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2010年第2期内蒙古石油化工95吉林油田浅层丛式水平井钻井技术1121张立春,陈洪亮,曾庆锋,郭建勋(1.吉林油田钻井工艺研究院;2.大庆钻探钻井六公司)摘要:随着浅层定向井和浅层水平井钻井配套技术的成熟,为浅层丛式水平井钻井技术的成功应用提供了技术保障。在老井密集的吉林油田扶余区块进行浅层丛式水平井钻井施工,不但有效地解决了受地面条件限制的地下资源开发问题。而且可以大幅度降低钻井成本。大组丛式水平井技术对开发市区油田有广阔的应用前景。关键词:丛式水平井;浅层;钻井中图分类号:TE243(234)文献标识码:B文章编号:1006—7981(2010)02—0095—04吉林油田扶余地区是储量上亿吨的老油田,该目标大位移井、水平井及阶梯水平井优先采用直-油田油藏埋藏浅,埋深仅为330-470米,开发目的增-稳-增-稳五段制轨迹。由于防碰绕障需要,很层为下白垩系泉头组的扶余油层,油层平均孔隙度多井演变为三维轨迹或手动输入参数计算轨迹,使-32为23%,平均渗透率为120×10m。扶余油田近1/得轨迹设计难度大。3的面积被城区、江河、道路、工业园区等覆盖。作为1.1.5由于受平台面积的限制,每口井井距≤5m老油田很多生产井,经多年开发使用,大部分因套,防碰绕障问题始终贯穿于整个大平台的设计,及钻变、套返、高含水等原因报废、封井,导致井网极其不井施工过程安全,是大平台设计和钻井施工成败的完善,地质储量得不到正常开发。由于处在市区加上关键。扶余油田经过近50年开发,经过三次加密调井眼密集,井位难找,利用常规井无法充分开发剩余整井网,井距小、密度大,平台井周围老井较多,防碰油藏,采用丛式水平井不但可以高效开发扶余地区绕障任务繁重。剩余油藏,而且丛式水平井技术具有投资少,见效1.2解决对策快,便于集中管理等优点,是提高油田采收率和采油1.2.1由于大平台施工的地面有限,同时尽量多布速率的经济有效手段。目前为止已圆满完成超过8井,大平台井口采用2排或多排设计。设计同排井邻口井的丛式井组9个,其中已施工的中38区块3号井相距5m,排间距10m。实例表明:已施工平台井数丛式井组达到18口井,正在施工的平台12井数达32最为18口井,按2排设计能满足施工要求。平台12口井,水平井23口。共32口井,其中水平井23口,且同时开发3套层系1技术难点分析及解决对策在同一方向有3口水平井,采用4排井口排布。1.1技术难点分析按平台井井口整拖方向建立坐标系,根据定向1.1.1由于征地面积受限、考虑后期修井施工作方位所在象限选择井口。设计遵循以下原则,以平台业,同时为使地下储量尽可能多得到有效开发,尽可12为例示意图见图1。能多布井,同一方向甚至布置3口水平井,开发3个1.2.1.1按井组的各井方位,尽量均匀分布井口,不同层位。当平台井数超过20口,为防止相邻井眼使井眼轴线在水平投影图上尽量不相交,且呈放射相碰及保证下部井段井身轨迹的控制,从整体平台状分布;设计考虑,钻井平台规划及井口合理排布难度大。1.2.1.2造斜点浅、位移大的井设计在井排两端;1.1.2该地区油层埋藏浅,目的层垂深仅为330-1.2.1.3同排井越靠近中心点造斜点越深,越远离470m,井眼曲率大,井壁摩阻大,且地层松软,严重中心点造斜点越浅,对于呈直线布井的丛式井组,位影响水平井的造斜率,施工难度大;移大、造斜点高的井与位移小、造斜点低的井要交错1.1.3由于油藏埋深浅,能够提供下行力的垂直井设计;段短、水平位移段相对较大、直井钻机不具备加压能1.2.1.4由于目的层垂深只有400m左右,造斜点力等,由此带来了大尺寸套管的安全下入问题。设计深度有限,故相邻井的造斜点上下相差30～1.1.4定向井优先采用直-增-稳三段制轨迹,双50m;对无法错开的井,可通过调整造斜率及造斜收稿日期:2009-11-28作者简介:张立春,男,毕业于中国石油大学(华东)石油工程专业,现在吉林油田钻井工艺研究院工作。 96内蒙古石油化工2010年第2期点的高低来解决。率,以满足后期采油油管、油杆磨损,延长免修期;水平井采用直-增-稳-增-稳五段制轨迹,尽量在探顶之前设计稳斜段,为地质人员准确找到油层增加可控空间;1.2.5众所周知防碰绕障技术是丛式井组的核心技术,是丛式井是否施工成功的关键,必须做好一下工作:1.2.5.1井口相距较近,必须搞好井眼轨迹设计、测量与控制,防止正钻井眼与已钻井眼相碰相交(特别是直井段),并且要尽可能减少控制井斜、方位的图1平台12井口优选设计工作量。