墾東12區(qū)塊4號島叢式井鉆井技術

劉 永 亮

（勝利石油工程有限公司鉆井工藝研究院，山東東營 257017）

墾東12區(qū)塊4號島叢式井鉆井技術

劉 永 亮

（勝利石油工程有限公司鉆井工藝研究院，山東東營 257017）

勝利新灘油田墾東12區(qū)塊4號島是一海油陸采大位移叢式井組，地層復雜、防碰繞障井多、軌跡控制要求高，整體施工難度大。針對以上施工技術難點，采用了淺層大井眼定向、井身軌跡控制、防碰繞障、鉆井液體系優(yōu)選等關鍵性技術措施，20口井全部達到設計要求，斜井段一次定向成功，中靶率100%，取得了較好效果，為以后通過大位移叢式井組整體開發(fā)灘海油藏積累了經驗。

墾東12區(qū)塊；海油陸采；大位移井；叢式井組； 防碰； 軌跡控制； 大井眼定向

墾東12塊位于新灘油田東部的海陸過渡帶，主要位于水深0~6 m的海域內，構造位于墾東凸起東部斜坡帶，發(fā)育有明化鎮(zhèn)組和館陶組2套含油層系。為完善墾東123井區(qū)產能建設方案，在3號島的基礎上擴建4號人工島，設計20口井，動用儲量273.7×104t，新建產能（新井）4.72×104t，2010年下半年進入整體開發(fā)方案實施階段，實際完成定向井13口、水平井7口。

1 地質工程概況

墾東12區(qū)塊構造形態(tài)較為簡單，上第三系構造形態(tài)繼承了前第三系潛山頂面南高北低的趨勢，整體呈現(xiàn)南高北低的格局。受墾東12斷層控制，該區(qū)塊為一反向屋脊式構造，地層向北逐漸向樁東凹陷傾伏，地層較平緩，地層傾角3~6°。區(qū)塊內的巖石類型以巖屑質長石砂巖為主，礦物顆粒磨圓度較差，多為次棱角狀，分選中等，顆粒間以泥質膠結為主，膠結類型多為接觸式。油藏類型為偏高溫常壓、高孔高滲、巖性構造、常規(guī)稠油油藏。

4號島20口井采用2排設計，排間距5 m，每排10口井，井間距2 m。井身結構分為3種：（1）導眼15 m，一開?346.1 mm井眼（?273.1 mm套管）；二開?241.3 mm井眼（?177.8 mm套管）；（2）導眼15 m，一開?440.5 mm井眼（?339.7 mm套管），二開?311.2 mm井眼（?244.5 mm套管），三開?215.9 mm井眼（?139.7mm套管）；（3）導眼15 m，一開?660.4 mm井眼（?508.0 mm套管），二開?346.1 mm井眼（?273.1 mm套管），三開?241.3 mm井眼（?177.8 mm套管）。

軌道類型：3口定向井采用8段制剖面類型（直—增—穩(wěn)—增—穩(wěn)—降—穩(wěn)—降）；2口定向井采用7段制剖面類型（直—增—穩(wěn)—增—穩(wěn)—降—穩(wěn)）；2口水平井采用7段制剖面類型（直—增—穩(wěn)—增—穩(wěn)—增—平）；2口定向井采用6段制剖面類型（直—增—穩(wěn)—增—穩(wěn)—降）；1口定向井5段制剖面類型（直—增—穩(wěn)—降—穩(wěn)）；5口水平井采用5段制剖面類型（直—增—穩(wěn)—增—平）； 5口定向井采用3段制剖面類型（直—增—穩(wěn)）。井組設計數(shù)據(jù)見表1，投影圖見圖1。

表1 墾東12區(qū)塊4號島井組設計數(shù)據(jù)

圖1 4號島井組投影圖

2 鉆井技術難點

（1）井組一開井眼尺寸大，造斜點淺［1］，且位于平原組，地層極軟，同時為滿足無線信號的正常傳輸和井下安全又必須達到一定的排量，井眼擴大率大，定向時動力鉆具的實際造斜率很低，無線隨鉆測量儀器易受到鄰井磁干擾，導致測量方位存在一定偏差，進一步加大了淺層定向的難度。

