长庆马岭油田水平井钻井防碰绕障技术.pdf

第 3 1 卷 第 2期 2 0 0 9 年 4月 石 油 钻 采 工 艺 0I L DRI LLI NG PRODUCTI ON TECHNOL0GY V0 1 ． 31 No． 2 Ap r ．2 0 0 9 文章编号 1 0 0 07 3 9 3 2 0 0 9 0 20 0 3 50 4 长庆 马岭油 田水 平 井钻 井 防碰绕 障技 术 王万庆 田逢军 川庆钻探 工程 有限公 司长庆钻 井总公 司， 陕西西安7 1 0 0 0 0 摘要 长庆油田水平井在老油田部署较多， 受施工地形条件和周围邻井限制， 钻进过程防碰问题特别突出， 采取有效的防 碰技 术是 决定水平井施工 的成败 。马岭 油 田是长庆 油田公 司 2 0世 纪 7 0年代 开发 的老油 田， 南平 1井为马岭 油田防碰 绕障的 典型水平井， 为保证施工质量和安全， 对防碰资料进行了分析， 找 出防碰绕障的难点及重点， 在施工前进行 了相关模拟防碰数据 预算， 优选出最佳防碰绕障方案。根据方案选择适当的钻头、 钻具和工具仪器进行施工， 按防碰绕障方案有效控制轨迹。使用 该防碰技术后 ， 该井井眼防碰绕障非常成功， 而且井眼轨迹平滑， 做到了精准入窗， 保证了后续施工顺利进行， 提高了钻井速度。 该技 术在 长庆马岭 油田水平 井推 广应 用效果 明显 。 关键词 长庆油田； 水平井； 轨迹控制； 防碰绕障技术 中图分类号 T E 2 4 3 文献标识码 A The a n t i c o l l i s i o n a nd ba r r i e r - b y pa s s i ng t e c hno l o g y o f ho r i z o nt a l we l l dr i l l i ng i n Cha n g qi ng M a l i ng Oi l fie l d W A N G W a n q in g ， T I A N F e n g ju n C h a n g q i n gDr i l l i n g＆E x p l o r a t i o n C o r p o r a t i o n u n d e r C h a n g q i n g W e l l C o n s t r u c t i o n C o m p a n y ， X i ’ a n 7 1 0 0 0 0 ， C h i n a Ab s t r a c t M a n y h o r i z o n t a l we l l s d e p l o y e d b y t h e Ch a n g q i n g Oi l fi e l d i n o l d o i l fi e l d s ， t h e c o n s t r u c t i o n i s i n fl u e n c e d b y t h e t e r - r a i n c o n d i t i o n s a n d r e s t r i c t i o n s a r o u n d a d j a c e n t we l l s ． D u r i n g t h e p r o c e s s o f d r i l l i n g ， a n t i c o l l i s i o n p r o b l e ms o c c u r p r o mi n e n t l y , S O t h e me t h o d o f e ffe c t i v e a n t i c o l l i s i o n d e t e r mi n e s t h e s u c c e s s o f h o r i z o n tal we l l c o n s t r u c t i o n ． M a l i n g Oi l fi e l d h a s b e e n e x p l o r e d b y Ch a n g q - i n g Oi l fi e l d Co mp a n y s i n c e 1 9 7 0 ’ S ． Na n p i n g 1 we l l i s a t y p i c a l h o r i z o n t a l we l l o f a n t i c o l l i s i o n a n d b a r r i e r b y p a s s i n g o f t h e o i l fie l d ． T o g u a r a n t e e t h e q u a l i ty a n d s a f e ty o f c o n s t r u c t i o n ， t h e ant i c o l l i s i o n i n f o rm a t i o n i s