1.2.2考虑到井眼曲率大,且地层松软,严重影响1.2.5.2造斜点以上直井段严格控制井斜<1°,水平井的造斜率,施工过程中使用略大于设计造斜防止已钻井眼与正钻井眼相碰。率的工具。同时采用略大的造斜工具可以多些转盘1.2.5.3利用防碰软件协助轨迹控制,对已钻井的钻进有利于减小摩阻,同时设计60°以下井段采用不实钻数据及待钻井的设计剖面数据,进行防碰扫描,同的倒装钻具组合,以增加可施加的钻压和降低钻并绘出大比例尺的防碰图。柱摩阻;另外要求井眼轨迹控制平滑,水平段波动幅1.2.5.4严格按丛式井设计施工,不得随意变动丛度尽可能小。式定向井、水平井的造斜点以免造成两井相碰。1.2.3利用摩阻分析软件,在不同的钻具组合和井1.2.5.5施工中密切注意钻时变化情况,观察是否身剖面情况下,进行井眼摩阻计算分析,以此优选井有钻时突然加快、钻具放空及蹩跳现象,及时调整钻身剖面和优化井身结构;做好两个方面,首先是大尺井参数,采取绕障措施。根据防碰图的情况,在防碰寸套管柱在大曲率井眼安全下入的钻前准确评价,井段加密测斜点,并做小半径内井间最小距离扫描其次是确保完井管柱安全下至预定位置的施工技与分析,注意测斜磁干扰情况,及时采取相应的技术术;全井的狗腿角之和要尽可能小,全井的狗腿角之措施。和越小,井眼就越平直,轨道就越容易施工,同时全2现场施工技术成功实例井狗腿角之和最小有利于减小轨道长度和导向钻进目前为止已圆满完成超过8口井的大平台9个,段的长度。其中中38区块4号平台共11口井,水平井2口;3号1.2.4平台定向井优先设计为直-增-稳三段制平台井数到18口井,32口井的平台12正在施工过轨迹类型,在满足中靶及防碰要求下,尽量减少造斜程中。图212号平台图33号平台2.1井身结构的优化直井、定向井表套下至80m,封固水层;大位移扶余油田经多年注水开发地层压力较大,为满井、水平井为保证钻井施工安全,安装放喷器,表套足剩余油藏经济高效的开发,采用二开井身结构。大尽量下至150m,若造斜点设计小于150m,则下至造平台井井型包括直井、定向井、水平井、大位移井。斜点以上20m,防止定向仪器受表套磁干扰。具体井 2010年第2期张立春等吉林油田浅层丛式水平井钻井技术97身结构如下图。图4直井井身结构图5定向井井身结构图6大位移井、水平井井身结构2.2井眼轨迹控制技术程起下钻,破坏大斜度井段岩屑床,保证井眼通畅;2.2.1直井段水平段控制掌握地层造斜规律,尽量减少井眼轨迹该丛式水平井井组间井口相距5m,为防止上部波动,根据地质导向人员的要求及时调整,同时考虑井眼相碰,必须严格控制直井段井斜,直井段钻进使工程上所能控制的能力和范围,确保轨迹控制满足用设计的防斜钻具组合及参数施工,并加密测斜,防要求;同时密切注意岩屑上返及钻具摩阻、扭矩等情止井斜超过预期目标。况,采取转盘低转速钻进、控制钻时等必要措施,有在钻进过程中,首先根据单点测斜情况,适当调效地消除或减小井下复杂隐患,确保井下安全。整钻压,保证送钻均匀;其次采用大尺寸钻头喷嘴,2.3防碰绕障技术减小水力冲蚀作用,防止井径扩大,提高环空返速。由于扶余油田开发时间长,老井分布密集,平台2.2.2定向造斜段井防碰绕障情况很多。平台井靶点前与老井最近距定向造斜段是该井组施工的关键工艺,直接影离较小,设计三维轨迹绕障;靶圈内与老井最近距离响到各井的井身质量、钻进速度和中靶的准确性。施较小,要求老井封井;靶点后与老井最近距离较小,工中每钻进1个单根测斜一次,由于MWD测斜滞设计轨迹中靶后扭方位或降斜,具体见图7。通过二后近12m,需要及时预测井底井斜,并根据实测结果维轨迹变化为三维实现防碰绕障。预测井眼轨迹能否达到设计要求,如果不能达到设大平台轨迹设计使用美国PVI公司的wellead计要求,需及时采取改变钻具组合或调整钻井参数软件,防碰扫描采用最近距离法。等措施。扶余大平台定向井井靶区为20m,在给MWD2.2.3水平段和LWD控制精度留足足够余量的条件下,要求平水平段选用0.75°小弯角螺杆,既能满足水平段台井与老井在造斜段防碰扫描最近距离≥15m,直轨迹调整要求,又能减小下钻时在大曲率井眼中的井段和水平段≥10m。阻力,避免下钻遇阻情况出现;坚持100～120m短图7三种防碰绕障情况 98内蒙古石油化工2010年第2期2.4钻井液体系及油层保护2.5.4套管居中技术:弹性扶正器和刚性滚轮扶正2.4.1直井、定向井钻井液设计器的正确合理安放使套管在水平段和大斜度段处于6%～7%膨润土+0.5%纯碱+0.5%NH4-居中位置,以减小下套管阻力。