遼河灘海油氣鉆完井技術(shù)實踐與思考

鄧紅濤(中國石油遼河油田公司鉆采工藝研究院，遼寧 盤錦 124010)

遼河灘海油氣鉆完井技術(shù)實踐與思考

鄧紅濤(中國石油遼河油田公司鉆采工藝研究院，遼寧 盤錦 124010)

綜合考慮成本和環(huán)保的實際情況，遼河灘海油氣資源開發(fā)采用了海油陸采大位移鉆井技術(shù)；研究應用懸鏈線設(shè)計技術(shù)、旋轉(zhuǎn)導向鉆井技術(shù)、大位移鉆井液技術(shù)和漂浮下套管等技術(shù)，突破了鉆井中存在的軌跡控制難度大、巖屑清潔要求高、摩阻扭矩大、下套管固井難度大等相關(guān)技術(shù)瓶頸，降低了海上油氣開發(fā)的成本，保護了灘海生態(tài)環(huán)境，為海洋油氣資源的有效開發(fā)打下堅實的技術(shù)基礎(chǔ)，為同類型油藏的高效開發(fā)提供了強有力的技術(shù)支撐，具有廣闊的推廣應用前景。

大位移;擬懸鏈;旋轉(zhuǎn)導向;漂浮接箍

0 引言

隨著油田勘探開發(fā)進程的不斷深入，海洋油氣資源的有效開發(fā)對于油田長遠發(fā)展起到至關(guān)重要的作用。遼河灘海油氣作為遼河油田海洋油氣資源的重要組成部分，要實現(xiàn)有效開發(fā)需要解決海洋鉆井新建人工島或平臺投資成本高、海洋環(huán)境保護要求苛刻等實際難題，為此在利用原有鉆井平臺基礎(chǔ)上研究和應用大位移鉆井技術(shù)。

1 技術(shù)難點分析

(1)軌跡控制難度大：由于垂深較淺、位移延伸大，因此軌道設(shè)計造斜點較淺；但是由于上部館陶組地層巖性疏松，造斜率低，而靶區(qū)半徑小，中靶難度越大。

(2)井眼清潔效果差：穩(wěn)斜段井斜大，井段長，存在大段巖屑床的實際難題，鉆進中托壓嚴重。

(3)潤滑防卡要求高：由于鉆具與井眼下井壁接觸面積大，粘附卡鉆及砂卡風險比較高，因此對鉆井液的潤滑防卡性能要求比較高。

(4)摩擦阻力和扭矩大：大斜度、大位移井在實施中存在摩擦阻力和扭矩大的突出問題。

2 鉆完井技術(shù)應用

2.1 大位移軌道設(shè)計技術(shù)

應用了擬懸鏈線剖面設(shè)計數(shù)值計算方法，優(yōu)化井眼軌跡。由于垂深淺、位移大，結(jié)合現(xiàn)場施工條件、靶點位置及軌跡設(shè)計和實施的難易情況，在軌道設(shè)計應用擬懸鏈線軌道設(shè)計方法，在造斜點以下，采用分段增斜，造斜率逐級遞增的原則，由1°/30m，1．5°/30m，2．0°/30m，2．5°/30m，3．0°/30m，為鉆井施工和完井提供好的井眼條件。

2.2 旋轉(zhuǎn)導向鉆井技術(shù)

與傳統(tǒng)的滑動導向鉆井相比，旋轉(zhuǎn)導向鉆井技術(shù)具有井眼凈化效果更好，井身軌跡控制精度高，位移延伸能力強的特點，更適合于海洋油氣資源開發(fā)[1-4]。

研究應用了旋轉(zhuǎn)導向鉆井系統(tǒng)，鉆具組合：φ215．9mm鉆頭+鉆頭接頭+φ165mm旋轉(zhuǎn)導向+定向短接+中控短接+懸掛短接+動力馬達+濾網(wǎng)接頭+浮閥+φ210mm扶正 器+φ127mm加 重1根+振 擊 器+φ127mm加 重21根+φ127mm鉆桿，根據(jù)施工中軌跡的走向和趨勢，實時調(diào)整，確保造斜率和軌跡的設(shè)計符合率。

2.3 大位移井鉆井液技術(shù)

鉆井液性能的好壞關(guān)系到井眼穩(wěn)定、井眼凈化、管柱的摩阻扭矩、井下安全、下套管、固井質(zhì)量等多個施工環(huán)節(jié)[5-6]。

結(jié)合三壓力剖面預測曲線分析，研究不同鉆井液體系和性能，從井壁穩(wěn)定、潤滑防卡、攜巖清潔等方面進行了相關(guān)的研究和分析，通過室內(nèi)試驗的對比分析，優(yōu)選聚合醇硅氟鉆井液體系，結(jié)合旋轉(zhuǎn)導向鉆井技術(shù)，成功解決了井壁不穩(wěn)定、井眼清潔控制難和摩阻扭矩大等實際難題，形成了大位移井配套鉆井液技術(shù)。

