风城FHW001水平井钻井工艺技术.pdf

2 4 石 油钻 井 5 - 风城 F H W0 0 1 水平井钻井工艺技术 对水平井轨道的要求 风城油田齐古蛆超稠油油藏位于准噶尔盆地西北缘，区内地面条件复杂，残丘起伏． 冲沟纵横，形成独特的 “ 风城 地貌，油层主要分布在 G 砂层组和 G 砂层组．平均有效厚 度为2 3 m，因此．根据 F H W0 0 1 井地质情况，油藏工程对水平井轨道提出了具体要求① 靶区垂深 2 6 4 m②靶区方位角 1 3 7 8 3 。 ⑦水平段长 2 0 0 m 靶体尺寸前窗高 2 m 、宽 5 m．后窗高 5 m 宽 1 5 m 为立体梯形方匣。 同时．为了提高采收率．考虑到斜井泵下入深度和液面举升能力．采油工程设计规定， 井眼轨迹必须在井筒液面距水平段垂深 3 0 m处，井斜角不得超过 6 0 。 ． 钻井工程设计 维普资讯 宋朝晖等风城 F H W0 0 I 水平井钻井工艺技术 2 5 1． 浅层超疆演木平井钻井设计原剜 1满足地质 、开发 开采和修井的要求 进产层段的轨迹设计应满足地质、开发设计的要求，同时．产层段的轨迹几何形状 及其延伸长度要受到钻井工艺技术水平的限制。另外，水平井采油泵的下入位置与水平井 轨迹有关参数密切相关。 2 应充分考虑现有钻井设备和工具的能力 优先考虑使用斜井钻机，以降低对造抖工具遣斜率的要求。由于钻机能力的约束，水 平井轨迹的长度要受到钻柱摩阻和扭矩以及下入完井管柱的制约。 3应有利于快速 、优质 、安全地进行钻井施I作业 通过优化轨迹参数和钻柱结构实现阻力和扭矩的降低，并尽可能使最后一层技术套管 封固水平段以上的棵眼段，以保证水平段的安全作业． 2 。设计的主要内容 1井身结构的设计 根据该区的地质特点、稠油开采的要求及钻机的能力，表层套管的下入深度为封固吐 谷鲁组以上的地表砂泥岩覆盖层，犯4 4 5 m m的技术套管封同水平段以上的裸眼并段．保证 井壁的稳定性和利于下部水平段的钻进，井可实现双管注采作业．为采油方案的选择提供 更多的灵活性，完井方式采用裸眼下绕丝筛管预钻孔基管完井。 2井身剖面的优化设计 考虑到风城水平井试验区的特点和现有设备、工具及其能力，根据采油工艺要求。我 们对三段制、五段制剖面类型以及造斜率的选择进行了多次计算．确定用斜井钻机钻水平 井的井口 倾斜剖面类型，并绘制了多种剖面类型，通过对比分析和反复论证，确定了具有 一 定灵活性和调节范围的噌 直一造抖一稳斜一造斜一水平” 五段制剖面， 具体参数如表 1 ． 衰 1 F H Wo o 1 木平井轨连参致 垂深 斜深 垂直段长 斟豫段长 平移段长 水平位移 造斜率 终端井斟 井段名称 m 1 m m { m m ／ 3 0 m 。 斟直井段 1 0 3 I 2 0 0 0 1 0 3 9 2 1 2 0 0 0 6 00 0 6 0 o 0 3 0 0 0 第一造斟段 ”2 9 0 2 1 4 4 5 6 8 9 8 9 4 4 5 6 3 4 I l 2 3 4 1 8 o 0 5 5I 9 稳斟井段 2 2 5 5 5 3 o 6 6 7 5 2 6 5 9 2 2 2 7 5 7 2 I 9 9I 3 5 51 9 第二造斟段 2 6 4 0 O 4 3 7 2 2 3 84 5 l 3 0 S 5 l 2 2 4 6 3 2 l 7 9 g0 O 9 0∞ 水平延伸段 2 6 4 0 0 6 3 7 2 2 0 0 0 2 0 0 o 0 2 o 00 0 5 2 I 7 9 9 0 0 0 3 钻具组舍设计 全井的井眼轨迹控制以动力钻具为主，主要考虑单、双弯动力钻具．稳斜井段采用转 盘钻微增斜钻具组合，可调整轨迹．修整井眼，清洗岩屑。水平延伸段设计了导向钻具和 倒装钻具组合配 MWD随钻测量仪监捌。 4 钻井液、完井液体 系选择 根据水平井试验区的吐谷鲁组、齐古组泥岩、砂泥岩易分数、易垮塌的特点及对岩样 的实验评价，选用了 K C I 复合离子型聚合物为主要处理剂的强抑制性钻井液体系．