an a l y z e d ， a n d the d i ffic u l t i e s a n d f o c u s o f t h e a n t i c o l l i s i o n a n d b a r r i e r b y p a s s i n g i s f o u n d o u t ． Be for e c o n s t r u c t i o n ， t h e an t i c o l l i s i o n t e c h n o l o g y a n d t h e r e l a t e d i n f o rm a t i o n e s t i ma t i o n i s s t u d i e d ， a s a r e s u l t ， t h e o p t i ma l p r o g r a m o f a n t i c o l l i s i o n a n d b a r ri e r b yp a s s i n g i s s e l e c t e d ． Ac c o r d i n g t o t h e p r o g r a m， a p p r o p r i a t e b i t s ， d r i l l i n g e q u i p me n t a n d t o o l s f o r d ri l l i n g o p e r a t i o n a r e s e l e c t e d ， S O t h a t t h e t r a j e c t o r y i s e ff e c t i v e l y c o n t r o l l e d ． T h e u s e o f t h e a n t i c o l l i s i o n t e c h n o l o g y n o t o n l y ma k e s t h e h o l e d r i l l e d v e ry s u c c e s s f u l l y a r o u n d t h e b a r r i e r , b u t a l s o ma k e s t h e w e l l t r a j e c t o ry s mo o t h ， S O a s t o c o me i n t o t h e wi n d o w p r e c i s e l y , a n d e n s u r e t h e s mo o t h c o n s t r u c t i o n o f t h e f o l l o w u p o p e r a t i o n ， a n d t h e n i mp r o v e t h e s p e e d o f d r i l l i n g ． Ob v i o us e ffe c t i s ob t a i ne d by a ppl yi ng t h e t e c hn ol o gy i n t he ho r i z o ntal we l l s of Ch a ng qi ng M a l i n g Oi l fiel d． Ke y wo r d s C h a n g q i n g O i l fi e l d ； h o r i z o n t a l w e l l ； t r a j e c t o ry c o n tr o l ； a n t i c o l l i s i o n a n d b ypa s s i n g b a r r i e r t e c h n o l o g y 近年长庆油田水平井多部署在老油区， 水平井 钻井施工过 程受 老井 网限制， 防碰形势 异常突 出。 给钻井施工带来 了一定 困难 ， 防碰绕障处理不当时 会发生两井相碰等后果。南平 1 井为所钻防碰绕障 难度最大的水平井 。 南平 1 井位于马岭油 田南 区， 钻探 目的是进行 井间剩余油挖潜， 该井周围邻井数量多， 其中以直 井段和增斜段与该井场的老井南 8 1 3 井防碰难度 作者简介 王万庆， 1 9 6 4 年生。2 0 0 5 年毕业于西安石油大学石油工程专业， 现从事定向井、 水平井技术研究工作。现任定向井技术服务 公 司经理 ， 钻 井工程 师。电话 0 2 9 8 6 5 9 2 6 1 5 ， E - ma i l w wq 1 9 6 4 y c 1 6 3 ． c o m。 3 6 石油钻采工艺2 0 0 9 年 4月 第3 1 卷 第2 期 最 大。增斜 段既要 保证 增斜 率 又需要 大段绕 障。 该井在增斜段成功绕障的同时， 井身质量全优， 在 后续 的长庆马岭 油田 l 5口水平井 中得到广泛推广 应用 。 