复杂断块油藏立体开发钻井完井优化技术.pdf

第 3 2卷 第 6期 2 0 1 0年 1 1月 石 油 钻 采 工 艺 OI L DRI LL I NG PR ODUCTI ON TECHNOLOGY V0l | 3 2 No ． 6 NO V ．2 01 0 文章编号 1 0 0 0 7 3 9 3 2 0 1 0 0 6 0 0 3 8 0 4 复杂 断块 油藏 立体 开发钻 井完 井优化 技术 张宏军 杨立明 1 ． 胜利石油管理局黄河钻井固井公 司， 山东东营2 5 7 0 6 4 ； 2胜利油 田东辛采油厂地质所 ， 山东东营2 5 7 0 0 0 摘要复杂小断块储量小， 利用常规技术开发， 采收率低 ， 经济效益差， 需要进行立体开发。胜利油田Y 3 1 断块区， 含油面 积 1 ． 5 k m ， 地质储量 7 1 9 ． 5 1 0 t 。断块小 、 油层 多、 非均质强 、 油水关系复 杂， 将跨 断层水平 井、 绕锥 水平井、 跨 断块 多靶点复杂 结构井与完井固井方式及开采技术相结合， 立体优化， 提高采收率。在完井固井方面采取 了一些综合措施， 提高了一、 二界面的 水泥胶 结质量 ， 满足 了立体 开发 的要求。 关键词复杂断块；立体开发；钻井完井； 优化 中图分类号 T E 2 2 文献标识码 A Dr i l l i ng a nd c o mpl e t i o n o pt i mi z a t i o n t e c hn o l o g y i n c o mpl e x f a ul t - bl o c k r e s e r v o i r wi t h t r i di me ns i o na l d e v e l o pme n t Z H A N G H o n g j u n ， Y A N G L im in g 1 Hu a n g h e Dr i l l i n g a n d C e me n t i n g C o m p a n y o fC N PC S h e n g l i Pe t r o l e u m， Do n g y i n g 2 5 7 0 6 4 ， C h i n a ； 2 ． I n s t i t u t e o fG e o lo g y o fC NP C S h e n g l i P e t r o l e u m Do n g x i n P r o d u c t i o n B r ig a d e ， Do n gyi n g 2 5 7 0 0 0 ， C h i n a Ab s t r a c t Du e t o t h e l o w r e s e r v e s o f t h e c o mp l e x s ma l l f a u l t b l o c k r e s e rvo i r , t h e r e c o v e r y r a t i o a n d e c o n o mi c b e n e fi t i S v e r y l O W i n us i n g o f t r a d i t i o na l t e c h n ol og y． So t h e c omp l e x s ma l l f a ul t bl o c k r e s e r vo i r s ho ul d be d e v el o pe d i n t r i di m e ns i o na l pa t t e r n． Y3 1 Fa ul t b l o c k s i n S h e n g l i Oi l fie l d ， wi t h o i l b e a r i n ga r e a1 5 k m ， a n dg e o l o g i c r e s e rve 71 9 ． 