渤海老油田鉆完井高效高產配套技術及其應用

王曉波，王菲菲，王翊民，魏輝龍，柳曉宇

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(fā)展股份有限公司 工程技術分公司（天津 300452）

渤海某油田已持續(xù)、高效開發(fā)近30 年，是中國海上存在的最老的現(xiàn)代化油田，經過長期開發(fā)開采，地層壓力保持水平仍達97.0%，天然地層能量充足，表現(xiàn)出剛性水壓驅動的特點[1]。目前，油田的地質儲量采出程度達到42%，綜合含水率87%，油田已經進入了“高含水、高采出程度”的雙高階段，剩余油分布呈“整體分散、局部富集”的特點，不滿足整體開發(fā)的需求。2013 年5 月，油田儲量復算通過國家儲量評審辦公室審查，為釋放剩余油潛力，改善油田開發(fā)效果，棄井、老井槽再利用調整井作業(yè)成為油田后期提產提效的有效手段，渤海油田在2016年進行的調整井鉆完井作業(yè)中，側鉆井的比例高達70%[2]。然而，由于平臺生產時間長，修井機問題較多：①鉆修機設備陳舊，作業(yè)風險大[3]；②隱患排查難度大，耗時長；③場地小，設備擺放受限；④甲板破舊，承重能力差；⑤間斷性作業(yè)，作業(yè)人員不固定，能力參差不齊。為保證調整井作業(yè)能夠安全順利開展，渤海油田針對性地探索出一套適合老油田鉆完井作業(yè)的高產高效技術，進一步對老油田進行深度挖潛。

1 技術簡介

1.1 棄井作業(yè)提效新工具

改進型領眼磨鞋（圖1）的主要特點[4]：

圖1 改進型領眼磨鞋結構示意

1）滿足強度及鋪焊合金齒的要求，把刀翼厚度從原來的15 mm 左右降低至不超過10 mm，使翼板盡快消耗掉，露出新的合金，提高磨銑效率。

2）刀翼外側厚度比內側薄，外側優(yōu)先磨損，和套管接觸面為“斜坡”，增加了接觸面積，提高了穩(wěn)定性和磨銑速度，“斜坡”接觸面也有利于將磨活的套管接箍帶出，提高作業(yè)效率。

3）優(yōu)化選擇磨鞋的尺寸，相對于套管接箍過贏1 mm左右，配合恰當尺寸的扶正器，避免環(huán)形槽出現(xiàn)。

4）對磨鞋下部的扶正部分優(yōu)化設計，磨銑管柱盡量平穩(wěn)。

5）采取可更換扶正器，根據(jù)套管磅級不同選用不同扶正器尺寸，增加磨銑穩(wěn)定性。

6）合金齒的優(yōu)化選擇。選擇硬度、抗沖擊性能好的柱狀、紐扣狀取代塊片狀合金齒，提高切削磨銑效率。

改進后的領眼磨鞋，在棄井作業(yè)中磨銑效率顯著提升（表1和表2），取得了很好的現(xiàn)場應用效果。

表1 Φ339.7 mm改進型領眼磨鞋使用效果對比

表2 Φ244.4 mm改進型領眼磨鞋使用效果對比

1.2 針對修井機配套鉆井提效技術

1.2.1 旋轉尾管下入技術

該油田調整井均為大斜度井或者水平井，井身結構優(yōu)化可以降低鉆井作業(yè)風險，但由于水平井存在井眼鍵槽及臺階、井眼軌跡復雜，導致尾管下入時容易出現(xiàn)遇阻或下不到位的問題[5]。并且老油田修井機提升能力和泥漿泵能力有限，如下套管過程中發(fā)生阻卡情況，處理困難。旋轉尾管下入技術是在尾管下入過程中利用頂驅等設備驅動整個管串旋轉，相較于常規(guī)下入技術，在上下活動管柱、輔助開泵沖洗基礎上，增加“劃眼”效果，配合高抗扭的尾管掛和可劃眼浮鞋（圖2），保證管柱到位。

