广安构造定向井快速钻井技术.pdf

98 钻 采 工 艺 D RI L L I NG ＆ P RODUC T1 0N T ECHNOL 0GY 2 0 0 9年 9月 S e p．2 0 0 9 广安构造定 向井快 速钻 井技术 谭清明， 谯抗逆， 胡超， 黄根红 川庆钻探 工程公司钻采 工艺技术研究 院 谭清明等．广安构造定向井快速钻井技术． 钻采工艺， 2 0 0 9 ， 3 2 5 9 8 9 9 摘要 -广安构造近年所钻 井多为定 向井、 水平 井， 部分 已完钻 井出现复杂与事故 占用钻 井时间多、 单次定向 中靶难度大等 问题 ， 严重制约 了广安构造钻 井速度 。本 文针 对影响 广安构造 定向井快速 钻井的 因素， 总 结出几点 应对措施来提 高广安构造钻井速 度、 提 高广安地 区钻 井综合效益。 关键词 广安构造 ； 定 向井；快速钻 井 中图分类号T E 2 4 3 文献标识码 A D O I 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 6 7 6 8 X ． 2 0 0 9 ． 0 5 ． 0 3 3 广安构造位于四川省广安市境内， 是川中古隆平缓构造 区乐山一龙女寺古隆起东侧 的一个大型背斜构造。根据最 新二维地震储层资料， 广安区块分为广安“I” 号区块和广安 “Ⅱ” 号区块； 广安 I号区块位于广安构造主体， 储层主要以 须六段为主 ； 广安 Ⅱ号 区块位 于广安 区块西 北部 ， 储层 主要 以须四段为主。构造存在广①、 ②、 ③、 ④四个逆断层， 使构 造沙溪庙 ～自流井组地层存在地质破裂带、 须六 地层含有 大段煤层， 地层受泥浆浸泡易失稳垮塌； 广安构造地层压力 系数低， 井漏复杂频繁， 严重制约了钻井速度。 一 、影响钻 井速度 因素分析 1 ． 井漏 广安构造 1 号 区块 钻进 常发生井 漏 ， 且 具有漏 层 多 、 漏 速大等特点。广安构造凉上层位普遍发生井漏 ， 呈漏速大甚 至井漏失返特点， 给安全快速钻进带来严重隐患。广安构造 部分定向井造斜点在沙一 中下部 ， 有 部分定 向施工在凉上层 位进行 ， 为快速钻进 埋下 了隐 患。滑动钻进发 生井 漏后 ， 一 般先采用随堵漏剂堵漏， 若漏速增大， 则因钻具组合限制堵 漏技术措施 ， 只能起钻倒出定向组合再下人光钻杆组 合来 堵 漏 ， 且揭开新地层后容易再次发生井漏 ， 因此起下钻 次数 多 ， 增加了钻井周期。根据已完钻井资料分析， 井漏复杂是影响 广安构造快速钻进主要因素。 2 ． 方位漂移二次定 向 广安区块上部地层横向分布差异大， 转盘钻稳斜井段较 长 8 0 01 0 0 0 m ， 靶 区半径小 一般为 3 0 m ， 第 一次定 向 结束后使用双扶钻具组合稳斜或微增斜时， 方位变化太快， 往往需二次定向才能保障中靶。 3 ． 钻头、 钻具事故 构造地层以砂岩、 泥岩为主， 地层软硬交互层多， 滑动定 向钻进多采用牙轮钻头 弯螺杆方式。由于牙轮钻头结构 特点， 在井下动力马达驱动下高速旋转， 钻头使用寿命大大 缩短 ， 并多次发生牙轮落井事故。广安地 区定 向井靶 区范围 窄， 设计稳斜稳方位段长， 稳斜段钻进采用双扶正器组合。 随着斜井段的增加， 钻具和井壁接触面加大， 钻具受扭矩也 逐渐增加 ， 经常发生钻具断裂 、 刺漏等事故 。 4 ． 井下垮塌 构造发育了四个断层， 受其影响， 地层稳定性差， 且地层 夹层多， 含有大段页岩、 煤层等， 受钻井液浸泡泥页岩水化膨 胀造成井下垮塌， 且受钻井液浸泡时间越长， 井下发生复杂 几率越大。 二 、 提速技术措施 1 ． 优选造斜点 设计时优选造 斜 点 ， 进 入 凉上漏 层 前完 成 滑动 钻井 施 工。若确实需在漏层定向， 保证返砂前提下可适 当减少排 量 ， 能有效 降低 漏速 。