水平井高效實施新技術在渤海油田的應用

王昆劍，趙少偉，和鵬飛，岳文凱

（1.中海石油（中國）有限公司天津分公司，天津　300452；2.中海油能源發展股份有限公司工程技術分公司，天津　300452；3.中國石油大學（北京），北京　102200）

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水平井高效實施新技術在渤海油田的應用

王昆劍1，趙少偉1，和鵬飛2，岳文凱3

（1.中海石油（中國）有限公司天津分公司，天津300452；2.中海油能源發展股份有限公司工程技術分公司，天津300452；3.中國石油大學（北京），北京102200）

摘要：隨著油田開采時間的增加，油田逐漸暴露出油層層間矛盾突出、注入水突進明顯、部分區塊或井組含水較高，局部區域單井控制剩余儲量相對較高等問題。以水平井對油田進行調整能夠更好的動用剩余儲量，解決厚油層生產時出現的層內矛盾，同時，多層部署水平井能夠實現分層開采，能夠緩解由于層間非均質性以及邊水推進程度不同等因素引起的層間矛盾。S油田是一個典型的老油田，通過在該油田應用水平井高效開發新技術，機械鉆速提效52.72%、工期提效31.94%、產量超配產39%，具有良好的應用前景和經濟效益。

關鍵詞：老油田；水平井；鉆完井；提效

為了緩解S油田層間、層內矛盾，進一步提高水驅動用程度和采收率，達到合理高效開發油田的目的，2013年開始對油田實施Ⅱ期綜合調整，其中以水平井為主對油田構造低部位（原油黏度相對較大）進行調整能夠更好的動用剩余儲量，解決厚油層生產時出現的層內矛盾，同時，多層部署水平井能夠實現分層開采，能夠緩解由于層間非均質性以及邊水推進程度不同等因素引起的層間矛盾［1，2］。

1　水平井高效鉆完井關鍵技術

1.1新型旋轉導向工具

水平井提效開發關鍵是選用可靠而高效的鉆井工具。項目組經過調研并論證后，最終選用斯倫貝謝第三代旋轉導向工具－PD Archer。該工具為斯倫貝謝最新一代旋轉導向工具，兼顧第一代、第二代旋轉導向工具優勢，本體具有類似常規電動機的可調彎角（0.6°、0.8°、0.9°、1°），通過本體彎角與內部導向偏移可產生理論最高可達15°/30m的高造斜率，能夠滿足軟硬不同地層以及夾層時的高造斜率要求，并可實現疏松地層的裸眼懸空側鉆等作業，是目前國際上最先進的旋轉導向工具（見圖1）。PD Archer固有的全程旋轉設計，大幅度降低了機械卡鉆和壓差卡鉆的風險，良好的井壁質量也有利于后期完井作業的實施［3，4］。

圖1　PD Archer旋轉導向工具

PD Archer是一套混合式的旋轉導向系統，其推力塊設置在工具本體內部，不與地層接觸，所以系統更穩定、更可靠。其定向原理為：推力塊在鉆井液動力的驅動下推動本體扶正器加大造斜率能力（推靠式）；同時系統萬向軸按照指令驅動，實現鉆頭方向的制定（指向式）。這種獨特的混合式設計降低了對井壁接觸的依賴，實現該系統在井眼任意位置進行裸眼側鉆的目標。全新的控制單元的設計允許在鉆進過程中使用更高的鉆井液密度和更大的排量范圍［5，6］。

1.2無化學源隨鉆測井工具

NeoScope是斯倫貝謝最新第三代無化學源隨鉆測井儀器（見圖2），是目前行業中唯一采用脈沖中子發生器（PNG）的隨鉆測井儀器，具有最短且測井速度最快的多功能測量。該儀器安全的結合鉆井和地層評價傳感器于一體，具有20條電阻率、自然伽馬、中子孔隙度、密度、超聲波井徑成像、俘獲能譜-巖石巖性信息、地層巖石物性和分辨流體等多項地層評價測量手段；并可以通過環空壓力數據和三軸震動數據優化鉆井參數；其靠近鉆頭的集成傳感器設計降低了深度的不確定性和鉆井液侵入的影響。

圖2　NeoScope隨鉆測井工具

1.3防砂方式的選擇

綏中油田儲層發育，物性較好，孔隙度在28%～35%，平均31%，高于30%，出砂可能性大。根據前期開發井的實際應用情況，借鑒渤海各油田優質篩管防砂經驗［7-10］，設計8-1/2″裸眼+優質篩管防砂井均采用7″優質篩管，并采用77孔/英尺，88孔/英尺，99孔/英尺，110孔/英尺的梯級優質篩管作為井下防砂管柱（見圖3），其技術特點如下：

過濾層采用活動式卷筒搭頭重疊做成，無焊接，過濾網可在過濾套筒中有限地伸縮，減少了壓力變化對過濾網造成傷害的可能性。

面對全球氣候日益惡劣，霧霾天氣頻現的情況，大華透霧技術不僅提升了監控感知產品的感知力和穩定性，進一步維護了大眾的安全和利益，而且也為霧霾、煙塵、水汽頻發的特定場景，筑起了一道視頻防控的堅實屏障。