1 南平l 井概况 Ge n e r a l s i t u a t i o no fNa n p i n g lwe l l 南 平 1 井 位 于 马 岭 油 田 南 区， 设 计 方 位 2 3 5 ． 5 8 。 。靶前距 2 6 3 ． 2 1 n l ， 人窗垂深 1 2 4 3 ． 3 5 IT I ， 靶 区上下偏差 1 ． 5 r l l ， 左右偏差 1 0n l 。设计水平段 4 个 靶点 1 8 7 m。在设计轨迹周围至少有 9口邻井， 距离 最近的 6口邻井分别 为南 8 1 3井 、 南侧 8 一 l 3井 、 南 8 ． 1 2 0 井、 南 8 1 3 3 井、 南 9 1 2 2 井； 其 中南 8 一 l 3 井 为 7 9年所钻直井 ， 与南平 1 井在同一井场。井位分 布图和防碰轨迹图见图 1 和图 2 。 图 1 南平 1井井位分布 图 F i g ． 1 W e l l l o c a t i o n ma p o f Na n p i n gl we l l g 兰 一 图 2 南平 l井实钻与 南 8 ． 1 3井实钻轨迹防碰 绕障 水平投影 图 F i g ． 2 T u r e a n ti c o l l i s i o n a n d b a r r i e r b y p a s s i n g h o ri z o n t a l p r o j e c ti o n ma p o f Na n p i n g l we l l a n d N a n 8 1 3 we l l 2 施工难点 Co n s t r u c t i o n d i f fic u l ti e s 1 南平 1 井受地理条件和其他条件制约 ， 在南 8 一 l 3 井井场施工 ， 邻井老井数量多 ， 直井段和定向增 斜段都要防碰， 防碰工作难度大。 2 邻井南 8 一 l 3 井为 2 0 世纪 7 0 年代所钻井， 钻 井时测量仪器落后， 钻井使用虹吸测斜仪测量井斜、 方位数据； 防碰数据只能使用完井电测数据 ， 电测数 据也受 当时仪器测量精度影 响， 存在误差 ， 使防碰绕 障工作难度增大。曾经发生过两井相距 1 9 r fl 而相 碰的钻井事故 。 3 南平 1 井井 口距邻 井南 8 一 l 3井 井 口 2 9 ． 1 1 1 2 “1 ， 南 平 1 井设计方位 2 3 5 ． 5 8 。 ， 南 8 ． 1 3 井距 南平 1 井设计方位线较 近， 与南平 1 井设计方位偏差只有 1 6 ． 1 4 。 。如果按设计直接施工 ， 有可能发生两井相碰 事故。 4 在保证绕障J 颐利的同时， 保证轨迹顺利人窗， 同时狗腿度不能超标 ， 不能造成后续工序施工困难 ， 尽可能减少施工工作量 。 3 施工准备 Co n s t r u c tio np r e pa r a tiv e 3 ． 1 计算邻井防碰数据 ． C a l c u l a t i o n a n t i - c o l l i s i o n d a t a o f a d j a c e n t w e l l 由表 1 分析 可知 ， 南 8 一 l 3井为防碰重点井 ， 该 井与南平 1 井井 口距离 2 9 ． 1 1 m， 南 8 ． 1 3井所在位 置与南平 1井设计方位偏差 1 6 ． 1 4 。 。如果按设计 施工 ， 南平 1 井在增斜段垂深 1 0 8 0 I T I 与南 8 1 3井 最小距离为 1 1 ． 4 8 m， 该段为绕障重点井段。南平 l 井设计与南 8 ． 1 3井实钻轨迹 防碰数据计算结果见 表 2 。 表 1 南平 1 井与邻井防碰相关数据 T a b l e l An t i c o l l i s i o n c o r r e l a t e d d a t a o f Na n p i n g1 we l l an d a d j a c e n t we l l 3 ． 2 施工注意事项 Co ns t r uc t i o n g u i d e l i ne s 1 根据井位分布图确定邻井井号， 收集相关邻 井井号及邻井井斜数据 、 海拔 、 口坐标 、 磁偏角 、 电测 连斜数据和单点测斜数据， 分析清楚数据中方位是 磁方位还是真方位。 王 万庆等 长庆马岭油田水平井钻 井防碰绕障技术 3 7 表 2 南平 1 井设计与南 8 ． 1 3井实钻轨迹防碰计算结果 T a b l e 2 An t i -- c o l l i s i o n c a l c u l a t i o n o f Na n p i n g l we l l d e s i g n d a t a a n d Nanp i n g 8 -- 1 3 w e l l t r u e h o l e t r a j e c t o r y d a t a 2 确认 防碰井坐标系的统一 ， 部分邻井由于所 钻时间距现在较远 ， 钻井时使用 坐标与现在不统一 时 ， 必须换算成统一坐标系才能进行防碰计算 。 