转盘稳 斜钻进 中， 即使发 生大漏速 井 漏 ， 亦可以采用桥浆堵漏， 可避免钻具组合限制堵漏措施瓶 颈 ， 为快速钻井创造良好条件。广安 0 0 2一X 4 7井设计造斜 点在沙一段下部 ， 定 向钻进 至 1 0 6 6 m进 入构造 主漏 层凉上 发生井漏， 至 1 1 3 4 IT I 井段， 皆因滑动定向施工井下组合带有 螺杆钻具， 限制堵漏措施 ， 须起钻更换光钻杆组合堵漏 ， 因井 漏共起 下钻 三次 ， 增加钻井时间 8 7 h 。而广 安 0 0 2一X 5 1井 、 广安0 0 2一X 7 8井等经优化设计， 将造斜点上移至沙一中上 部， 进入凉上前已完成滑动定向钻进 ， 进入凉上后虽发生井 漏， 因钻具组合能够满足堵漏工艺要求， 避免起钻更换组合， 减少起下钻次数， 从而缩短了钻井周期。 2 ． 优选钻头型号 广安地 区定向井井斜一般在 3 O 。～ 4 5 。 之间， 按设计的 5 。 ／ 3 0 m造斜率计算， 滑动定向钻进井段在 1 8 02 7 0 m内。 若采用牙轮钻头， 由于受使用时间限制， 单只钻头难以完成 收稿 日期 2 0 0 90 41 1 作者简介谭清 明， 助理工程师 ， 2 0 0 5年 7月毕业 于西南石油大学石 油工程专业 ， 现从 事定 向井技术 服务工作 。地址 6 1 8 3 0 0 四川广 汉 ， 电话 0 8 3 8 5 1 5 1 1 9 5 。 第 3 2卷 Vo 1 ． 3 2 第5期 No ． 5 钻 采 工 艺 D R I L L I N G＆ P R 0 DU C T I O N T E C HN O L 0 G Y 9 9 滑动定 向施工 ， 因此需 要起 钻更 换钻 头。而 P D C钻头 因结 构特点不受使用时间限制， 可以成功规避牙轮钻头使用寿命 限制 等 缺 点 。广 安 0 0 2 一X 7 7井 定 向 增 斜 阶 段 采 用 HM 5 1 6 4 P D C钻头， 单趟定向增斜钻进 2 8 5 m， 钻头使用 5 4 h ， 机械钻速达到 5 ． 2 8 m ／ h ， 有效地提高了机械钻速， 避免了起 下钻 ， 缩短 了钻井周期 。 根据统计数据 ， 定 向增斜井段采用 HM 5 1 6 4 P D C钻头 ， 可 单趟完成定向增斜作业 ， 避免换钻头造成的起下钻； 稳斜段 采用机械钻速高的 H A 4 3 7 G钻头， 可快速钻进， 缩短钻井周 期 表 1 。 表 1 几种常用钻头对 比表 钻头类型及型号 累计进尺 m 平均机械钻速 m ／ h HA 43 7 G 6 6 6 7． 41 4． 2 l F A4 4 7 G 1 7 3 5． o o 3． 5 3 HA4 47 G 6 5 8 4． 4 8 3． 43 三牙轮钻头 H A 5 3 7 G 1 9 0 8 ．2 8 2 ． 7 3 HA5 l 7 G 1 0 8 3 2． 3 6 2 ． 4 5 HJ 5 1 7 G l 01 5 7． 2 3 2 ． 2 0 HM5 1 6 4 41 0 7 ． 9 7 3 ． 9 9 P D C钻头 HM6 1 64 5 2 2 ．o o 2． 4 4 3 ． 选择合理稳斜方式及技术措施 1 定向施工预留合理的方位漂移量。根据完钻定向井 统计， 双扶稳斜段方位几乎全部右漂， 方位变化率小于 0 ． 3 ／ 3 0 m 的 占 1 3 ％ ， 0 ． 3 。一1 。 ／ 3 0 m 占 6 6 ％ ， 大 于 1 。 ／ 3 0 m 占 2 I ％。因此施工前应做好轨迹设计 ， 预留好方位漂移量。按 9 0 0 m稳斜段计算， 方位预留右漂 1 0 。 入靶， 漂移 1 0 。一 2 7 。 均 可中靶 ， 采用此项措施可将二次定向率降低至 3 5 ％左右， 即 使部分井需要二次定向也降低了定向施工难度 ， 提速效果明 显 。 