圖2 旋轉下尾管劃眼浮鞋

在管柱軸向靜止狀態(tài)時旋轉管柱（圖3）,F0的方向為圓周的切向,而當邊下放邊旋轉管柱時,F0與圓周的切向形成一個夾角θ。其旋轉扭矩的計算公式分別為:

式中:T0和Tv分別為軸向靜止狀態(tài)下旋轉管柱和邊下放邊旋轉管柱時的扭矩，N·m。

圖3 旋轉尾管時的受力分析

由于F0只與管柱作用在井壁上的壓力和摩擦系數(shù)相關，因此邊下放邊旋轉的旋轉扭矩Tv小于軸向靜止狀態(tài)下的旋轉扭矩T0。現(xiàn)場應用多口井的實踐證明,遇阻后先上提管串5～10 m，確保管柱提活，緩慢下放，同時以5～10 r/min 的轉速旋轉，觀察旋轉扭矩較靜止狀態(tài)直接旋轉的扭矩可降低35%以上，解阻效果良好。

1.2.2 無源測井技術

為了進一步明確儲層、評價油水關系，獲得地層滲透率、孔隙度等各個參數(shù)，需要進行測井作業(yè)，在測量中子、密度數(shù)據(jù)時一般需要使用化學源，作業(yè)風險高。隨鉆無源一體化測井技術，使用脈沖中子發(fā)生器代替化學源進行測井（圖4），而且跟常規(guī)測井工具相比，所有的測井數(shù)據(jù)集中在鉆頭之上的12 m，具有更短的測井零長，有助于提供更加迅速的實時決策。

圖4 無源測井工具串組合示意

該技術是唯一使用脈沖中子發(fā)生器的測井技術，無需安裝放射性化學源，具有以下優(yōu)點：

1）無需運輸和存儲放射性化學源。

2）杜絕了裝卸放射性化學源相關的HSE風險。3）降低了鉆井作業(yè)風險和人員作業(yè)的傷害。

1.2.3 無固相鉆井液

老油田調整井作業(yè)，受限于老井井身結構，均是采用先臨時棄井、后側鉆的方式，目的層均為裸眼井段。前期大多數(shù)裸眼井鉆開儲層過程中往往采用PRD（Protecting Reservior Drilling Fluid）無固相鉆井液，完井過程中需加入破膠劑破膠，不僅增加作業(yè)時間，而且破膠后隨著完井液漏失，存在一定程度的儲層污染。EZFLOW鉆開液是渤海油田新開發(fā)的免破膠鉆開液，具有廣譜封堵和承壓能力強等特點，完井時僅需微小的生產壓降就能清除（表3），完全避免了常規(guī)完鉆泥漿對儲層、篩管、礫石等的堵塞，具有很好的儲保效果[6]，由于其具有較高的切力(循環(huán)均勻后，在鉆進過程中維持YP＞11 Pa)，并且該體系具有較高的低剪切速率黏度(LSRV＞22 000 mPa·s)，在低泵速或停泵時有利于懸浮鉆屑，提高井眼凈化能力，有效地克服了在水平井或大斜度井段攜砂困難、易形成巖屑床等問題[7]。

表3 EZFLOW無固相鉆井液返排性能

EZFLOW體系技術思路：起到單向封堵作用，無土粉和重晶石，通過封堵顆粒的合理匹配，形成致密性超低滲透率濾餅，減少固液相對儲層的傷害；強剪切稀釋性，高剪切速率下有效破巖，低剪切速率下有效攜帶巖屑；最優(yōu)化組合配方，形成特殊性泥餅，形成正向強封堵，反向易返排濾餅；較高的低剪切速率黏度有利于懸浮鉆屑，提高井眼凈化能力，有效防止大斜度段和水平井段巖屑床的形成。目前該體系已在渤海油田廣泛使用，不僅最大程度地保護了儲層，而且提高了作業(yè)效率，保證了油井質量。

