能维 护 ，提高携 岩能 力 ，充分清 洁井 眼 ，防止沉 砂 ，提高 润滑性 。 6 针 对该井 完井 阶段 出现 的井 下复杂 ，通 过严格 执行 制定 的技术 措施 ，有效 地处 理 了复杂 的情况 ， 保证了油层套管的顺利下入 。发扬团队精神，做好协同配合 ，依托先进工艺技术和装备 ，严谨缜密的技 术方案和保障措施 ，明确的分工及强大的后勤保障和灵活应变的方案是该井成功的关键之所在。 [ 参考 文献] [ 1 ]李江 ，唐世春 ，崔龙兵 ．库 1 井钻井设计与施工 [ J ]．石油钻探技术 ，2 0 0 4 ，3 2 4 5 ～7 ． [ 2 ]杨 晓莉 ，刘素君 ，樊晓萍 ．大位移井井眼净化的理论与方法 [ J ]．钻采工艺 ，2 0 0 5 ，2 8 6 2 4 2 6 [ 编辑] 萧雨 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m