塔河油田盐膏层井段随钻扩孔技术

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塔河油田盐膏层井段随钻扩孔技术第32卷第3期2004年5月石油钻探技术PETROIEUMDRIIIINGTECHNIQUESVol.32.NO.:{May,2001「盐膏层钻井完井专栏塔河油田盐膏层井段随钻扩孑L技术陈红,杨兰出，刘晓艳,边培明，严章耀.(1.中国石化西北分公司,新疆乌鲁木齐830011;2,中国石化胜利石油管理局钻井工艺研究院，山东东营2570173.休斯?克里斯坦森公司驻北京代表处，北京100101)摘要:随钻扩孔技术是钻井工程重要的技术手段之一，在井身结构设计，复杂地层处理，提高套管环空间隙等方面具有广泛的使用价值.分析了随钻扩孔工具与常规水力扩孔器和双心钻头相比的技术优势•介绍了随钻扩孔工具具有的特点，针对于塔河油田石炭系盐膏层地层特点并结合随钻扩孔工具及技术在沙113井的具体应用情况,分析了RwD随钻扩孔工具在盐膏层扩孔钻进中的技术特点及应用效果.关键词:盐膏层；RWD;随钻扩孔;钻具组合;机械钻速;钻井参数;塔河油田;沙113井中图分类号:TE242.9文献标识码:B文章编号:1001—0890(2004)03—0015一03塔河油田盐膏层埋藏深度一般在5300〜5400m,厚度1004300m,盐膏层蠕变速度较快，蠕变压力高，而蠕变和挤压可造成缩径和卡钻，引发严重的钻井事故•与此同时，盐膏层蠕变和挤压也可造成套管下入困难，挤毁套管，导致I占I井质量差潍后期的采油作业带来麻烦口］•采用扩孑L技术,扩大盐膏层井段的井径，可抵消盐膏层蠕变所 造成的缩径位移，从而増大水泥环厚度，提高固井质量和保护套管，可防止由此带来的卡钻，缩径等技术难题•现场应用表明，采用扩孔技术可在一定程度上避免由盐膏层蠕变带来的钻井事故，解决后期完井难题.1随钻扩孑L工具（RWD）的技术优势1.1与常规的水力扩孔器比较,随钻扩孔工具具有的主要优点1）使用随钻扩孔工具能一次完成钻，扩孑L作业，而常规的水力扩孔器必须先钻出一个领眼然后再扩孔，不仅需要较长的钻井时间，而且在钻井施工屮需要承担二次风险.2）随钻扩孔工具没有易掉入井内的活动部件，因而没有常规水力扩孑L器牙轮臂及其配件易掉入井内而造成井下事故的风险，也不会因牙轮臂收缩不到位而造成起钻困难等复杂情况.3）随钻扩孔工具扩孔质量好，不会像水力扩孔器那样因为活塞撑开力变化造成扩出”糖葫芦”状井眼.4）随钻扩孑L工具的分体式设计使之能根据地层需要来灵活选用领眼钻头.5）随钻扩孑L工具能有效地减少钻头和下部钻具组合在蠕动速度快的地层中的卡钻几率.1.2与双心钻头比较，随钻扩孔工具具有的主要优点1）随钻扩孑L工具的分体式设计使之能根据地层需要,来灵活选用领眼钻头和扩孑L刀翼的类型.2）随钻扩孑L工具的可下入直径与最大扩孑L直径的差值可大于76.2ram,而双心钻头只能达到50.8ram.3）随钻扩孑L工具设计有一个领眼扶正垫，以平衡扩孑L刀翼产生的侧向力，消除振动，防止井斜，使随钻扩出的井眼连续且平滑.4）随钻扩孔工具可根据钻井施工的需要采用满眼钻具或者钟摆钻具组合.其分体式设计可在领眼钻头和扩孑L器之间采用不同尺寸的钻铤，扶正器组合，以满足直井和定向井钻进的不同需要.而双心钻头由于受设计限制，防斜效果不如随钻扩孑L工具，因而其 使用范围受到限制.5）随钻扩孑L工具可用于钻套管浮箍浮鞋，然后在套管鞋以下扩孑L,而双心钻头则不能钻套管浮箍浮鞋收稿口期:2004—02—25;改回□期：2004—04—21作者简介:陈红（1971—），女.1995年毕业于西南石油学院机械系，工程师.