海油陸采叢式井組優(yōu)快鉆井技術(shù)

馬鳳清，李琳濤，趙洪山，彭 濤

(1.中石化勝利石油工程有限公司，山東 東營(yíng) 257017;2.中油遼河油田公司，遼寧 盤(pán)錦 124010)

引 言

墾東12區(qū)塊構(gòu)造上位于勝利油田墾東凸起東部斜坡帶，整體呈現(xiàn)南高北低的格局，地層傾角為3～6°，目的層為館陶組，油藏埋深較淺。鉆井施工存在4個(gè)難點(diǎn):①井口間距小(最近為2 m)，表層定向時(shí)易產(chǎn)生磁干擾;②一開(kāi)超淺地層(最淺造斜點(diǎn)為50 m)、大尺寸井眼定向困難;③井網(wǎng)密集(114口井)，防碰繞障難度大;④水平位移大(水平位移超過(guò)1 000 m)，施工難度高。針對(duì)墾東12區(qū)塊地層特點(diǎn)，通過(guò)分析叢式井組鉆井施工技術(shù)難點(diǎn)，形成了適合海油陸采大型叢式井組的優(yōu)快鉆井關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)于今后灘淺海油區(qū)的經(jīng)濟(jì)高效開(kāi)發(fā)具有重要指導(dǎo)意義。

1 優(yōu)快鉆井關(guān)鍵技術(shù)

1.1 鉆井平臺(tái)位置優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)

鉆井平臺(tái)位置優(yōu)選是叢式井鉆井技術(shù)中的關(guān)鍵問(wèn)題之一［1-2］，主要根據(jù)地質(zhì)構(gòu)造及地貌特征確定。墾東12平臺(tái)由5個(gè)人工島組成，因受地面條件限制，均部署在目標(biāo)油藏的北側(cè)，121號(hào)、1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)島按順序自西向東修建，123號(hào)島則由3號(hào)島東擴(kuò)形成，各島之間由公路連接，島內(nèi)叢式井井口排列采用自西向東單排“一”字走向，井口間距為2～3 m。這樣既有利于井眼軌跡之間防碰，而且當(dāng)一口井施工結(jié)束后，又可以方便通過(guò)拖拉機(jī)拖移整體平移井架至下一口井進(jìn)行施工。墾東12平臺(tái)完鉆井均采用整體拖移施工技術(shù)進(jìn)行拖打、側(cè)移，平均拆遷整拖安裝時(shí)間為0.5 d，比設(shè)計(jì)時(shí)間節(jié)約3.5 d，經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。

1.2 表層直井段防斜打直技術(shù)

墾東12叢式井組的防碰主要集中在直井段和造斜段，因此直井段的防斜打直也是該井組的技術(shù)關(guān)鍵之一。表層為?346.1 mm井眼，為保證直井段打直、不碰和不竄，為后續(xù)井的施工打好基礎(chǔ)，主要采用了以下技術(shù)措施:①采用塔式鉆具組合:?346.1 mm鉆頭+630×410接頭+?177.8 mm鉆鋌×2柱+?127 mm加重鉆桿×10柱+?127 mm鉆桿;②采用鉆井液鉆進(jìn)，小鉆壓、低排量進(jìn)行吊打，確保直井段打直，鉆壓為30～50 kN，轉(zhuǎn)速為60 r/min，排量為50～55 L/s;③不采取短起下鉆作業(yè)，鉆進(jìn)中不劃眼，中途不循環(huán)，打完進(jìn)尺立即起鉆，以保證井眼規(guī)則，不出現(xiàn)大肚子井眼;④下套管不留或少留口袋，以防存在施工隱患，套管內(nèi)留3～5 m長(zhǎng)水泥塞，便于BOP試壓。

1.3 淺層大尺寸井眼定向技術(shù)

井眼尺寸大、地層松軟一直是現(xiàn)場(chǎng)定向能否成功的最大挑戰(zhàn)［3-7］。墾東12井組表層定向井眼尺寸為?346.1 mm，設(shè)計(jì)造斜點(diǎn)為50～300 m(平原組)，由于平原組位于地表，地層疏松，加之為了滿足無(wú)線測(cè)斜儀器信號(hào)的正常傳輸和井下安全，要求必須達(dá)到一定的排量。因此，為確保表層定向一次成功，制訂了以下技術(shù)措施:①鉆具組合為?346.1 mm鉆頭 +?244.5 mm螺桿鉆具(1.5°)+631×410接頭+?177.8 mm無(wú)磁鉆鋌×1根+MWD短節(jié)+?127 mm加重鉆桿×10柱+?127 mm鉆桿;②選擇1.5°的單彎螺桿鉆具，扶正塊外徑必須達(dá)到343 mm;③采用“動(dòng)態(tài)”排量法，因造斜點(diǎn)淺，地層疏松，增斜困難，初期定向時(shí)排量降至16～25 L/s，鉆進(jìn)中不劃眼，不中途循環(huán)，待井斜增至10°后，排量逐漸恢復(fù)到設(shè)計(jì)值，從而防止較大井眼擴(kuò)大率導(dǎo)致螺桿鉆具造斜率偏低。

