华北油田雁63断块丛式井快速钻井技术.pdf

第 3 5卷 第 5期 2 0 1 3年 9月 石 油 钻 采 工 艺 OI L DRI LL I NG PR0DUCT1 0N TECHN0L0CY V0 1 ． 3 5 No ． 5 S e p ．2 01 3 文章编号 1 0 0 0 7 3 9 3 2 0 1 3 0 5 0 0 1 3 0 3 华北油 田雁 6 3断块 丛式 井快 速钻 井技术 张炳顺 谭勇志 张贵全 孙 斌 王 栋 陈立震 中国石油渤海钻探定向井分公 司， 河北任丘0 6 2 5 5 0 引用格式张炳顺， 谭勇志， 张贵全， 等 ． 华北油田雁 6 3断块丛式井快速钻井技术 [ J ]． 石油钻采工艺， 2 0 1 3 ， 3 5 5 1 3 1 5 ． 摘要随着定向井技术的不断完善， 丛式井钻井技术现已在国内各大油田广泛应用。华北油田雁 6 3断块根据地质构造特 征采用了定向丛式井开发， 井眼采用五段制井眼轨道设计剖面， 该区块布井多， 井网密， 整拖距离5 m， 上直段并行井段长， 井间碰 撞 因素较 多， 钻 井施工过程 中绕障难度大， 对井眼轨迹控 制和监测技 术要 求高。针对华北油 田雁 6 3断块丛式井特 点在 实钻过程 中采 用了定向剖 面优化设计 ， MWD 无线随钻 定向与监测 ， 及 时调整井眼轨迹 ， 保 证 了井眼轨迹 的规 则， 减 少了后 期采油杆管的 偏磨效应， 施工过程中通过优化钻井参数、 简化钴具结构、 严格控制轨迹、 优化钻井液体系等技术措施实现了安全快速钻井。 关键字雁 6 3断块 ； 丛式井； 防碰绕障； 轨迹控制； 快速钻井 中图分类号 T E 2 4 2 文献标 识码 A Fa s t dr i l l i n g t e c hn i q ue o f c l us t e r we l l s i n Ya n6 3 Bl o c k o f Hua be i Oi l fie l d Z H A N G B i n g s h u n ， T A N Y 0 n g z h i ， Z H A N G G u i q u a n ， S U N B i n ， WA NG D o n g ， C H E N L i z h e n Di r e c t i o n a l W e l l T e c h n o l o g y S e r v i c e s B r a n c h ， B o h a i Dr i l l i n g a n d E x p l o r a t i o n E n g i n e e r i n g C o m p a n y ， R e n q i u 0 6 2 5 5 0 ， C h i n a Ab s t r a c t W i t h t h e i mp r o v e me n t o f d i r e c t i o n a l we l l d r i l l i n g t e a c h n i q u e ， c l u s t e r we l l d r i l l i n g t e c h n i q u e h a s b e e n wi d e l y a c c e p t e d i n d o me s t i c o i l fi e l d s ． I t i s a l s o c o n d u c t e d i n Ya n 6 3 Bl o c k o f Hu a b e i Oi l fi e l d b a s e d o n t h e g e o l o g i c a l c h a r a c t e r i s t i c s ． Fi v e s e c t i o n we l l b o r e t r a c k wa s d e s i g n e d ． Th e a r e a i s f e a t u r e d wi t h b i g a m o u n t o f we l l s ， l a r g e we l l p a t t e r n d e n s i t y , l o n g v e r t i c a l we l l s e c t i