2 选用定向井专用扶正器和直径 2 1 4 m m以上扶正 器， 能够降低方位漂移速度。广安 0 0 36一X I井双扶稳斜 稳方位钻进过程中， 由于扶正器选择欠妥， 在 3 0 。 井斜条件下 方位变化率达到 4 ． 0 8 。 ／ 3 0 m， 增加了二次定向难度和工作 量， 降低了井身轨迹质量； 而在广安 0 0 2一x 4 7井， 由于方位 预留得当、 扶正器选用正确， 方位变化率为0 ． 9 6 。 ／ 3 0 iI 1 ， 避免 了二次定向作业。 3 采用弯螺杆 MWD导航稳斜钻进能提高机械钻速、 避 免二次定 向。采用 弯螺杆 MWD导航 稳斜钻进 ， 完 全能 够避免双扶正器稳斜造成的大幅度扭方位作业 ， 同时能够加 快钻井速度 ， 缩短钻井周期。广安 0 0 2一X 7 2井稳斜段同时 采用弯螺杆 M WD导 航稳斜 钻进 和双扶 稳斜 钻进 ， 双扶 稳 斜段平均机械钻速 1 ． 8 1 m ／ h ， 螺杆 MWD导航 稳斜钻进 平 均机械钻 速达 到 3 ． 5 5 m ／ h ， 提 速 效果 明 显。 同井 场 的 广安 0 0 2一X 5 2井采用双扶稳斜钻进 6 1 2 ． 3 9 m， 周期 1 7 ． 6 d ； 而广 安0 0 2一X 7 2井采用螺杆 MWD导航稳斜钻进648 ． 9 2 m， 进 尺多了3 6 ． 5 3 I n ， 周期反而缩短 5 ． 8 4 d ， 经济效益显著 对比 数据见表 2 。 根据 表 2数据 ， 对 比分析 两种不 同稳斜方式 机械钻速的 差别 采用双扶稳斜钻进 ， 由于井斜控 制需要 ， 难 以施加最 优 钻压 ， 因此造成机械钻速低； 若组合性能不稳定， 则调整结构 又需起下钻作业 ， 从而 增加 了钻井 周期 ； 另 由于方位 漂移 难 以控制， 进行二次定向施工后需要长段划眼作业 ， 是造成双 扶稳斜钻进钻井周期长的主要原因。 表 2 两种稳斜方式机械钻速对 比表 稳斜方式 双扶稳斜钻进 弯螺杆 M WD导航稳斜 井 号 广安 0 2一X 4 7井 广安 0 2一X 5 5井 广安 0 2一X 5 8井 广安 0 2一X 7 2井 广安 0 2一X 6 9井 广安 0 2一X 7 2井 机械钻速 2． 4 7 2． 7 4 1 ． 6 O 1 ． 81 2． 8 2 3． 5 5 m／ h 4 ． 降低钻具事 故 2 0 0 8年 1月至 8月底广安 地 区完钻斜 井 中， 有 1 2口井 发生 l 6次钻具断裂事故 ， 占完钻斜井3 6 ． 4 ％ ； 有 7口井发生 1 2次钻具刺漏， 占完钻斜井 2 1 ． 2 ％。因此加大钻具质量检 测力度， 发现有质量问题或可疑钻具应立即停用 ， 可有效的 避免钻具事故。降低钻具事故发生率也是提高广安地区定 向井快速钻井、 缩短钻井周期的最有效的方法之一。 5 ． 降低井下垮塌几率 构造地层压力系数较低， 钻井液密度在 1 ． 1～1 ． 2 6 g ／ c m 范围间， 因此在尽可能多的井段内使用低密度钻井液快 速钻进。采取加强岩屑观察等技术手段 ， 待发现井下有垮塌 迹象时立即转换成高抑制能力、 高防塌护壁能力的钻井液来 稳定地层 ， 避免单纯依靠提高钻井液密度来稳定井壁 的做 法， 既能有效防止井漏， 也能达到用低密度的钻井液“ 以快制 胜” 快速钻进 的 目的。 三、 结论 1 实践证明将造斜点选择在沙一中上部， 在进入凉高 山以前完成滑动施工， 能够避免因井漏增加的钻井周期。 2 采用螺杆 MWD导航钻进， 能够避免双扶稳斜方位 漂移造成的二次定向施工 ， 能够极大地提高机械钻速， 加快 钻井速度 。 3 分井段、 分钻井方式优选钻头能够加快钻进速度， 缩 短钻井周期。 4 加大钻具质量检测力度， 降低钻具事故发生率也是 提高广安地区定向井快速钻井、 缩短钻井周期的最有效的方 法之一。 编辑 i 黄晓川