1.4 大斜度長(zhǎng)裸眼井段穩(wěn)斜技術(shù)

由于是海油陸采井組，墾東12平臺(tái)二開(kāi)?241.3 mm井眼設(shè)計(jì)突出特點(diǎn)是水平位移大、大斜度井段長(zhǎng)、裸眼段長(zhǎng)，然而該井段的井眼軌跡控制好壞將會(huì)直接影響到起下鉆、電測(cè)、下套管等作業(yè)能否順利施工。因此，二開(kāi)施工時(shí)主要優(yōu)選了柔性螺桿鉆具組合［8］:?241.3 mm 鉆頭 + ?197 mm螺桿鉆具(1.25～1.50°)+531×410接頭+?127 mm無(wú)磁承壓鉆桿+MWD短節(jié)+?127 mm鉆桿+?127 mm加重鉆桿×10柱+?127 mm鉆桿，并且采用滑動(dòng)鉆進(jìn)與復(fù)合鉆進(jìn)交互方式進(jìn)行鉆進(jìn)。鉆進(jìn)期間根據(jù)井斜、方位變化情況，盡可能通過(guò)及時(shí)調(diào)整鉆井參數(shù)控制井眼軌跡，在復(fù)合鉆進(jìn)降斜井段，主要采取增大鉆壓、降低排量、嚴(yán)禁旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤(pán)劃眼方式鉆進(jìn);而在復(fù)合鉆進(jìn)易增斜井段，則采取減小鉆壓、加大排量并多次劃眼方式鉆進(jìn)，從而有效防止狗腿度、全角變化率大以及井眼不規(guī)則或出現(xiàn)“大肚子”、臺(tái)肩等不利情況，最終一套鉆具組合實(shí)現(xiàn)了增斜、降斜、調(diào)整方位、穩(wěn)斜的目的，滿足了井眼軌跡控制要求，提高了鉆井速度及施工質(zhì)量，縮短了鉆井周期。

1.5 叢式井三維防碰繞障技術(shù)

防碰掃描、三維繞障技術(shù)是密集型叢式井組施工的必要手段［9-14］。由于灘淺海油田鉆井區(qū)域受地面條件限制，叢式井組施工存在井口間距小的特點(diǎn)，加之鄰井較多，多口井的井眼軌跡經(jīng)常會(huì)在水平投影圖上出現(xiàn)交叉，因此有必要從直井段開(kāi)始進(jìn)行防碰掃描，對(duì)有相碰危險(xiǎn)的井提前采取繞障設(shè)計(jì)及施工措施，從而避免鉆穿鄰井套管。

常用的防碰掃描方法分為3種:鄰井水平距離掃描法、鄰井法面距離掃描法與鄰井最近距離掃描法。3種方法各有利弊，防碰掃描時(shí)針對(duì)不同的井段至少采取2種掃描方法進(jìn)行計(jì)算，得出防碰點(diǎn)軌跡相碰的趨勢(shì)，并選擇最小井距值作為防碰依據(jù)，及時(shí)修正整體軌跡設(shè)計(jì)和單井剖面設(shè)計(jì)。在直井或小井斜情況下，主要選擇鄰井水平距離法和鄰井最近距離法掃描井距;當(dāng)井斜角較大時(shí)，對(duì)于同方向井，應(yīng)選用鄰井法面距離法和鄰井最近距離法進(jìn)行防碰掃描，對(duì)于異方向的井，應(yīng)選用鄰井水平距離法和鄰井最近距離法防碰掃描井距。

墾東12-4-更斜13井二開(kāi)施工前經(jīng)與鄰井防碰掃描，需與6口井進(jìn)行防碰設(shè)計(jì)。其中在井深432.1 m處與墾東12-4-斜9井最近距離僅為4.72 m，有相碰危險(xiǎn)。定向鉆進(jìn)期間，首先為避免不同MWD探管井斜角、方位角誤差不一致引起軌跡數(shù)據(jù)偏差，使用與墾東12-4-斜9井同一根探管進(jìn)行測(cè)量。另外，在易碰井段，通過(guò)加密測(cè)斜及時(shí)預(yù)測(cè)軌跡趨勢(shì)，加強(qiáng)MWD磁場(chǎng)強(qiáng)度和磁傾角監(jiān)測(cè)，密切注意機(jī)械鉆速、扭矩和鉆壓的變化并密切觀察井口返出物，以此來(lái)輔助判斷井眼軌跡的位置，最終順利繞過(guò)了防碰井，保證了該井的安全施工。