全井采 用屏蔽暂堵技术，提高造壁防透能力．防止压差压力激动造成的漏失，确定处理剂的不同 加量，保证钻井液的润滑性和强携岩能力。 维普资讯 石油钻 井 工程 第4 岢 茉2 髂1 9 q 7 午6 月 现场试验 1． 表层 4 4 5 mm井眼奢 l直井段 0～6 2 ． 5 r n 表层斜直外段地层岩性疏松．考虑到圆加压不足和钻具 自重会导致降斜，因此，斜井 钻 J 摆放倾角比设计井 口倾角大 2 5 c ，即井 口开角为 3 同时，由于钻机 商处 于试验阶 段，无法 F 4 4 5 l T t iT ． 稳定器，遂下入大直径钻铤组台，全雁钻进， 转速 1 ∞ ～】 2 0 ff mi n、 ．懒利钻完袭 ， ，、 由3 9 7 cT n 1 表层套管至6 】 ．3 8 m 外钭降至2 4 0 方位角为 】 3 】 ． 2． 二开 1 1 mm 并鼹 6 2 ． 5～4 5 3 m 1制 矗井段 6 2 ． 5～1 0 4 4 8 m 由于表晨井段阵斟严重，因此该井段使州 J 转瓶钻强增缸钻具组合 B H A1，钻压 8 0 ～ 1 4 0 k N ，转速 6 5～8 }r ／ m in，平均机械钻速 3 2 ．2 5 m ／ h ，因钻速过快，不能恒定施加钻 压，钻机的机械加压装置速度仅为 5 m ， h ，也无法发挥作用 钻进至 1 0 4 ．4 8 m时，井斜仅由 4 。 增至 2 ，增斜率为 2 ． 1 4 。 1 3 0 m，因此起钻更换钻具组合，提前实施定向造斜。 2第一增斜井段 1 0 4 ． 4 8～2 5 4 5 m 根据上部井段井眼轨迹的情况，考虑到岩性疏松会影响工具的遣斜率，在该造斜井段 首先选用了 1 。 1 。 4 5 的双弯马达钻具组合 B HA2，其理论造斜率为 1 2 ． 6 。 ／ 3 0 m ．下入 】 1 m mMP 2钻头钻进至 I ] 3 m，井斜增 至 3 1 ． 9 。 ，增斜率达到 1 5 ． 2 7 。 ／ 3 0 m． 由于大的曲率 不利于下部钻井的安全施工，遂改换转盘钻稳斜钻具组合，稳斜钻进 1 4 7 m，并对 1 0 4 ． 4 8～ 】 1 3 m井段进行划眼修整 此时，井斜角比设计要求还差 5 。 ，水平位移还差近 8 m．依据工 具能力及以往的钻井经验，选择 了 2 ．7 。 弯接头带直螺杆钻具组合 B H A3 ，每钻进一个 单根，用 MWD 测取井斜、方位数据，并及时预测待钻井眼轨迹．根据预测结果，确定提 钻井深为 2 4 5 ．5 m，钻进至此，井斜增至5 6 。 ，最高造斜率达到8 ．5 。 ／ 3 0 m。此段长度控制的 好坏，关系到第二造斜段钻具组合的台理选择，关系到能否以合适的造斜率进入水平段。 3稳定井段 2 5 4 5～2 8 8 1 8 m 由于对第一造斜段的遗斜率和造斜工具已有准确的认识，因此决定第二造斟段仍使用 相 同的钻具组合，这样就预留出比较精确的一段稳辩井段．采用 已有成熟经验 的稳斜钻具 组合 B HA 4自2 5 4 ． 5 m稳斜钻进至 2 8 8 l 8 m，钻进 3 3 ． 6 8 m，井斜角稳定在 5 6 o ，方位变 化率平均 】 6 3 。 ／ 3 0 m，同时通过划眼、提钻对上部斜井段作了一定的惨整。 【4第二增斜井段 2 8 8 1 8～4 5 3 m 仍 然选用 2 ． 7 。 弯接头配直螺杆钻具组台 B HA3 ， 使增斜率保持在 7 ． 0～7 4 。 ／ 3 0 m之 间，既能保证精确入靶，又能满足采油工艺要求 垂直井深2 3 4 m 上的井段井斜角应小于 6 0 。 。钻进至 3 6 2 ． 2 m时，井斜角为 7 3 ． 8 o ，方位角为 1 3 4 l 。 ，平均增斜率 7 ． 2 1 。 1 3 0 m，虽然 钻头磨损严重，但很好地控制了井眼轨迹的发展 更换钻头和动力钻具后，继续钻进至 4 2 9 ． 