长北区块双分支水平井钻井技术分析.pdf

长庆7 0 1 6 5 钻井队自2 0 0 6 年6 月 与壳牌合作开发长北区块 以来 ，已 完成 5口双分支水平井。壳牌公司 在长北 区块设 计 的双 分支水平井具 体施工方案为 将 3 1 1 ． 1 mm井眼 钻至设计位置后下 2 4 4 ． 5 mm套 管，①钻水平段 2 1 5 ． 9 mm分支井 眼，第一条中2 1 5 ． 9 m m井眼偏离主 井眼以左 4 0 4 5 度的方位水平钻进 2 0 0 0 m 。②第二条分支在 2 4 4 ． 5 m m 套管以下裸眼开窗侧钻，第二条 2 1 5 ． 9 mm水平段分支井眼偏离主井 眼以右 4 0 4 5度的方位水平钻进 2 0 0 0 m 。两个分支井方位角相差 8 0 9 0 度。两个分支都采用 2 1 5 ． 9 mm 井眼裸 眼完井开发。 1 剖面设计及井身结构分析 长北 区块双分支水平井 钻井技术分析 贺会锋 川庆钻探工程有限公司长庆钻井工程总公司陕西西安7 1 0 0 1 6 【 摘 要 】对长北区块双分支钻井的剖面设计及 井身结构、钻头使用、 螺杆 、仪器与钻具使用、钻井液做 了技术分析。 【 关键 词 】长北区块双分支水平井技术分析 1 ． 1长北区块 选用的剖面设计 该 区块 双 分 支 水 平 井 剖 面设 计为直 一 增 一平 ，属于单增剖面长 半径水平井。在长北区块的双分支 水平井靶前距一般在7 0 0 8 2 0 米 ， 每 个分支水平段长度要求 2 0 0 0左右。 该剖面的特点是①对增斜率要求 较低 。增斜段一般要求增斜率小于 3 度／ 3 0 米 ， 从而使井眼的曲率较小 ， 确保井眼轨迹 比较光滑。②在长水 平段钻进过程中，为了保证能在钻 头上施加钻压 ，钻具要求采用倒装 结构 ，但是如果靶前距小 ，加重钻 杆的位置就会上提到直井段 ，加重 钻杆 以下的钻杆容易被压弯，增大 钻进过程的扭矩和摩阻，不利于水 平段钻进。以C B 5 1 为例剖面设计 如表 1 。 井段类型 井段 段长 累计水平位 垂深 井斜 方位 造斜率 。 移 ／ 3 0 m 直井段 0 l 6 7 6 1 6 7 6 O l 6 7 6 0 O O 造斜段 1 6 7 6 3 4 1 1 l 7 2 7 8 1 1 ． 5 2 9 2 3 ． 2 2 8 6 ． 5 1 l 5 5 3 水平段 3 4 l l 一 5 4 0 3 l 9 9 2 2 7 7 9 ． 5 2 9 2 0 8 8 ． 8 l l 0 5 O 水平段 3 4 4 8 5 4 8 2 2 0 3 4 2 7 9 6 ． 2 2 9 1 l 8 9 ． 8 8 1 9 3 O 贺会锋 1 9 7 2 一 工程师，从事方向为钻井工程。 1 _ 2 长北 区块井身结构 长北 区块设计的井身结构 4 0 6 ． 4 mm P D C 钻头 3 3 9 ． 7 m m表 套 3 l 1 ． 1 m m S m i t h 钻头 2 4 4 ． 5 m m 技术套管 2 1 5 ． 9 m m S mi t h 钻头 1 7 7 ． 8 m m尾管。 C B 3 1 井第二个分 支井眼采用套管开窗侧钻 ，后面3 口井第二条分支都是在 2 4 4 ． 4 m m 套管以下井段裸眼侧钻。C B 3 1 井 见图 1 。 CB3 ． 1 PR o P oS E D 、 l L CoM LE 【 oN DI AGRA M 2 o o 9 ． 。 。 ． 石油和化工设置』 9 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 尺 寸 水眼 尺 寸 排量 机械 钻 速 序 号 名称 型号 编号 使 用 时间 h 进 尺 m 地层 m m ／ 3 2 L ／ s m ／ h 1 S E C I J I I T Y D B S 3 1 1 1 F M F 3 7 5 3 Z l 0 8 l 7 7 0 5 7 } 1 4 5 5 5 7 l 8 1 ． 9 1 3 7 4 1 7 ． 5 5 延长 ，纸坊 ，和 尚沟 ， 刘家 沟 2 S E C IJ I I T Y D B S 3 1 1 1 F M F 3 7 4 3 Z R 1 0 9 7 9 9 9 6 7 } 1 4 5 5 5 7 1 0 1 0 8 5 4 6 ． 8 4 5 ． 4 l 刘家 沟 ，石千 峰 3 S E C U I l T Y D B S 6 31 1 ． 