隨著井深和位移的增大，井壁與鉆具接觸的面積不斷增加，托壓、鉆進扭矩、卡鉆是制約施工順利進行的關(guān)鍵因素。

(1)嚴格控制住了固相含量：增大排量洗井、控制固相含量、調(diào)整鉆井液流變性能；(2)提高鉆井液的潤滑性：增加鉆井液潤滑性在鉆井液中加入聚合醇、白油、固體潤滑劑、液體潤滑劑，必要時可混入柴油、機油；(3)破壞巖屑床，保持井眼清潔：短起下前后或起下鉆前后，采取打入稠塞(粘度100S左右)或先打稀塞(粘度極低或清水)緊跟稠塞的做法；(4)降低摩阻扭矩：在鉆速過快層段，在接立柱之前增加循環(huán)時間和短起下次數(shù)。

2.4 漂浮下套管技術(shù)

在漂浮下套管過程中，合理的確定漂浮長度是漂浮下套管技術(shù)的關(guān)鍵，不同的漂浮長度使下套管的難易程度不同。通過對漂浮下套管技術(shù)研究，應用漂浮下套管原理，對套管進行力學分析，建立漂浮下套管力學模型，形成一種計算套管漂浮長度的優(yōu)化方法，并開發(fā)了計算軟件，根據(jù)計算選擇確定套管串的漂浮段長度，使漂浮接箍安放在最優(yōu)化井深處，使剩余下入載荷達到最佳。

3 應用實例

以JL607-3-5井為例，二開后直井段采用單彎螺桿復合導向鉆具組合，嚴格控制井斜，避免產(chǎn)生加大位移，為井眼軌跡控制奠定良好的基礎(chǔ)。定向井段適當選擇高造斜率的動力鉆具，復合導向鉆井系統(tǒng)采用精度高、適應性強，傳輸速度快的MWD無線隨鉆鉆井，能夠及時準確的掌握井眼軌跡的變化趨勢。在穩(wěn)斜段使用旋轉(zhuǎn)導向技術(shù)，使得井眼軌跡未出現(xiàn)偏差(見圖1)，柔和的軌跡使得施工更加安全快速[7]。

在完井施工中，應用漂浮下套管固井，通過模擬軟件計算，確定漂浮接箍的預定深度，有效保證了套管的順利下入，該井平均機械鉆速相比同區(qū)塊提高了15%，同比縮短下套管時間10h，有效促進了該區(qū)塊大位移井的高效實施。

4 下步研究方向

(1)旋轉(zhuǎn)導向鉆井系統(tǒng)耐溫耐壓性能能滿足當前的實際情況，對于今后實施垂深和位移更大的井，其適應性還有待進一步研究。(2)漂浮下套管技術(shù)目前還處在研究試用階段，還未全面推廣使用，對于漂浮段長度、摩阻扭矩計算及漂浮接箍承壓能力等需要經(jīng)過數(shù)學模型的進一步計算和完善，其施工可靠性還待進一步證實。

圖1 JL607-3-5井垂直剖面圖和水平投影圖

5 結(jié)論與建議

(1)擬懸鏈線軌道設(shè)計方法，為后續(xù)施工井眼清潔和套管下入準備了良好條件。(2)采用旋轉(zhuǎn)導向鉆井技術(shù)能夠精確控制井眼軌跡，同時對井下事故和復雜起到預防作用，實現(xiàn)安全高效鉆井。(3)通過大位移鉆井液技術(shù)實施，克服了大位移定向井的托壓、扭矩大、摩擦阻力大問題，對于粘卡、砂卡等事故復雜具有較強的預防作用。(4)遼河灘海油氣鉆完井已經(jīng)形成了具有遼河特色的大位移鉆井海油陸采系列技術(shù)，為同類型油氣藏的開發(fā)積累了寶貴的經(jīng)驗，同時在旋轉(zhuǎn)導向適應性及漂浮下套管技術(shù)推廣方面還待進一步研究。

[1]范白濤,趙少偉,李凡等.渤海淺部復雜地層大位移井鉆井工藝研究與實踐[J].中國海上油氣,2013,(03).

[2]樊玉.筆架嶺帚狀斷裂帶油氣田勘探實例分析[J].特種油氣藏,2004,(01).

[3]宋學義,張洪林.遼河灘海海南15-3大位移定向井設(shè)計與施工[J].特種油氣藏,2003,(04).

[4]熊繼有,溫杰文,榮繼光等.旋轉(zhuǎn)導向鉆井技術(shù)研究新進展 [J].天然氣工業(yè),2010,(04).

[5]吳爽,李驥.大位移井技術(shù)研究的現(xiàn)狀分析[J].石油鉆探技術(shù),2002,(05).

[6]鄧紅琳,王錦昌.超淺層大位移水平井鉆完井技術(shù)[J].特種油氣藏,2014,(03).

[7]鄧紅濤,王遠,雷作雨,等.大位移定向井鉆井技術(shù)在JL607南塊的應用[J].內(nèi)蒙古石油化工,2013,(24).

鄧紅濤(1987- )，男，本科，2009年畢業(yè)于長江大學石油工程專業(yè)，工程師，現(xiàn)主要從事鉆井工程監(jiān)督管理和鉆完井工藝技術(shù)研究工作。