o n ， ma n y we l l c o l l i s i o n f a c t o r s ， a n d l a r g e d i ffic u l t y o f o b s t a c l e a v o i d i n g d u r i n g d r i l l i n g ， S O i t n e e d mo r e r e q u i r e me n t f o r we l l b o r e t r a j e c t o r y c o n t r o l a n d mo ni t o r i ng． I n v i e w o f the f e a t ur e s a b ov e ，i n t h e r e a l dr i l l i ng pr o c e s s ， di r e c t i o na l p r ofil e o p t i m i z a t i o n de s i g n a nd wi r e l e s s M W D di r e c t i o n a n d mo n i t o r i n g a r e u s e d t o a d j u s t we l l t r a j e c t o r y t i me l y , w h i c h g u a r a n t e e s t h e w e l l b o r e s h a p e ， l e a d i n g t o l e s s e c c e n t r i c w e a r i n l a t e r p r o d u c t i o n ． Du r i n g t h e d r i l l i n g p r o c e s s ， q u i c k d r i l l i n g wi th s a f e ty i s a c h i e v e d t h r o u g h o p t i mi z i n g d r i l l i n g p a r a me t e r s ， s i mp l i f y i n g d r i l l i n g t o o l s t r u c t u r e ， s t r i c t l y c o n t r o l t r a j e c t o r y , a n d o p t i mi z i n g dri l l i n g fl u i d ． Ke y wo r d s Y a n 6 3 B l o c k ； c l u s t e r we l l ； a n t i c o l l i s i o n r u n n i n g ； t r a j e c t o r y c o n t r o l ； f a s t d r i l l i n g 华北油 田刘李庄油 田区域构造位于河北省饶 阳 凹陷高 阳低凸起和蠡县斜坡 的北部倾末端 ， 是冀 中 坳陷与饶阳凹陷的结合过渡带 。受潜山基底形态 的控制 ， 第三 系地层沿基底不整合 面 自西南 向东北 层层披覆其上。井区为一受北东向西掉断层和近南 北 向西掉断层控制的断阶构造 。地层产状 向东北抬 起 ， 西南倾覆 ， 地层倾角较缓。成岩环境 下储层 为三角洲前缘亚相沉积砂体 ， 上段储 层为三角洲 平原分流河道沉积砂体 。物性特征 据电测解释资 料统计雁 6 3 9 5井区 E 下段平均孔隙度为 1 2 ． 8 6 ％， 平 均 渗 透 率 为 1 2 ． 7 5 mD；E 上 段 平 均 孔 隙度 为 1 3 ． 1 3 ％， 平均渗透率为 l 8 ． 7 3 mD， 属于中孔 ． 低渗储 层 。E 下段储层厚度为 9 r n左右 ， E 上段储层厚度 为4 0 r n 左右， 砂体发育稳定。根据试油资料分析， 井 区压力系数为 0 ． 8 5 ～ 1 ． 0 2 ， 属正常压力系统。 1 雁 6 3断块丛式井快速钻井技术 雁 6 3断块位于河北省安新县刘李庄镇 ， 属村镇 人 口密集地区 ， 由于地面条件限制 ， 为加快勘探开发 速度 ， 节约钻井成本 ， 完善采油工艺 ， 便于集中开采 作者简介张炳顺， 1 9 6 4年生。