1 F S F 2 6 5 3 Z 1 0 9 3 2 0 0 6 9 } 1 2 5 5 5 7 2 6 ． 6 l 3 5 6 2 5 ． 1 0 石 盒子 4 S E C U R l T Y D B S 7 31 1 l F M F 3 7 4 3 Z R 】 0 9 7 9 9 9 5 7 } 1 4 5 5 5 7 5 6 1 1 7 l 2 3 ． 0 5 石 盒子 5 S m i t h B i t S 31 1 1 G F 1 5 tt B D ,／ C M Y 7 7 1 7 1 1 6 ， 3 * 2 O 5 5 5 7 8 1 2 1 8 4 ． O O 2 2 7 石 盒子 ， 山西 6 R e e d H y c a l o g 3 1 1 1 M 8 1 3 B V P X J W 6 4 9 8 8 1 3 5 5 5 7 7 ． 1 2 8 5 4 0 1 山西 7 R e e d H y c a 1 o g 3 1 l 1 M 2 0 0 6 一 A l 2 l 2 7 O l 13． 8 1 4 5 5 5 7 6 1 ． 9 5 2 0 4 7 3 ． 3 O 山西 8 S m i t h B i t S 3 l l l G F 2 O B O D V C M Y 3 3 0 7 l l 6 ， 3 * 2 2 5 5 5 7 3 7 4 9 0 7 1 2 4 3 山西 9 S m i t h B i t S 3 l 1 1 E B X S 2 7 D S F l 0 8 7 3 4 5 6 3 * 2 4 5 5 5 7 2 9 3 5 3 5 6 1 2 1 山西 2 钻头使用情况分析 2 ． 1 长北区块钻头使用情况 1 4 0 6 ． 4 ra m井眼钻头使用 情 况 在已完成的 6口双分支水平井 表层段中，其中 3口井仅使用 1 个 钻头钻完表层。C B 3 1 井使用成都 百 思 特 中 4 0 6． 4 m m P D C钻 头 MS 1 9 6 3 S S ，机械钻速为 1 5 ． 8 5 米 ／ 小时。 C B 5 1 井使用S m i t h 4 0 6 ．4 ram 牙轮钻头 MY 7 7 8 6 ，机械钻速为 1 1 ． 6 4米 ／ 小时 。虽然牙轮钻 头机械 钻速略低于 P D C钻头，但是从现场 使用效果看 ，使用P D C钻头时，钻 2 O 石油和化工设蚤 l 2 0 0 9 ． 0 6 具震动及憋跳现象严重，容易造成 损坏顶驱等设备。 2 3 1 1 ． 1 m m井眼钻头使用 情 况 C B 3 2 井 3 l 1 ． 1 m m井眼使用 9 个钻头，其中 6 个 P D C 钻头，3 个 s m i t h 牙轮钻头 。 3 l 1 ． 1 m m井段平 均机械钻速 3 ． 8 1 m ／ h 。使用P D C造斜 至8 0 度左右。 C B 5 1 井中3 1 1 ． 1 m m井 眼使用 9 个钻头，其中7 个 P D C钻 头， 2 个s m i t h 牙轮钻头。 3 1 1 ． 1 ra m 井段平均机械钻速5 ． 5 6 m ／ h 。 使用P D C 造斜至8 0 度左右 。 C B 5 - 2 井 q b 3 1 1 ． 1 ra m 井眼使用 6 个钻头，其中5 个 P D C 钻头 ， 1 个 s m i t h 牙轮钻头。 3 1 1 ． 1 m m 井段平均机7 ．0 9 m ／ h 。 使用P D C 造斜至8 2 度左右。C B 3 2 3 1 1 ． 1 m m 井眼钻头参数如表 2 。 C B 3 2 井直井段所用的 P D C钻 头如图 2 、图 3 。 型号 F M F 3 7 5 3 Z 编号 1 0 8 1 7 7 0 5 P D C钻头喷嘴形状 进尺 1 3 7 4 米 机械钻速 7 ． 5 5 m ／ h 喷嘴 7 X 1 4 ／ 3 2 ” C B 5 2 中3 1 1 ． 1 m m 井眼钻头参数 如表 3 。 C B 5 2 井造斜段所用的P D C钻 头如 图 4 、图 5 型号 F S X 7 4 3 Z 编号 1 1 1 8 6 8 0 0 进尺 3 8 4 ． 6 2 米 机械钻速 7 ． 7 5 m ／ h 喷嘴 3 X 1 6 ／ 3 2 ” 4 X 1 5 ／ 3 2 ” 3 水平段钻头使用情况 长北区块双分支水平井水平段 采用 2 1 5 ． 9 m m s r n i t h 牙轮钻头 ， 平均 使用时间4 0 - 5 5 h ， 排量3 1 ． 