51 0 t ， h a s d i s a d v a n t a g e s o f s ma l l f a u l t b l o c k s ， ma n y oi l l a y e r s ， s e ve r e n o nho mo ge n e i ty an d c ompl e x oi l wa t e r r e l a t i on s h i p． Ba s i ng o n t he c o mb i n a t i on be t we e n c r o s s i n g f a ul t ho r i z o nt a l we l l s ur r o un di ng wa t e r c o ne h or i z o nt al we l l ，c r o s s i ng f a u l t b l o c k mul t i pl e t a r g e t po i n t c omp l e x we l l s a nd we l l c o mpl e t i o n wi t h c e me nt i n g p a t t e r n a n d d e v e l o p t e c h n o l o g y ， t r i d i me n s i o n a l o p t i mi z a t i o n ， t h e r e c o v e r y c a n b e i mp r o v e d ． Co mp r e h e n s i v e me a s u r e s i n we l l c o mp l e t i o n a nd c e me n t i ng we r e a d o pt e d t o me e t t he r e qui r e me nt of t r i di me n s i on a l de v e l o p me nt b y i n c r e a s i ng t he c e me n t bo nd i n g q ua l i t y o f t h e fi r s t i n t e r f a c e a n d s e c o n d i n t e r f a c e ． Ke y wo r ds c o mpl e x f a ul t bl oc k ；t r i d i me ns i o na l de v el o pme nt ； d r i l l i n g a n d c o mpl e t i on ；o pt i mi z a t i o n 复杂断块油藏立体开发是针对断裂系统 复杂 、 断块小、 油层多、 非均质强、 油水关系复杂的地质体， 在精细油藏描述和剩余油分布研究基础上 ， 实现层 系 、 井网的立体优化 ， 最大程度地提高水驱控制和动 用程度 ， 达到大幅度提高采收率和经济效益的目的， 复杂断块油 藏立体开发就是要做好 层系、 井 网、 井 型、 钻井完井及采油_ [ 艺 的立体优化 ， 而完井固井是 一 个 非 常重要 的环节 。 l 地质情况 Ge o l o g i c a l c o n d i t i o n Y3 ． 1 断块 含 油 面 积 1 ． 5 k m ， 地 质储 量 7 2 0 1 0 t ， 断块 区构造破碎 ， 断裂极其发育， 断层组 系多、 断层交切关系复杂 ， 断层级别多 、 级差大， 总体上受 永 3二级大断层控制 ， 断块 内部又发育 2条规模较 大的断层 ， 将 断块切割为 4个 台阶 ， 内部 由 l 5条小 作者 简介 张宏军， 1 9 6 3年生 毕业于石 油大学 华 东 石油工程专业 ， 现为副经理 ， 高级 工程师。 电话 0 5 4 6 8 7 2 1 2 4 1 张宏 军等 复杂 断块 油藏立 体开发 钻 井 完井优 化技 术 3 9 断层切割成 1 6个含油断块。复杂断块油藏纵 向上 小层达 1 o 0多个， 层 间差异大 ， 渗透率级差在 2 0以 上 1 9 6 5年投入开发 ， 分沙二 2 - 4 、 沙二 5 - 6 、 沙二 7 - 9 三套开发层 系。由于多层合采合注 ， 主力层水 淹严 重 ， 高含水 、 高采出程度 ；多油层强非均质油藏层间 干扰严重 ， 层问储量动用不均衡， 目前开油井 2 7口， 区块 日产油 5 7 ． 2 t ， 平 均单井 日产油 2 ． 1 t ， 综合 含水 9 2 ． 8 ％。复杂断块特点 断层多 ， 油砂体多 ， 含 油面 积小 ；油藏 圈闭类型多 断层控制 6 2个 ， 岩性 控制 5 9个 ， 断层岩性控制 2 3个 ；纵 向井段跨度大 ， 砂体 叠合性较 差， 储量高度分散 ， 以薄油层为主。层 问、 层 内非均质差异大 层 问级 差 3 2 ． 8 ， 层 内级差 8 0 ； 边底水能量差异较大 极弱 一中等 一较强 一强。 