一开膨润土浆HPAN3施工效果4%～6%膨润土+0.3～0.5%纯碱+0.6～1.0%到目前为止,已施工完成9个丛式井组,施工效二开聚合物钻井液铵盐+1-1.5%有机硅腐钾+0.1～0.2%KPA果良好,未出现1起平台井之间或平台井与老井相碰事故。丛式井组的施工与常规施工相比,可节省大2.4.2大位移井、水平井钻井液设计量土地及钻前费用、钻前工作量,平台12丛式水平4-6%水化膨润土+0.3-0.5%纯碱+0.5-1%井井组的模式及其施工经验有重要的推广价值。井一开膨润土浆铵盐组施工中生产管理措施与施工工艺措施简单可靠,2-4%水化膨润土+0.3-0.5%纯碱+0.1-0.易学实用,其经验非常易于推广,必能为提高油田开二开聚合物钻井液3%KPA+1-1.5%铵盐+1-2%HA树脂+1%发的经济效益与社会效益作出贡献。防塌润滑剂+XC5结论认识井斜角达到30°以后,按1∶1比例加入润滑剂5.1优化井口排布是大平台轨迹设计的第一步,当DYRH-3和ORH-101,浓度1.5%,使钻井液摩阻一个平台井数较多时井排数需要增加,使造斜点设系数小于0.1,钻头得到有效钻压。计空间更加充裕,有效减少平台井之间干扰;钻井液和XC混合成清扫液,漏斗粘度大于1505.2井眼轨迹设计以二维轨迹优先,有利于现场轨秒,直接泵入井筒,清除岩屑床,防止发生粘卡事故。迹控制。二维轨迹可减少现场施工难度,提高中靶精2.4.3油气层保护技术度;2.4.3.1降低钻井液密度,减小井底压差和钻井液5.3防碰绕障老井资料必须真实可靠,扫描结果才滤液对油层的损害;能准确,绕障轨迹才有实际指导意义;2.4.3.2采用复合暂堵技术,选用两种超细碳酸钙5.4利用计算机防碰软件,对已钻井的实钻数据及作为暂堵剂和加重剂,保护油气层;待钻井的设计剖面数据进行防碰扫描,绘制出防碰2.4.3.3采用无渗透油层保护新技术,使用零滤失图,可以为实钻防碰绕障提供可靠依据。井眼稳定剂控制钻井液滤液进。5.5平台井施工中各单位间的密切配合协作是最2.5固井完井技术终完成任务的保证。2.5.1控制水泥浆失水小于40ml/30min的范围内,控制水泥浆固相颗粒的沉降稳定性,设计亲水的[参考文献]隔离液,从而使水泥与地层和套管具有良好的胶结[1]雷建中.井楼油田丛式试验井钻井工艺技术强度;[J].石油钻采工艺,1989,(6).2.5.2优化水泥浆体系,强调低失水零游离液性能[2]陈祖锡,葛云华,用丛式井开发油田的方案设防止高边窜槽,下部采用低失水零游离液微膨胀水计[J].石油钻采工艺,1992,14(6).泥浆,防止水泥石收缩形成微间隙,提高二界面胶结[3]唐志军.平台丛式井设计浅析.西部探矿工程,质量;1998(1)5-6.2.5.3降低套管下入摩阻:减少钻井液中岩屑含量[4]李绪锋.大组丛式井工程设计与施工.西部探使其控制在0.4%以内,合理的润滑剂量,充分降低矿工程,2006(3)74-77.摩阻利于套管下入;TheshallowLayerClusterandhorizontalwelldrillingtechnologyintheJiLinOilfield121ZHANGLi-chun,CHENHong-liang,ZENGQing-feng,GUOJian-xunAbstract:Alongwiththesuccessoftheapplicationofshallowdirectionalwellandhorizontalwell,hasprovidedthetechnicalsupportforTheshallowLayerclusterandhorizontalwelldrillingtechnology'ssuccessapplication。intheareaofoldwellscrowdedtogether,TheshallowLayerclusterandhorizontalwellcanbehighlyefficientdevelopmentoftheremainedreservoirinFuyuOilFieldandsignificantreductionthecostofdrilling.LargegroupofTheshallowLayerclusterandhorizontalwelltechnologyclusteronthedevelopmentofurbanoilfieldshavewideapplicationprospect.Keywords:Clusterandhorizontalwell,theshallowlayer;Drilling