6 - 3 6 Us ， 平 均机械钻速 7 ． 3 7 m ／ h 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 3 螺杆使用情况分析 长北区块双分支井在 3 l 1 ． 1 m m 井眼使用S p e r r y s u n 公司的 2 4 4 ．4 m m 的可调试螺杆，在水平段 2 1 5 ． 9 m m 井眼使用s p e n y _ s u n 公司的 1 1 7 7 ．8 m m 的可调试螺杆。在斜井段及水平段 过程中螺杆弯角调到 1 ． 1 5 度。 螺杆平 均使用时问7 5 小时，然后返回塘沽 基地进行维修后继续使用。 4 仪器与钻具使用情况分析 1 哈里伯顿公司生产的 M WD 无线随钻仪器 能测 出井下 多项参 数井斜 、 方位、T具面、伽玛、电 阻率 、孔隙度 、钻具震动 、井径等 参数。哈里伯顿公司生产的 M WD悬 挂于无磁钻铤 内，根据钻铤丝扣长 度将适当厚度的调节环放入无磁钻 铤内部的MW D之上，待上紧丝扣后 就将 M WD固定。MWD由井下涡轮 发电机向井下传感器提供电能，并 配有井下电池在不开泵状态下向井 下传感器提供电能，确保井下存储 器能正常工作。MWD通过压力变化 形成压力脉冲将井下测出的数据传 输 到地面 ，然后 由地面处理机将 压 力信号转化为数字信号，实时监测 井下状况 。 2在长北区块的双分支水平 井施工中，整个 B HA 底部钻具组 合 部分由哈里伯顿提供，钻铤选 用山西风雷生产的 2 0 3 ra m的螺旋 钻铤或 1 7 7 ． 8 m m螺旋钻铤 ， 钻杆选 用格兰特生产的中 l 3 9 ． 7 m m钻杆和 加重 钻杆 。 5 钻井液情况分析 5 ． 1钻井液体系 长北区块上部井段都采用无固 相聚合物体系，为实现}央 速钻井，下 部斜井段采用双钾体系，水平段都 采用无土相低伤害暂堵体系。上部 井段没有太大区别 ，使用聚合物钻 进至石盒子时开始转换体系，一般 直接向井浆中加入坂土、S MP 一 2 、盐 f N a C L 1 、S M K、S M T， 边钻进边循环， 充分水化分散 ，提高粘切 ，采用高 粘切 ，粘度取设计上限，以高粘度 来确保泥浆的携砂性 ，钻进时适当 补充润滑剂，保证泥浆 良好的护壁 润滑性能。壳牌施工的泥浆 ，在钻 进至石盒子时转换体系，用 KC L、 K P A M配制高浓度胶液，通过补充胶 液将井浆转换成双钾体系。在使用 坂土时一般都是配制成坂土浆充分 水化，在使用时通过补充坂土浆来 调节泥浆性能。泥浆性能采用适当 的粘切 ，一般取设计下限 ，严格控 制泥浆失水， 保证较低的失水量， 确 保泥浆 良好的防塌性。严格控制固 相 含量 ，保证泥饼 的光滑 ，良好 的 固控设备的运转能够最大的清除劣 质固相 ，使泥浆的净化工作得到保 障 ，对 于泥浆润滑性 的调整上 ，采 用大量加入生物油的办法来提高润 滑性能 ，成本投入 巨大。 5 ． 2化工药品情况 长北 区块在使用化工药品时 ， 产品品种尽量单 一化 ，化工产 品大 多是无毒的环保材料， 价格昂贵， 质 量较好。 5 ． 3泥浆处理 方案情 况 长北 区块 的施工队伍 ，井上配 备专门的泥浆化验房 ，每个班对泥 浆做全套性能实验，通过实验数据 确定泥浆配方 ，以及处理方案 ，通 过实验细化药 品加量。 6 结语 水平井是一项复杂的综合配套 技术 ，要做为一项系统工程来解决 水平井带来的一系列技术问题 ，形 成配套技术 ，才能最终体现出水平 井的优势来。通过井身剖面设计、 井 身结构设计 、井下仪器和井下工具 及钻井液体系等多方面的分析研究， 对施工 双分支水 平井 的关键技 术有 了全新的认识和掌握。囵日 [ 1 】 陈洪军，王呼佳．A N S Y S在机械与化工装备中的应用【 M】 ．北京中国水利 水电出版社 ，2 0 0 6 1 1 0 2 3 5 ． [ 2 】 伍开松． 胶筒系统接触有限元优化设计[ J 】 ． 西南石油学院学报， 2 0 0 6 ， 2 8 6 8 8 - 9 0 ． [ 3 ]3张智亮， 王勇． 加氢反应器裙座支撑区有限元分析及优化设计【 J 】 ． 炼油技术与 工程 ，2 0 0 8 ，3 8 3 4 0 5 3 ． [ 4 】 J B 4 7 3 2 1 9 9 5 ， 钢制压力容器一分析设计标准 第一版 【 S 】 2 0 0 9 ． 。 。 石油和化工 设备I 2 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m