2 剩余油分析与钻 井方案优化 Re s i du a l o i l a na l y s i s a nd o pt i m i z a t i o n o f d r i l l i n gp l a n 根 据 Y3 1 复杂 断块 1 0 3口井 4 0年生产 、 测试 资料 ， 用多种剩余 油研究方法进行油藏剩余油精细 捕述 ， 在断层夹角 、 构造高部位 、 部分井 网控制较差 或无井控制的复杂小断块和岩性 圈闭剩余油富集 ， 新发现 4 4个潜力区共 9 7 ． 31 0 t 储量基本未动用。 复杂断块油藏中， 存在多个剩余油平面相连 ， 但 又被小 断层切割复杂化， 单个 区块钻井不具有经济 价值 ， 试验采用跨 断层阶梯水平井提 高采收率 ；对 于剩余 油宽度较小 的区域 ， 采用绕锥水平井 ；对 于 含油面积小 、 储量小 、 纵向叠合连片性差的多油层复 杂断块油藏 ， 根据砂体 的分布和剩余油分布特点 ， 部 署用纵向多靶点聪明井， 利用先进钻井完井技术 ， 开 发相对剩余油富集层。 在研究复杂结构井的适用地质条件和经济政策 界限下 ， 确定复杂结构井单井控制地质储量大于 3 1 0 t ， 单井控制剩余可采储量大于 1 1 0 t 。定 向井 控制地质储量大于 31 0 t ， 剩余油可采大于 0 ． 6 1 0 t 。跨断层水平井油层厚度大于 5 m， 每降低 1 m 落差 ， 需要水平调整段 1 3 m， 在此条件下， 对 7 3个井 点进行立体优化 厚油层构造高部位的无井控制区， 利用水平井控制底水锥井 、 边水舌进 ， 设计常规水平 井 ， 绕锥水平井 ；厚油层相邻剩余油富集平面组合 优化为跨断块水平井 ；对于叠合程度较差的多个薄 油层纵 向组合优化为多靶点定向聪 明井；新井与老 井相结合立体优化 ， 利用废弃老井开窗侧钻 ， 控制潜 力井点 ， 部署侧钻水平井和侧钻井。 3 技术优化过程 Pr o c e s s o f t e c h no l o g y o p t i mi z a tio n 1 断块潜力区分析。分析落实潜力层 2 2个， 设 计增加新井控制井点 7 3 个 。其 中单个剩余油 富集 区控制地质储量最小 0 ． 1 5 1 0 t ， 最大 3 2 ． 7 81 0 t ， 控制可采储量最小 0 ． 0 31 0 t ， 最大 1 ． 8 1 0 t 。 2 断块井 网优化。按 照常规技术方法部署井 位 一是在厚油层部 署常规水平井 ， 按 照单井经济 技术政策界限， 在沙二 3 - 2 、 4 - 6 、 5 ． 1 、 5 - 2 ． 1 、 5 - 2 ． 3小层 部署常规水平井 7口， 水平段长 5 0 - 1 5 0 m， 单井控制 地质储量 3 ． 1 ～ 3 2 ． 7 8 1 0 t ， 控制可采储量 0 ． 8 ～ 1 ． 8 1 0 t 。二是在断块内部署常规定向井， 将剩余油富 集 区 5 7个优化组合为 l 2口直井 、 块 内定向井 。其 中单井控制地质储量最小 1 ． 2 2 1 0 t ， 控制可采储量 最小 0 ． 1 2 1 0 t 。以常规技术方法为思路 ， 共优化部 署新油井 l 9口 常规水平井 7口、 块 内定 向井 1 2口 。 3 井 网立体优化。按 照钻井优化方案， 把复杂 断块的各个小 断块油藏 当作一个整体进行优化 ， 优 化为 3 类特殊结构井。 ①厚油层跨断层多靶点水平井。将 6口断块内 水平井优化为 3口跨断块 4靶点水平井。例如优化 组合后 的 Y3 一 平 6井 ， 控制储量 1 0 ． 8 1 0 t ， 可采储 量 3 ． 61 0 t ， 钻井投资 6 9 9万元 ， 比组合前 3口井投 资 1 7 2 1 万元 节约 1 0 2 2万元 。其地质参数 油层 厚度 7 ． 2 m， 油藏埋深 1 9 2 0 m， 控制储量 1 0 ． 81 0 t ， 可采储量 2 ． 81 0 t ， AB靶水平长度 5 0 m， B C靶水 平长度 7 0 m， C D靶水平长度 6 0 m， B C靶垂直落差 5 m。设计的跨断层多靶点水平井剖面见图 1 、 图 2 。 图 l 跨 断层 多靶点水平 井剖面 Fi g ． 1 Pr o fil e of c r o s s i ng f a u l t mul t i pl e t a r ge t p oi nt h or i z o nt a 1 we l 1 ②跨断层多靶点定 向井。