1 9 8 4 年毕业于江汉石油学院钻井工程专业， 长期从事钻井、 定向井、 水平井技术研究和管理工作， 公司一 级专 家， 高工。 电话 O 3 1 7 - 2 7 5 0 8 0 9 。E - ma i l g c j s _z b s c n p c ． c o m．c n 。 l 4 石油钻采工艺 2 0 1 3年 9月 第 3 5卷 第 5期 和管理 ， 雁 6 3断块井网布丛式井以一拖二 、 一拖j、 一 拖 四为主。雁 6 3断块常规定 向井井身结构均采 用一开 3 7 4 ． 6 mm井 眼 ， 一完钻井 深为 1 2 0 ～ 2 0 0 1 T I ； 二开采用 2 1 5 ． 9 mm井 眼， 完钻垂深 为 2 9 7 0 ～ 3 0 0 0 1T I 。由于馆陶组地层岩石胶结疏松不稳定 ， 并底有杂 色细砾 岩， 故造斜点一般均避开馆 陶组。最大井斜 为 8 ～ 3 0 o 。由于 E 下段有较大段油页岩 ， 自然降斜 趋势明显， 故剖面类型以直一增一稳一微降4段式 和直一增一稳一 降一直 5 段式居多。优化后的剖面 类型利用了特殊层位的固有属性 ， 减少了钻井过程 中的轨迹调整 ， 降低 了钻井风险 ， 可大幅度地提升钻 井速度。丛式井施 丁过程 中， 优化各项关键技术也 是提升钻井速度 、 节约钻井成本的重中之重。 1 ． 1 简化钻具结构、 优化钻井参数 一 开钻具组合均采用塔式钻具组合 ， 且 同一井 组采用相 同的钻井参数。一开防斜打直是丛式井施 T中的关键。 3 7 4 ． 6 ra m3 A O2 0 3 r n m双母接头 托盘 1 6 5 m m无 磁 钻 铤 2根 O1 6 5 m m 螺 旋 钻 铤 1 根 1 2 7 mml 8 。 钻杆若干 。 钻井参数钻压1 0 ～ 3 0 k N；转速5 5 r ／ m i n 、 1 5 2 r ／ mi n；排量 3 4 L ／ S ；泵压 7 ～ 1 0 MP a ；钻头喷 嘴组合 1 2 mm1 2 mm x 1 2 mm。 二开钻具采用 1 ． 2 5 。 单弯螺杆 MWD组合 ， 简 化钻具 中不必要的刚性结构 ， 用加重钻杆代替部分 螺旋钻铤， 精选钻具， 减少配合接头的使用数量， 下 井前对无磁 、 接头等探伤， 钻杆下井前仔细检查台 阶、 丝螺纹 、 本体 ， 防止钻具因疲劳破坏 、 应力破坏后 下井给施工带来 巨大安全风险。 02 1 5 ． 9 m mP D C O1 7 2 mm1 ． 2 5 o 双扶单 弯螺杆 O1 6 5 mm浮阀 01 6 5 mm无磁钻铤 x 1 根 1 6 5 mmMWD悬 挂 短 节 01 6 5 mm 无 磁 钻 铤1根 01 6 5 mm螺旋钻铤 1 根 01 6 5 mm配合接头 01 2 7 mm加重钻杆 1 5 根 01 2 7 mml 8 。 钻杆若干。 钻井参数钻压 2 0 ～ 6 0 k N；转速 5 5 r ／ min ；排 量 3 4 L ／ s ；泵 压1 3 ～ 1 8 MP a ；钻 头喷嘴组合 1 4 mm 1 4 mm 1 2 mm 1 2 mm／ 1 6 mm 1 6 mm 1 4 mm 1 4mm 。 该套钻具组合定向造斜率 5 ． 5 ～ 6 。／ 3 0 1 T I ， 完 全满足丛式定向井设计造斜率 2 ．7 ～ 3 。 ／ 3 0 m的要 求 ， 定 向造斜 井段采用定 向加 复合结合方式 ， 较大 程度地提升 了斜井段机械钻速。由于雁 6 3断块地 层硬质不 均， 软硬夹层较 多， 钻具复合 自然 降斜率 0 ． 5 ～ 1 ． 1 。／ 3 0 m， 尤其是钻穿沙一下段油页岩井段 复合降斜率高；在东营组底至沙一上段方位小漂 ， 漂 移率为 0 ． 2 ～ 0 ． 5 。 ／ 3 0 1 T I ， 在沙一下段至沙二j 三 段方位大漂 ， 漂移率为 0 ． 2 ～ 0 ． 7 。／ 3 0 1T I 。 根据雁 6 3断块地层明化镇和馆陶组泥砂岩互层 较多、 东营组大段泥岩 、 沙一上部泥岩含量重 、 沙二三 段泥岩质纯 、 性硬等特点， 及时调整改变钻井参数和 技术措施 ， 防止钻头泥包 、 轨迹失控等复杂情况发生 。 1 ． 