1.3 針對修井機配套完井提效技術

1.3.1 采用多功能過濾器提高井筒清潔效率

儲層保護是完井作業(yè)的重點和難點，完井液對儲層的損害主要表現(xiàn)在以下幾個方面：①敏感性；②完井液中固相對儲層孔喉的堵塞；③完井液對地層滲透率的污染程度；④外界條件變化引起的其他傷害[8]。多功能過濾器是清理井筒固相的新工具（圖5），通過起鉆過程中循環(huán)通道關閉，可以實現(xiàn)回收井筒內懸浮碎屑，進一步保證井筒內的完井液清潔。

圖5 多功能過濾器示意圖

現(xiàn)場操作程序及工作原理：

1）組合下入井筒清潔管柱串。按照管柱表組合管串（從下至上）：215.9 mm（812"）牙輪鉆頭+刮管器+強磁+多功能井筒內碎屑過濾回收工具。

2）下鉆過程中，受井底沖擊壓力及套掛壁摩擦力作用，多功能循環(huán)孔總成處于打開狀態(tài)，可以防止激動壓力過大。

3）在下鉆至井底洗井時保持上下3 m 內活動（保證多功能循環(huán)孔打開），一方面防止井底激動壓力過大，另一方面可以保證井底較大碎屑能夠通過該工具大排量循環(huán)通道。

4）起鉆過程中，受井筒內流體沖擊壓力及套管壁摩擦力作用，多功能循環(huán)孔關閉，此時多功能井筒內碎屑過濾回收工具可以徹底回收井筒內懸浮碎屑，保證井筒清潔度。

1.3.2 生產水作為完井液技術

油田開發(fā)時間長，完井過程中，常規(guī)隱形酸完井液體系使用海水配置，比重高，造成作業(yè)過程中漏失嚴重，對儲層產生一定污染。為進一步提高儲層保護效果，優(yōu)選生產水作為完井液基液，降低完井液比重，同時對生產水與完井液配伍性進行試驗，生產水與隱形酸完井液體系主要材料以及原油的配伍性較好（圖6），且與原油分離速度較快，起到了高效儲保作用。

圖6 生產水作為完井液基液與原油配伍性實驗

2 作業(yè)實踐應用

1）修井機整體時效顯著提高，具體統(tǒng)計見表4。2018 年累計完成棄井作業(yè)10 口，鉆井作業(yè)9 口，作業(yè)井平均井深2 420 m。其中棄井作業(yè)累計節(jié)約工期48.15 d，鉆井作業(yè)累計節(jié)約工期50.82 d，平均時效80.51%，遠高于前期作業(yè)效率，說明多措并施之后，老油田修井機作業(yè)效率得到了顯著提高（表4）。

2）產能恢復實現(xiàn)新高。2018年6口井產能得到釋放，部分井遠超配產，其中BX2 井產油達到249 m3/d，累計增油33.67×104m3。

表4 修井機歷年作業(yè)井作業(yè)時效對比

3 結論

1）渤海地區(qū)部分油田開發(fā)生產時間長，配套修井機設備老舊，作業(yè)效率低，通過作業(yè)前針對性地考察調研，優(yōu)選棄井、鉆井、完井技術方案，一方面降低作業(yè)風險，提高作業(yè)效率；另一方面加強儲層保護，保證鉆完井質量，應用效果較好。

2）旋轉下尾管技術對管串結構要求高，需要對井眼摩阻情況做定量分析，特別是大斜度井，更需進一步論證管串各部位物理參數(shù)，尤其是抗扭性能是否滿足旋轉下入的要求。

3）對于老平臺修井機作業(yè)，無源測井技術依靠激發(fā)中子源測井，使用時需要通過密碼、供電、排量、井底密度環(huán)境等多個參數(shù)激活，安全可靠，大幅降低了修井機測井作業(yè)風險。

4）多功能過濾器可以判斷井筒清潔情況。主要是利用起鉆時將循環(huán)通道關閉，回收井筒內懸浮碎屑，根據(jù)回收量判斷井筒的清潔情況，若超過碎屑回收量80%時，需要考慮再次清潔井筒。

5）對于壓力虧空的儲層，可以在作業(yè)前進行地層配伍性實驗，考慮使用地層生產水作為完井液的基液，降低完井液比重，減少井筒內的漏失，保護油氣流通通道。