受內外壓變化時，套筒內過濾網可自由伸張和收縮，解除在篩管外表面孔眼上形成的堵塞，重新建立合理的砂橋，從而提高滲透能力。

篩管在下入過程中，在扭矩的作用下，由于過濾網可在一定范圍內伸縮，過濾網不受扭矩的影響，網孔不易變形，保證了篩管的防砂精度。

過濾套筒內表面與開孔基管外表面留有一定的環形空間，保證了整根篩管的高滲透性能，其過濾網基管覆蓋率達70%。

本體底部焊接扶正片，減少下入摩阻。

水平井采用梯級篩管防砂工藝，使井端壓力得到了控制，同時又令遠井端開放，整體上梯級篩管平衡了壓力和產量的分布，有利于形成理想的水錐和達到延長油井生產壽命的目的。

1.4油水層的封隔

由于側鉆小井眼水平井，在水平段生產層位之上，必然存在眾多其他油、水層，如何封隔這些油、水層，以保證生產層位的正常生產，成為了一個關鍵點。

圖3　STARS ACS優質篩管

圖4　國產STAR遇油（遇水）膨脹封隔器及脹封示意圖

1.5水平井洗井作業

刮管洗井作業是水平井作業的關鍵步驟之一，能有效將井筒內鉆井附件碎屑和沉砂清理干凈，一方面保證防砂管柱順利下入到位，另一方面防止篩管堵塞，保護儲層。

為了保證水平井洗井效果，采取了如下措施：

（1）優化洗井程序，增加泥漿洗井步驟。刮管管柱到位后，先用泥漿洗井2周，利用泥漿攜砂效果好特點，將井筒內雜質清理干凈。

（2）優化洗井流程，增加洗井排量。前期修井機因設備的限制，初期鹽水的洗井排量1 400 L/min～1 500 L/min，洗井時間長且效果差，通過利用支持平臺沖樁管線，增加一條循環通路的方式，洗井排量提高至2 000 L/min～2 100 L/min，節約洗井時間，提高了作業效率（見圖5，圖6）。

2　實施效果

通過在綏中油田應用該技術（見圖7，圖8），軌跡控制及參數錄取全都滿足地質油藏部門要求，并在節省工期、提高鉆井時效顯著，單井平均超配產30%以上。

圖5　項目初期鹽水過濾流程示意圖

圖6　改進流程后鹽水過濾流程示意圖

圖7　水平段工期對比圖

圖8　機械鉆速對比圖

3　結論

（1）使用PD Archer旋轉導向工具在水平段鉆井作業中提效顯著，工期提效31.94%、機械鉆速提效52.72%，間接減少了單井成本，具備大規模推廣使用條件。

（2）在水平段疏松砂巖中鉆進，PD Archer可以保證造斜率，滿足軌跡要求，實際應用中內調彎角0.8°即可實現7°～8°/30m的全角變化率，且平均分布于造斜段，軌跡相對平滑，所有水平井完井防砂管柱均一次性到位。

（3）水平段機械鉆速的大幅提升減少了儲層段在鉆井液中的浸泡時間，減少了鉆井液對儲層的污染，保證了油井產能。

（4）現階段PD Archer僅有4檔控制工具力度，使用中應根據近鉆頭連斜及地層造斜趨勢提前控制工具，盡量保證軌跡平滑。

（5）NeoScope工具使用電子激發源，無運輸、儲存化學源的風險；在井口無任何放射性污染，可以很好的保證井口操作人員人身安全。

（6）NeoScope電子激發源可以在井下通過指令予以關閉，可以避免因井下復雜情況造成的放射源落井事故。

（7）NeoScope工具資料錄取精度高、速度快，110m/h的機械鉆速亦可滿足資料錄取要求，較上一代隨鉆LWD測井工具提效22.22%。

參考文獻：

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New technology implement for horizontal section in Bohai oilfield

WANG Kunjian1，ZHAO Shaowei1，HE Pengfei2，YUE Wenkai3
（1.Tianjin Branch of CNOOC Ltd.，Tianjin 300452，China；2.CNOOC EnerTech-Drilling & Production Co.，Tianjin 300452，China；3.China University of Petroleum（Beijing），Beijing 102200，China）

Abstract:With the development of oilfield，there are some problems，like fingering during water-flooding，high local water content，more local residual. The development of horizontal well can solve these problems. S oilfield is a typical old oil field. Through the application of new technologies，using of PD Archer and NeoScope，a series of completion technologies，lifting efficiency 52.72%，reduce duration 31.94%，production over 39%.Get a good application prospects and economic benefits.

Key words：old oilfield；horizontal well；drilling and completion；improve efficiency

中圖分類號：TE257.9

文獻標識碼：A

文章編號：1673-5285（2016）06-0035-05

DOI:10.3969/j.issn.1673-5285.2016.06.009

*收稿日期：2016－05-26

基金項目：國家科技重大專項－海上稠油油田高效開發示范工程，項目編號：2011ZX05057-002。

作者簡介：王昆劍（1983－），2005年畢業于西南石油大學石油工程專業，學士學位，工程師，主要從事于鉆完井作業。