将 1 2口直斜井 中的 1 1口立体优化为 5口跨断块多靶点定向井。跨断块 多靶点定 向井剖面见图 2 。 ③新井与废弃老井综合利用优化。将 2口水平 井和 1口直井优化为 2口老井侧钻水平井和 1口老 井侧钻井 ， 老井侧钻水平井剖面见图 3 。 通过新老井立体优化组合 ， 复杂断块 设计油井 2 4口、 水井 5口， 同井采注 1口， 单井控制地质储量 石油钻采工艺 2 0 1 0 年 1 1月 第 3 2卷 第 6期 图 2 跨断块 多靶 点定向井剖 面 Fi g ．2 P r o fi l e o f c r o s s i n g f a u l t mu l t i p l e t a r g e t p o i n t d i r e c t i o n a l we l l 图 3老井侧钻水平井剖面 Fi g - 3 P r o fi l e o f c r o s s i n g f a u l t b l o c k mu l t i p l e t a r g e t p o i n t h or i z on t a l we l l 7 ． 5 1 0 t ， 复杂油藏储量控制程度 9 2 ％。钻井技术 的优化节约投资几千万元 4 完井固井优化 W e l l c o mp l e tio n a n d c e me n tin g o pt i m i z a ti o n 完井方式 和固井工艺 对于油层保护非常重要。 特别是该复杂区块构造破碎 、 断层多乱 ， 固井水泥浆 防漏与污染油层问题 ；复杂结构完井 ， 井 型复杂 ， 有 跨断层水平井 、 绕锥水平井 、 侧钻水平井 、 多靶点聪 明井 ， 井眼轨迹与套管安全下入问题以及如何保证 水泥浆与地层 的胶结质量 ；地下水矿化度高 ， 套管 腐蚀严重 ， 水泥返出地面可以保护套管， 存在水泥浆 超长封固与水泥浆失重及憋泵问题等等。 4 ． 1 完 井工艺优 化 Co m p l e ffo rt t e c hn i qu e s o pt i mi z a t i o n 根据每 口井所处不同地质构造选择不 同的完井 方式 ， 优化完井 固井工艺， 采用 水平井全封同射孔 完井 、 水平井 尾管 筛管顶部注水泥 酸洗工艺 、 水平段分段完井 、 封隔器辅助完井 、 侧钻水平井尾管 完井 、 侧钻井膨胀管完井等工艺 。 4 ． 2 固井设计及技术措施优化 W e l l c e m e nt i n g de s i g n an d t e c hn o l o g y o p t i m i z a t i o n 1 为保护油气层 ， 完井固井必须进行平衡压力 固井设计 ， 按 照平衡压力设计的要求 ， 全井水泥浆封 固时 ， 合理设计分段的水泥浆密度和稠化时间， 防止 压漏 、 憋泵 、 失重和窜槽 ， 根据每 口井钻井情况进行 水泥浆体系优化设计 。 2 为保证二界面的固井质量 ， 实验并应用 “ 滤 饼转化凝饼技术 ” 。 ， 提高二界面的固井质量。 3 为防止水泥浆漏失 ， 在漏层或断层上部设计 加放封隔器 ， 水平井筛管顶部注水泥所用封隔器选 用全橡胶封隔器 ， 避免水力式封隔器密封失效 ， 发 生水泥浆漏失或造成低返或水泥浆 固死筛管；分段 完井选用 自膨胀封隔器 ；在相邻较近的不同压力层 系之间可以加放水泥浆膨胀封隔器 [ 3 j ， 提高密封效 果 ， 便于不同压力层 系的开采 ， 提高采收率。 4 酸洗丁艺采用多级控压滤饼酸洗工艺 ， 采用 新 型内管封隔器并合理设计加放数量 ， 扩大解堵液 的波及范同， 提高解堵效果。 5 可以选用捞矛一体式筛管顶部注水泥装置取 代可钻式肓管 ， 避免钻肓板带来的诸多问题 ， 提高效 率 。 6 为保证水平井套管的安全下入和提高套管扶 正效果， 选择使用滚轮扶正器和可膨胀扶正器， 大位 移 、 短半径水平井选用漂浮节箍。 7 尾管筛管顶部注水泥T艺 J ， 合理设置封隔 器 、 悬挂器 、 分级箍的压力级别 ， 确保各种特殊工具 功能实现 ， 用空心胶塞关闭分级箍 ；较严重 的漏失 井尾管完井 ， 可以选择带封隔器 的悬挂器或膨胀悬 挂 器 。 8 侧钻开窗井 ， 可 以选用多种方式完井 ， 也 可 以选用国产实体膨胀管尾管注水泥完井 j ， 扩大 套管内空间， 利于采油和修井 。 4 ． 