联系电话:（0991）3111552石油钻探技术（会损坏套管）•用双心钻头在套管鞋以下扩孔，要多趟起下钻（先钻穿套管附件，然后下双心钻头扩孔），延长了钻井周期，钻井成本较高.6）随钻扩孔工具采用了计算机模拟流道求出最佳的岩屑上返模式,以利于提高钻速和防止卡钻•而双心钻头由于外形及结构限制,计算机模拟流道的效果不如随钻扩孔工具.7）双心钻头的工作稳定性不如随钻扩孔工具，其造斜倾向大于随钻扩孔工具，主要是由于双心钻头的刀翼保径长度短，双心钻头整体尺寸短而造成的•双心钻头是一体式结构，其侧向切削倾向和造斜倾向大.2随钻扩孑L工具的主要技术特点1）扩眼刀翼•利用专利技术设计的刀翼，可顺利通过上部受套管内径限制的井眼，平稳地由通径过渡到扩孔直径.2）可换喷嘴.RWD在其扩孔刀翼位置设计有两个水眼，可安装不同类型和不同尺寸的喷嘴,以有利于及时清除大小井眼交界处随钻扩孔切削掉的岩屑，保持井眼清洁，同时，通过对喷嘴面积的调整，实现水功率最优利用和对井眼的最小冲蚀.3）合理的布齿方案.RWD采用等负荷布齿方案，使所有齿均匀受载,消除了部分始齿上的过载;采用了防泥包,高切削效率的黑冰齿，延缓了齿的磨损，提高了机械钻速.4）领眼稳定块.RWD在刀翼背部设有领眼稳定块，从而可动态地将RWD工具置于领眼的中心，补偿切削结构产生的侧向力，减 小了工具弯曲，使通径到扩眼尺寸平滑过渡，有利于井身质量的控制.5）分体式设计•可根据不同的地层岩性和井况，灵活地选择领眼钻头类型，组合成满眼，钟摆等不同的钻具组合，以满足现场施工需要.3典型井例3.1沙113井基础数据沙113井是中石化西北分公司塔河油田的一口探井，设计井深5952m.地质要求完钻层位在下奥陶系一问房组.对比邻井资料,该井要钻穿石炭系中上部的以碳酸盐岩一石膏岩一盐岩为主夹泥质岩薄层的盐膏层，预计厚度170m（实钻厚度154m）,盐岩较纯.由于该井要钻穿盐膏层，因此选用了美国休斯？克里斯坦森公司牛产的4374.6ram随钻扩孔工具.3.2随钻扩孔的基本情况沙113井三开井段进行随钻扩孔,其钻具组合：4241.3mm领眼钻头+4241.3mm近钻头稳定器+42o3.2mm短钻铤+4241.3mm稳定器+4374.6mm随钻扩孔器RWD+4228.6mm钻铤1根+43]1.1mm稳定器+夺228.6mm钻铤1根+43]1.1mm稳定器+夺228.6mm钻铤1根+42o3.2mm钻铤15根+42o3.2mm随钻震击器+4zo3.2mm钻铤2根+夺127.Omm加重钻杆9根+夺127.0mm钻杆.该井随钻扩孔钻至井深5253.00m时进入盐膏层.钻至井深5373.13m时,因溜钻起钻检查钻具，随钻扩孔工具断三颗齿.下钻到底继续随钻扩孔钻进，钻至井深5407.00m,钻穿盐膏层进入下泥岩地层，继续随钻扩孔钻进至三开设计完钻井深5433.00m.共计进尺241m.随钻扩孔钻进时的钻井参数和机械钻速见表1和表2.表1随钻扩孔钻井参数3.3效果分析1）机械钻速较快•在钻进上泥岩地层时，使用RWD随钻扩孔的机械钻速与使用43]l」mm钻头钻上泥岩地层的机械钻速相差不多.沙113井使用江汉43]l.lmm牙轮钻头在泥岩地层从井深5190.00m开始钻至井深5200.31m,进尺10.31m,纯钻吋间9.83h,机械钻速1.05m/h,而RWD随钻扩孔机械钻速1.04m/h,并且钻，扩孔一次完成. 2）井斜控制，井眼质量好.该井使用满眼钻具组合钻进，有效地防止盐膏层随钻扩孑L井斜，提高了随钻扩孔质量•电测结果表明:随钻扩孔井段井径均匀，绝大部分井段井径为381.0mm,随钻扩孔井段井身质第32卷第3期陈红等:塔河油田盐膏层井段随钻扩孔技术量良好，最大井斜为04,达到了盐膏层井段使用RWD随钻扩孔以保证井身质量和固井质量的0的.3)起出钻头及扩孔工具分析.+243.1mmMXB一20领眼钻头和+374.6mm随钻扩孔工具RWD磨损等级均为1,PETR()—KING公司提供的+243.1mm近钻头稳定器及钻柱稳定器直径未磨损,2个311.1mm钻柱稳定器也处于良好状态.4结论和建议1)使用随钻扩孔工具(RWD)可优质高效地解决盐膏层，易缩井径地层钻井和后续作业所带来的问题，所钻井眼井径规则，井下安全，下套管顺利，井身质量和固井质量得以保证.2)建议根据声波，自然伽马和井径资料进行地层强度和研磨性分析,并据此来选用PDC钻头作领眼钻头.