1.6 聚合物多元醇非滲透鉆井液技術(shù)

墾東12區(qū)塊地處灘海，目的層較淺，地層膠結(jié)疏松，泥巖中蒙脫石含量高、造漿能力強(qiáng)，砂巖地層容易擴(kuò)徑，加上多數(shù)井井斜、位移較大，定向段靠上，造漿性泥巖與疏松砂巖互層，在控制井徑擴(kuò)大與保證井眼清潔之間鉆井液處理難度較大。

為保證井眼的正常施工，二開(kāi)使用聚合物多元醇非滲透鉆井液體系取得了良好應(yīng)用效果，有效防止了井壁失穩(wěn)，保護(hù)了油氣層，保證了井組下套管、電測(cè)的順利施工。首先，二開(kāi)采取小循環(huán)鉆進(jìn)，用PAM膠液加清水抑制地層造漿，充分使用鉆井液凈化設(shè)備清除鉆屑和多余的黏土，保持鉆井液低黏、低切;鉆進(jìn)至明化鎮(zhèn)組(井深為700～800 m)時(shí)，對(duì)鉆井液進(jìn)行定性處理，使用NPAN調(diào)整鉆井液的流變性，加入(0.5% ～1.0%)LV-CMC(最好配成溶液加入)和(1% ～2%)SJK-1，降低鉆井液的濾失量，改善鉆井液的泥餅質(zhì)量，加入5%SYP-4改善鉆井液潤(rùn)滑性能;鉆進(jìn)過(guò)程中以PAM和NPAN膠液維護(hù)鉆井液性能，保持鉆井液黏度為45～55s，稠度系數(shù)小于0.6。并定期補(bǔ)充降失水劑和潤(rùn)滑劑，保證鉆井液性能的穩(wěn)定和井下安全;進(jìn)油層前150 m，逐漸加入1.0% ～1.5%非滲透鉆井液處理劑，提高鉆井液保護(hù)油層的能力;進(jìn)油層前20m，降低鉆井液循環(huán)排量為25L/s，穿過(guò)油層后，再恢復(fù)為正常排量。

2 實(shí)施效果分析

墾東12平臺(tái)在施工過(guò)程中采用靈活的隨鉆測(cè)量手段和叢式井鉆井技術(shù)措施，及時(shí)分析實(shí)鉆情況，做好井眼軌跡預(yù)測(cè)及防碰掃描工作，確保了井組114口井鉆井任務(wù)的順利完成。114口井中，造斜點(diǎn)最淺為50 m，有40口井水平位移超過(guò)1 000 m，3口井水平位移超過(guò)2 000 m，累計(jì)完成進(jìn)尺185 288 m。所有施工井在密集的井網(wǎng)中均未發(fā)生相碰事故，井身質(zhì)量、固井質(zhì)量合格率、油藏鉆穿率均達(dá)到100%。平臺(tái)投產(chǎn)后，年產(chǎn)原油16×104t。其中墾東12-4-斜12井最大井斜為71.4°，水平位移為2 389.77 m，鉆井周期為21.2 d，比設(shè)計(jì)節(jié)省了11.0 d。

3 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

(1)通過(guò)鉆井平臺(tái)位置優(yōu)化設(shè)計(jì)、一開(kāi)表層直井段防斜打直技術(shù)、淺層大尺寸井眼定向技術(shù)、大斜度長(zhǎng)裸眼井段穩(wěn)斜技術(shù)以及叢式井三維防碰繞障等技術(shù)的研究及應(yīng)用，保證了墾東12平臺(tái)叢式井組的順利實(shí)施。

(2)施工前加強(qiáng)與鄰井防碰掃描，從直井段開(kāi)始制訂并采取必要的繞障技術(shù)措施，定向期間加密測(cè)斜準(zhǔn)確預(yù)測(cè)井眼軌跡，加強(qiáng)MWD磁場(chǎng)強(qiáng)度和磁傾角監(jiān)測(cè)，并密切注意機(jī)械鉆速、扭矩和鉆壓參數(shù)以及井口返出物的變化，是大型叢式井組實(shí)現(xiàn)防碰的有效手段。

(3)聚合物多元醇非滲透鉆井液體系具有良好的抑制黏土水化分散的能力、井眼清潔能力和油層保護(hù)能力，是墾東12平臺(tái)井眼軌跡精細(xì)控制、井下安全施工的重要保障。

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