3 6 m ，预测井底井斜角已达 9 O 。 ，平均增斜率 7 ． 0 2 。 ／ 3 0 m 。为了技术套 管的顺利下入 和 井下安全，同时也为了给水平段钻进创造一个良好的井眼轨迹趋势，按计划下入单稳定器 钻具组台 B H A 5 ，通井、划眼、修整井壁，并稳斜钻入靶窗。由于钻机操作的限制， 又钻进至4 5 3 m， 进入靶窗6 m， 井斜角为9 0 2 4 。 ， 方位角为 1 3 3 ．2 。 ， 靶区入窗点垂深 2 6 4 ． 8 m， 与靶心垂直偏差 0 _8 m，完全满足了地质设计及采油工程的要求． 3．三开 1 6 ram水平延伸段 4 5 3～6 5 0 m 维普资讯 宋朝晖等风城 F H W0 0 1 水平井钻井工艺技术 - 2 7 根据钻具性能分析计算，水平段选用转盘钻倒装钻具组合 B H A 6 ，钻具的特性呈 稳斜或微增斜，并有一定的稳方位能力，钻具组合未使用钻铤加压，一是为了减少摩阻和 扭矩，二是考虑钻机的最大扭矩值只有 1 1 k N m，钻压值受扭矩限制。水平段钻进 l 9 7 m， 方位井斜变化范围极小．井辩变化差值在0 ．5 7 。 以内，方位角变化在 1 3 31 3 5 。 之间，实钻 轨迹沿设计轴线高差起伏小于 o _ 8 m，达到了预期的平稳钻进水平延伸段的目的． 主要技术成果 1 完成了国内第一口用抖井钻机钻的超稠油浅层水平井 F H W0 0 1井，多项技术指标 创最新水平，其垂直井深最浅，为2 6 4 m中靶精度最高 设计靶区精度为前窗宽 5 m 高 2 m ，后窗宽 l 5 m、高 5 m，实钻水平延伸段沿轴线高差起伏小于 0 8 m ，辩深与垂深之 比为2 ．4 1 ，水平位移与垂深之比为 1 ．9 8 ． 2 ．基本形成 了经济可行的风城浅层超稠油油藏水平井钻井工艺技术．其主要技术路线 是采用斜井钻机、中半径水平井眼轨迹，造斟段以弯外壳及带大角度弯接头螺杆钻具为主 完成，水平段以转盘钻方式为主完成，全井采用 MWD监测． 3 ．研制开发的水平井工程应用软件满足了设计、施工和资料处理的要求，并在现场施 工中能够对下部钻具力学特性进行实时分析计算，及时预测井限轨迹，以高精度钻入靶区． 4 ．对浅层超稠油水平井井眼形成机理作了理论研究与部分室内试验， 并提出了新的观 点，为水平井安全钻井技术措施的制定提供了新的理论依据． 责任编辑牡青才 窖 窖譬譬譬 譬 譬譬 譬臂 譬 它窖 譬譬 譬叠置 宫譬 冒2譬 譬 譬譬 譬 譬窖 膏童 童 譬譬 譬冒譬 ■譬 萱雪 窖 上接第2 3页 3 ．实践再一次证明转盘钻与螺杆增斜相结合进行井眼轨迹控制是多快好省钻水平井的 有效方法，该方法钻出的井眼曲率变化幅度小， 圆滑、摩阻小． 4 ． 水平井钻井技术是一项系统工程．加强组织、协调 管理是成功的保证．该井钻井 过程中局有关领导给予了大力支持，多次及时．正确地指导了该井施工． 5 ．先进的 MWD仪器与优质的服务可以大量节省钻井时问，从而可以加快投产速度． 虽然仪器支出增多．但由于可以早投产因而可取得更大的效益． 6． 水平井钻井必须加强钻井液的投入．水平井由于井眼曲率变化太，易发生井下复杂 情况，改良钻井液性能可大大降低井下事故． 7． 科学、周密的水平井优化设计是水平井施工的重要保证。通过设计时的反复论证不 仅可以节约施工的费用与工期．而且可提高钻井的安全性，减少施工风险，并保证安全中 靶，撮后交出优质的井限。 8． 本井中转盘钻增斜的增斜率偏低，对其原因尚需做进一步理论分析． 9 ．本井钻进到井斜达 4 7 。 时，根据地质要求比设计靶区下移 3 2 m，井眼轨迹控制能适 应这一调整，这充分说明我局水平井轨迹控制技术已达到了较高的水平． 1 0 水平井靶区确定应把油田整体布井方式、井距及靶区大小对油井产量、采收率的 影响、钻井成本等因素综合起来考虑，才能取得最佳投资效益比． 责任端辑赵子仁 维普资讯