使用PDC钻头作领眼钻头可提高上，下泥岩段和双峰灰岩的机械钻速和钻井效率.3)优化钻井参数，采用较小的钻压和较高的转速，可取得良好的防斜效果，且有利于保护钻铤.4)采用随钻扩孔技术，可较好地解决塔里木盆地盐膏层钻井中由于盐膏层蠕变导致的卡钻，缩径等问题，为今后安全，优质，高效钻井施工和提高固井质量提供了一种有效地技术手段.参考文献[1]张锦荣，陈安明，周玉仓.塔里木深井盐膏层钻井技术[J]•石油钻探技术,2003,31(6):25—27.E23王金龙，叶金龙.沙42井膏盐层钻井工艺技术[J].石油钻探技术,1994,22(4):1—4.ReamingWhileDrillingTechnologyforSalt一GypsumlntervalsinTaheOilfieldChenHong,YangLantian,LiuXiaoyan,BianPeiming,YanZhangyao.(l.NorthwestBranchCompanySinopec,Urumq,Xinjiang,830011.China;2.DrillingEngin eeringInstituteShengliPetroleurnAdmim'stiation,Sinopec，Dongying,Shandong,257017,China;3.BeOingOfficeofHughesCompany,Bering,100101,China)Abstract:RWDisoneofthesignificantdrillingtechnologieswhichcanbewidelyusedindesigningcasingschematics,copingwithtroubleformationsandenlargingtheclearancebetweencasingsandboreholes.Thepaperanalyzesitstechnicaladvantagesoverbi——centerbitsandconventionalhydraulicreamers.andpresentsfeaturesofreamingtools.Accordingtoitsactualapplicationstodrillingsalt—gypsumformationsinS113Well,thetechnicalconsiderationsforRWDareanalyzedwhenusinginsuchformations.Keywords:evaporitebed;reamingwhiledrining;bottomholeassembly;penetrationrate;driHingparameter;TaheOilfield;S113Well电脉冲处理油层可增油降水油井的电脉冲增产处理就是利用通过地层的弱衰减电流脉冲，来改变非均质地层的孔隙空间结构和渗滤流的三维结构,从而提高地层的油相渗透率，使油井增油降水.20多年来，国内外对1000多口油井进行了电脉冲处理，均见到了明显的增油降水效果.国内外矿场统计资料表明，油井初次电脉冲处理的成功率为90,可使油井产量增加数倍，有效期为0.5〜3a.对已处理过产油量下降的油井，可在la后进行重复处理,处理后也可产生产油量上升2.5倍，平均含水下降15的效果.以上结果证明，采用电脉冲处理可人幅度提高开发后期油田的采收率.国内外的矿场使用结果表明，油井电脉冲处理可清除地层近井地带的粘土淤积，封 堵油井的边水舌进和气井的气锥,降低油井含水，使油井增产原油和提高采收率.与其他油井增产工艺相比，电脉冲处理工艺具有以下优点:1）增油效果明显，处理后可大幅度降低油井含水，产油量上升数倍.2）适应性广，它可适应于所有油藏类型和井深不大于4500m的油井.3）无须起下操作，处理时间短仅为20h.4）处理过程可以控制和优化.5）它仅用电，可保证生态安全，不污染环境・6）装置质量小，机动性好,施工简单方便.7）投入产出比高，经济效益好.