3 对于周围邻井较多时， 利用设计数据和邻井 数据 ， 计算 防碰最近距离 ， 找准防碰绕障的重点井和 绕障的重点井段。 4 绕障安全距离， 对于时间跨度大的邻井， 两井 相距最短空间距离应大于 3 0 m。 5 对防碰绕障模拟数据 ， 应进行方案可行性验 证和找出可能存在 的问题 ， 保证工具的增斜 、 扭方位 能力足够。 6 施工过程 中严格执行绕障方案的轨迹模拟数 据 ， 切实做好水平井防碰工作 ， 及 时分析钻井中出现 的各类问题 ， 严防两井相碰事故的发生。 3 ． 3 施工方案 C o n s t r u c t i o n p r o j e c t 直井段方位控制在 1 2 0 ～ 1 8 0 。 ， 防止直井段两井 距 离变短 ， 给后续 的防碰绕 障带来 困难。 同时也有 利于防碰绕障轨迹控制 ， 保证绕障质量。 造斜 段方位 控 制在 l 8 0 ～ 2 0 0 。 绕障钻 进 ， 在垂 深 1 0 8 0 m 与南 8 1 3井相距最短距离 3 0 m， 且后续 井段方位扭 到设计方位 ， 保证两井最短距离不会变 短 。 垂深 1 0 8 0 m到安全井段 ， 开始扭方位到设计方 位 2 3 5 。 ， 扭方位角度 3 5 。 ， 按以上思路选择适当的造 斜点和防碰绕 障方法 ， 做南平 1 井二开到人窗的模 拟防碰绕障数据方案， 该方案的部分模拟绕障数据 见表 3 ， 模拟数据与南 8 ． 1 3 井轨迹关键防碰段最短 防碰距离计算数据见表 4 ； 使两井绕障最短距离大 于3 0 m， 使绕障工作量较小， 也使该井的防碰绕障风 险降到 了最低。该方案 比较理想。 表 3 南平 1 井小方位绕障部分模拟数据 T a b l e 3 P a r t b a r r i e r b y p a s s i n g s i m u l a t i o n d a t a o f Na n p i n g 1 we l l 表 4 南平 1 井绕障模拟数据与南 8 ． 1 3 井实钻轨迹 防碰计算结果 T a b l e 4 Ba r r i e r b yp a s s in g s i mu l a t i o n d a t a o f Nan p ing 1 we l l a n d Na n p i n g 8 - 1 3 we l l t r u e h o l e t r a j e c t o r y d a t a 3 8 石油钻采工艺 2 0 0 9年 4月 第 3 1 卷 第 2期 4 防碰轨迹控 制技术 A n t i - c o l li s i o n w e l l t r a j e c t o r y c o n t r o l t e c h n o l o g y 4 ． 1 直井段防碰轨迹控制 S t r a i g h t we ll 2 t l o na n ti - c o l l i s i o nt r a j e c t o r y c o n t r o l 1 钻 具 结 构 0 2 2 2 ． 2 mmP DC x 0 ． 2 5 m O1 7 2 mmP DM 1 ． 2 5 。 x 8 m 4 3 1 x 4 A1 0 x 0 ． 4 5 1 T I O1 6 5 mmMWD接 头 0 ． 8 9 m O1 6 5 mmNMD C9 ． 5 9 m 1 6 5 m mD C x 9 0 m 4A 1 1 x 41 0 0． 5 m l 27 mmDP1 33 KL。 2 复合钻井与滑动钻进相结合 ， 使用无线随钻 仪器 ， 滑动钻进控制方位在 1 2 0 ～ 1 8 0 。 之 间， 井斜达 到设计要求 ， 防止绕障时轨迹与邻井有相碰趋势 ， 同 时保证后续绕障井眼轨迹平滑和绕障工作量小。 4 ． 2 增斜段防碰轨迹控制 B u i l d s ecti o n a n ti - c o l l i s i o n we l l t r a j e c t o r y c o n t r o l t e c hn o l o gy 4 ． 2 ． 1 造斜段防碰绕障轨迹控制在井深 9 2 9 m开 始边造斜边绕 障， 使用与直井段相 同的钻具结构 ， 设 计方位 2 3 5 。 ， 实际绕障造斜方位 1 8 0 。 ； 按防碰绕障 模拟数据 ， 在井 深 9 8 2 m时 ， 井斜 8 ． 5 7 。 ， 方位达 到 1 9 5 。 。完成造斜段钻进 ， 由于 P DC钻头扭方位困难 ， 起钻换牙轮钻头进行增斜段绕障施工。 4 ． 2 - 2 增斜 井段 防碰绕障轨迹控制 1 钻具结构 O 2 1 5 ． 9 ra i n x 0 ． 2 5 m O1 7 2 m mP D M 1 ． 