2 丛式井防碰技术 雁 6 3断块丛式井施T整托 距离一般均 4 ～ 5 1 T I 左右， 二开即采用单弯螺杆加 MWD严格监控 ， 且 同 一 平 台施工井均采用 同一根 MWD探管或同批次校 核探管 ， 尽可能地减少了 2 种或 以上仪器之间的误 差 ， 单井完井用多点校核。防碰扫描采用 MWD与 防碰井 MWD数据 ， MWD与防碰井完钻多点数据 2 套仪器进行对 比扫描， 极大程度地减小仪器误差范 围。由于雁 6 3断块丛式井防碰施工中上直段并行井 段较长 ， 为使 防碰距离始终处在可控范同， 一般在二 开后小定 向， 将井斜调至 l ～ 2 。 ， 使正施T井眼与防碰 井眼分离 ， 分离方位避开老井眼和其他待钻井。在防 碰井段每 3 01T I 测斜 1 次 ， 特殊井段加密测斜， 严格监 控 MWD数据磁场强度 、 地磁倾角， 并根据测斜数据 绘制防碰图， 严格监控井眼走向， 计算防碰距离， 预测 待钻 1 0 0 1 T I 防碰间距 ， 若发现井距有靠近的趋势及时 采取措施。在两井并行井段钻进时 ， 由副司钻以上人 员操作刹把 ， 控制钻压 ， 均匀送钻， 如果发现有钻速突 然加快 、 放空 、 蹩跳等现象立即停止钻进 ， 将钻头提离 井底 ， 分析隋况后再决定下步措施。震动筛有专人负 责观察 、 捞取砂样 ， 如有垮塌掉快 、 铁屑 、 水泥块等异 常现象 ， 立即停钻分析原因。 下面就雁 6 3 断块一平 台雁 6 3 1 5 l 、 雁 6 3 一 l 5 2 X、 雁 6 3 1 5 8 X、 雁 6 3 1 5 7 X一 托 三井组情况 做简单描 述。雁 6 3 ． 1 5 1 、 雁 6 3 ． 1 5 2 X、 雁 6 3 1 5 8 X、 雁 6 3 1 5 7 X 井组是 由渤海 钻探钻井 四公司 4 0 6 8 9队承钻 ， 渤海 钻探定 向井公司负责丛式井技术施工 的平 台井 。雁 6 3 ． 1 5 1 是井组 中的第 1口井 ， 也是一 口直井 ， 二 开 采用单弯马达加 MWD监控井身轨迹 ， 防斜打直 ， 为 下几 口待钻井做 了较好 的铺垫 。雁 6 3 1 5 2 X、 雁 6 3 1 5 8 X、 雁 6 3 ． 1 5 7 X依次整托 4 ． 9 8 m、 5 ． 0 7 m、 5 ． 0 2 I l l ， 井组内各井设计及实钻最近距离见表 1 、 表 2 。 表 1 井组内各井设计最近距离 1T I 井号 雁 6 3 1 5 1 雁 6 3 1 5 2 X 雁 6 3 1 5 8 X 雁 4 ． 0l ， ， 6 3 1 5 2 X 井深 3 9 6 ． 2 5 m 雁 7 ． 0 3 4 ． 1 7 ， 6 3 ． 1 5 8 X 井深 8 7 7 ． 9 2 m 井深 2 0 6 ． 0 9 m 雁 1 2 ． 0 9 ． 1 9 4 ． 1 1 6 3 1 5 7 X 井深 8 6 7 ． 1 3 m 井深 1 8 9 ． 7 1 IT I 井深 8 5 0 ． 1 9 I T I 张炳顺等 华北油田雁 6 3断块丛式井快速钻 井技术 1 5 该井 组施工过程 中雁 6 3 ． 1 5 2 X、 雁 6 3 ． 1 5 8 X、 雁 6 3 ． 1 5 7 X分别在井深 2 2 0 m、 4 0 0 m、 3 4 0 m处小定 向 将井斜调整为 1 - 2 。 ， 使正钻井眼与防碰井眼分离 ， 下 部并行井段长度 ， 实现上直段并行井段 高效地复合 快速钻进 ， 同时严控直井段位移 ， 必要时调整井身参 数 ， 防止位移超标 、 轨迹失 控 ， 为下步造 斜打下 良好 的基础。 表 2 井组内各井实钻最近距离 m 丛式井 的防碰工作 除了要有先进 准确 的 MWD 监测和井下可以随时调控轨迹 的单弯螺杆之外 ， 更 离不开定向井施工方和钻井方制定完备的技术措施 和各相关工作人员的紧密协作 ， 才能实现快速安全 钻井。 2 钻井液技术措施 雁 6 3断块 钻井液施 工针 对断 块地层 特点 ， 东 营组造浆 、 馆陶底砾岩及沙河街组油页岩易漏 、 易垮 塌 、 掉块等特点 ， 明化镇馆陶组等上部地层钻井液 的 密度保持低密度低黏切 ， 用 F A． 3 6 8控制上 中部的地 层造浆和膨润土含量 ， 密度控制在 1 ． 1 2 ～ 1 ． 