3 水泥浆体系优化 Sl ur r y s y s t e m o pt i mi z a t i o n 为保证水泥浆返出地 面， 根据地层破裂压力系 数 和断层分布情况 ， 结合钻井过程钻井液变化和漏 失情况 ， 优化水泥浆体系设计 ， 选择复合驱油前置液， 部充填井段采用漂珠微硅低密度水泥浆体系 川或 泡沫水泥低密度体系或粉煤灰低 密度水泥浆体系 ， 下部 断层 、 主要 目的油层采用复合纤维 防漏塑性微 膨胀水泥浆体系 ， 提高顶替效率， 防止漏失， 改善 水泥石弹性模量， 提高水泥石韧性， 满足压裂和作业 的需要 5 实施与效果 Th e a p p l i c a tio n a n d i mpl e me n t a tio n e f f e c t 该项 目第-- t t 复杂结构井 已经按照设计要求完 张宏军等复杂断块油藏立体开发钻井完井优化技术 4 1 成钻探 ， 井 身质量 1 0 0 ％， 中靶率 1 0 0 ％， 井 眼轨迹符 合设计要求 ， 并按照优 化方案 ， 完成 了固井施工 ， 所 有完成井水泥浆返 出了地面 ， 没有发生漏失 ， 完井 固 井质量合格率 1 0 0 ％， 优 良率 8 5 ％， 相 比周 围地区二 界面固井质量优 良率提高 了 2 5 ％；采用分采分 注 、 同井采注、 智能换层 、 C O ， 吞吐等先进的采油工艺生 产， 根据油井生产情况统计计算复杂油藏 的水驱动 用程度从 6 3 ％ 高到 9 0 ． 9 ％， 增 加产能 3 ． 8 X 1 0 t ， 新 井产能 3 ． 0 3 X 1 0 t ， 老井增加产能 0 ． 7 7 X 1 0 t ， 采收 率 由 3 0 ． 3 ％提高到 4 3 ． 3 ％。 6 结论 Co n c l u s i o ns 1 在剩余油精细分析 的基础上 ， 利用先进的复 杂结构井钻井技术 ， 进行复杂断块井 网的优化 ， 节约 了大量投资， 提高了单井控制储量 ， 有利于复杂断块 油藏的高效开发 。 2 复杂结构井完井方式的优选和固井新工艺 、 新工具 、 新水泥浆体系的应用 ， 更有利 于油层保护 ， 减少对油层 的伤害 ， 保证完井 、 固井质量 ， 提高原油 产量。 3 复杂断块油藏做好层系 、 井 网、 井型 、 钻井 、 完 井 、 固井及采油工艺的立体优化 ， 是开发剩余 油 、 提 高采收率的好办法。做好这项工作 ， 需要油藏 、 地质 、 钻井 、 固井等各相关设计和施工单位的通力合作。 参考文献 Re f e r e nc e [ 1 ] 荆延 亮， 刁胜 贤 ． 滤饼 转化凝饼技 术在胜利 油田首次应 用 [ J ]． 石油钻采工艺， 2 0 0 9 ， 3 1 4 4 8 5 2 ． J I NG Ya n l a n g，DI AO Sh e ng xi a n．Fi r s t a pp l i c a t i o n o f t h e t e c hn o l o g y o f t ur i ng m u d c ak e s i n t o g e l c a ke s i n Sh e ng l i O i l fi e l d l J ]． 0 i 1 D ri l l i n g P r o d u c t i o n T e c h n o l o g y , 2 0 0 9 ． 3 1 4 4 8 5 2 ． [ 2] 张伟， 张宏军， 朱静 ． 全橡胶 E C P在阶梯式水平井完井 固井中的应用 [ J ]． 石油钻采工艺， 2 0 0 8 ， 3 0 3 4 9 5 1 ． Z HA N G we i ， Z HA NG H o n g j u n Z H U J i n g ． Ap p l i c a t i o n o f f u 1 1 r ub b e r ECP t o s t e p h oriz o n t a l we l l c o mpl e t i o n a nd c e me n t i n g[ J ]． Oi l D r i l l i n g P r o d u c t i o n T e c h n o l o g y , 2 0 0 8 ， 3 0 3 4 9 5 1 ． [ 3 ] 孔涛， 赵建新， 张宏军， 等 ． E C P在完井固井工艺中的应 用与分析 [ J ]． 石油钻采x - 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0 9 ． 1 5 [ 编辑薛改珍 ]