2 5 o 8 m 4 3 1 4 A1 0 x 0 ． 4 5 m O1 6 5 mmMWD接 头 x 0 ． 8 9 m O1 6 5 mmWD C x 9 ． 5 9 m O1 6 5 mmDC 9 0 m 4 A1 l x 4 1 0 0 ． 5 m O1 2 7 mmDP 1 3 3 K L。复 合钻进与滑动钻进相结合。 2 轨迹控制。在增斜段继续增斜增方位 ， 进行 防碰绕障， 按防碰绕障模拟数据 ， 在增井斜的同时方 位逐渐增大 ， 具体钻至井深 1 0 8 0 m， 井斜 3 1 。 ， 方位 控制在 2 2 5 。 ； 至井深 1 1 0 7 m时 ， 井斜 3 6 ． 5 。 ， 方位控 制到设计方位 2 3 5 。 ， 绕障结束， 在全部绕障段， 两井 距离在 3 0 I T I 以上 ， 绕障成功。进行水平井正常施工。 4 ． 3 轨迹控制结果 R e s u l t o f we l l t r a j ect o r y c o n t r o l t e c h n o l o g y 该 井在钻井过程 中严格执行 防碰绕障方案 ， 既 做到防止 与邻井相碰 ， 又使井 眼轨迹容易控制和保 证顺利人窗 ， 减少了施工难度。 该井在防碰绕障后 ， 轨迹控制方便 ， 按模拟方案 控制轨迹顺利人 窗 ， 实际人 窗数据 靶前距 2 3 6 ． 2 2 I T I ， 与设计相差 一0 ． 6 4 1T I ， 入窗上偏 1 ． 2 9 m， 左右偏差 4 ．5 6 il l ， 做到了精准人窗。同时该井的油层钻遇率达 到 1 0 0 ％。最大限度地实现了钻探该井的目的。 5 结论 Co n c l u s i o n s 1 通过使用防碰绕障技术 ， 南平 1 井在防碰形 势最严重的情况下 ， 安全顺利完井， 钻井周期 、 建井 周期分别创 2 0 0 7年长庆油 田水平井最短记录， 对该 油 田水平井安全施工有重要 的指导意义 ， 在后续的 老油 田水平井施工都做到了安全和快速钻井 ， 未出 现两井相碰的事故 。 2 钻井施工防碰工作非常重要 ， 建议在老油 田 水平井的设计环节 ， 水平井钻井施工方应参与防碰 设计 ， 以便钻井 防碰绕障施工更加顺利 ， 更有效防止 两井相碰事故 的发生。 3 老油 田水平井防碰绕障的关键技术是老井基 础数据的准确性和 防碰距离计算 的精确性 ， 对此还 有待做进一步的深入研究。 参考 文献 Re f e r e nc e s [ 1 ] 张书瑞， 申胡成， 杨春和， 等 ． 南2 4 6 一 平 3 0 9阶梯水平 井井眼轨迹控制技术[ J ] ． 石油钻采工艺， 2 0 0 7 ， 2 9 4 1 0． 1 2． ’ ZHANG S h u r u i ，S HE N Hu c h e n g ， Y ANG Ch u n h e ， e t a 1 ． T r a j e c t o r y c o n t r o l t e c h n i q u e s f o r t h e s t a i r s h o ri z o n t a l we l l , Na n 2 4 6 - P i n g 3 0 9[ J ]． Oi l Dr i l l i n gP r o d u c t i o nT ech n o l - o g y , 2 0 0 7 ， 2 9 4 1 0 1 2 ． [ 2] 刘辉 ． 梁9 一 平 1 水平井井眼轨迹控制技术 [ J ]． 石油 钻采工 艺， 2 0 0 5 ， 2 7 4 9 - l 1 ． LI U Hu i ． We l l p a t h c o n t r o l t e c h n i q u e o f L i a n g 9- p i n g l h o r i z o n a l we l l [ J ] ． O i l D r i l l i n g Produ c t i o n T echno l o g y , 2 0 0 5 ， 2 7 4 9 - 1 1 ． [ 3] 杨国辉， 赵元才， 周平， 等 ． 涩 H1水平井钻井工艺技术 [ J ]． 钻采工艺， 2 0 0 6 ， 2 9 1 1 0 5 1 0 8 ． YANG Gu o h u i ， Z HAO Yu a n c a i ， Z HOU P i n g ， e t a 1 ． Ho r i - z o n t a l d r i l l i n g t e c h n i q u e s i n S e H1 we l l[ J ]． D r i l l i n g P r odu c ti o n T echno l o g y , 2 0 0 6 ， 2 9 1 1 0 5 - 1 0 8 ． 收稿 日期2 0 0 8 ． 0 9 ． 1 7 编辑景暖 ]