1 6 g ／ c m ， 黏度维持在 4 0 S 左右 ， 失水维持在 5 mL附近。馆 陶 底砾岩及沙河街组油页岩井段 ， 施工中逐步增加 F T - 1 0 3 、 细 目钙 、 D C L ． 1 等至 1 ． 5 ％左 右， 加入 足够的防 塌剂、 降失水剂， 改善滤饼质量， 降低高温高压失水， 屏蔽井壁 、 减少钻井液对储层的损 害， 稳定井壁。东 营组大段 以泥岩为主的紫红色泥岩 、 灰绿 色泥岩和 细砂岩互层井段易发生钻头泥包 ， 在 1 9 0 0 m左右添 加液体润滑剂 ， 防止泥包现象发生 ， 并改善钻具和滤 饼之 间的润滑性 ， 确保钻井液摩阻因数在设计范 围 内， 井下动载正常。造斜及降斜前加入 1 ％ ～ 2 ％抑制 剂控制地层水化分散 、 1 ％～ 2 ％ 液体润滑剂降摩阻 ， 滤 饼摩擦 因数控制小于 0 ． 1 5 ， 其后根据摩阻及井下情况 及 时补充维护 ， 保证定 向或稳斜调整井 身参数 时不 托压 ， 确保井下安全 。由于雁 6 3断块机械钻速高 ， 各 井施工过程 中钻井液固相含量 的控制都要有效使用 离心机 、 除砂器等固控设备 ， 及时清除有害固相保持 钻井液清洁 。钻完进尺后通井， 充分循环钻井液确保 携 砂干净 ， 根据井下情况适量加入 F T - 1 0 3 、 细 目钙 、 DC L ． 1 封闭下部井段 ， 确保电测 、 下套管的顺利进行。 自2 0 1 1 年 l 2 月 3 1日至 2 0 1 2年 7 月 2 9日， 渤海 钻探钻井四公司 4 0 6 8 9队在雁 6 3断块共交井 1 7口， 完成总进尺 5 1 3 9 5 m， 单井平均进尺 3 0 2 4 ． 2 4 m， 单井 平均纯钻时间 7 7 ． 1 6 h ， 平均单井机械钻速达到 4 0 ． 3 6 m／ h ， 平均月速 9 0 6 8 ． 1 2 m ／ 台 月 ， 单井平均钻井周期 、 建井周期分别 6 d和 1 1 ． 9 6 d ， 比单井设计平均建井周 期 3 2 ． 5 5 d 缩短了2 0 ． 5 9 d 。 其中最短钻井周期4 ． 6 5 d 雁 6 3 ． 1 4 9 X ， 最高机 械钻速 达 5 3 ． 3 2 m／ h 雁 6 3 ． 1 4 9 x ， 最短建井周期 1 0 ．0 8 d 雁 6 3 ． 1 7 3 、 雁 6 3 一 l 5 7 x 。 3结论 1 雁 6 3断块丛式井防碰工作制定技术措施 ， 采 取小定 向， 及早与防碰井分离 ， 减少并行井段 ， 严格 监控 MWD数据中磁场强度 、 地磁倾角， 实时绘制防 碰扫描图 、 监控井眼走 向， 相关人员密切协作 ， 取得 了较好的效果 。 2 根据雁 6 3 断块地层特点优化井身结构， 简化 钻具组合 ， 优化钻井参数。根据地层硬质不均 、 钻具 组合 自然降斜和漂移等特点调整最大井斜和初始闭 合方位 ， 减小稳斜段或下部地层调整次数 ， 为快速钻 井赢得宝贵时间。 3 钻井液在明化镇 、 馆陶组采用低黏切 ， 东营组 控制造浆和膨润土含量 ；馆陶底砾岩及沙河街组油 页岩井段 ， 加入足够 的防塌剂 、 降失水剂 ， 改善滤饼 质量 ， 降低高温高压失水 ；定 向段稳斜段及 时补充 液体润滑剂， 降低摩阻， 防定向托压， 为快速钻井提 供 良好的环境。 4 随着石油钻井工艺 的不断创新 与发展 、 先进 的测量仪器、 复合导向钻井技术的不断完善和对区块 地层的不断探索和尝试。丛式井快速钻井技术可以 大幅度地缩短对地层 的浸泡时间， 减少对油气层 的污 染 ， 降低钻井风险， 从而达到节约钻井成本的目的。 参考文献 [ 1 ] 赵书怀， 吕翠艳 ， 毛琼 ． 雁 1 0 7 砾岩油藏储集类型及对 注水开发的影响 [ J ]． 西南石油学院学报， 2 0 0 7 ， 2 9 3 71 7 4． [ 2] 杨春和 ， 王树彬， 中子臣， 等 ． 多目标垂直靶 区定丛井井 眼轨迹控制技 术 [ J ]． 油气田地 面工程， 2 0 1 0 ， 2 9 9 80 81 ． [ 3] 王兴武 ． 薄油层水平井轨迹控制技术 [ J ]． 钻采工艺， 2 0 l 1 。 3 3 6 1 2 7 ． 1 2 9， 3 6 ． 修改稿收到 日期2 0 1 3 - 0 8 ． I 1 [ 编辑薛改珍 ]