（2）井組多為三維四段至六段制大位移井或水平井，有17口井的井斜角超過70°、水平位移超過1 000 m（其中4口井超過2 000 m），靶區(qū)半徑?。?0 m）且為雙靶甚至三靶，最大位垂比達到2.16，加之地層軟硬交替，定向鉆進時造斜率不穩(wěn)定，復合鉆進時井斜方位波動大，軌跡控制難度大。

（3）隨著鉆井技術水平的日益提高，鉆井所能探及的區(qū)域半徑日益增大，在地面條件與地下條件受限的情況下，密集型叢式井組漸漸成為主要的叢式井組開發(fā)方式［2］。由于井網(wǎng)密集，井眼軌跡交錯多、易相碰，防碰繞障的難度很大。

（4）井組位移大，大斜度裸眼段長，不利于巖屑返出［3］，同時在砂質泥巖、泥巖、砂巖地層鉆進需要注意防塌、防漏、防卡，對鉆井液性能提出了嚴格要求。

3 鉆井技術措施

3.1 淺層大井眼定向

為了增加水平位移，井組一開為主要增斜段，設計造斜率10~15 （°）/100 m，需要將井斜角增至50°，在井眼大、地層軟、防碰難度大的多種條件限制下，一開施工能否順利完成至關重要［4］。如若一口井不能按設計一次性成功定向，則其他相鄰井及后續(xù)施工井的造斜點都得相應下調壓低，整個井組剖面和井斜角都得相應改變，這是工程施工中的一個突出難點。

為了嚴格按照工程設計軌道鉆進，保證一開大井眼定向成功，選用1.75°動力鉆具（扶正塊尺寸相對井眼小3 mm）。開始定向時采用單泵（25~33 L/s）整柱連續(xù)定向，定向完成后不劃眼直接接立柱，并利用這段時間測斜，接好立柱后開泵并發(fā)送測斜數(shù)據(jù)（目的是減少一次停開泵，縮短井底沖刷時間）。井斜角增至5°左右時恢復正常排量（33~58 L/s）鉆進，同時根據(jù)定向效果確定是否劃眼。對于造斜點特別淺（50 m）、鄰井套管磁干擾強的井，在井口將動力鉆具工具面擺至定向方位，下鉆到底直接定向。

3.2 井眼軌跡控制

井組多為三維大位移井或水平井，井身結構復雜，井斜方位變化大，轉盤扭矩和鉆具摩阻大，地層軟硬交錯、造斜率不穩(wěn)定，軌跡控制困難。主要采取了如下措施。

（1）表層直井段采用塔式鉆具組合，優(yōu)選排量，小鉆壓、低轉速，確保井眼打直，避免表層井眼互竄現(xiàn)象。

（2）造斜段在滿足井眼軌跡控制需要前提下，盡量控制不要出現(xiàn)較大的狗腿，保證井眼軌跡圓滑，有利于后期作業(yè)的順利進行。盡量簡化下部鉆具組合，減小井下鉆具風險系數(shù)。合理優(yōu)化鉆具組合，多復合鉆進，少滑動鉆進，提高鉆井效率。同時，整個井組采用相同的鉆具組合模式，進一步提高施工效率。

井組斜井段井眼尺寸有3口井采用?311.2 mm+ ?215.9 mm，其他井均為?346.1 mm+?241.3 mm。淺層增斜段選用鉆具組合：牙輪鉆頭+1.75°動力鉆具+無磁鉆鋌+MWD+加重鉆桿+斜坡鉆桿。穩(wěn)斜調整段選用鉆具組合：牙輪鉆頭+ 1.5°動力鉆具+無磁承壓鉆桿+MWD+斜坡鉆桿+加重鉆桿+斜坡鉆桿。

（3）目標油層之上有多套小油層，定向過程中盡量保證軌跡位移超前，防止鉆遇小油層段時井斜下降過快、加大后期軌跡控制難度。

（4）地層軟硬交錯，復合鉆進時井斜方位變化規(guī)律不穩(wěn)定，靶點附近尤其要注意。鉆進過程中加強測斜，及時調整，保證中靶質量。

（5）每鉆進200~300 m進行1次短起下，保證井下安全，防止復雜情況發(fā)生。

3.3 防碰繞障

4號島20口井為海油陸采大位移叢式井組，造斜點井深相近，井眼方位差別不大，做好防碰是整個井組順利施工的關鍵［5］。

（1）整個井組直井段采用相同的鉆具組合和鉆進參數(shù)，既可防碰，又可適當增大鉆壓，提高鉆速和鉆井效率。

（2）定向過程中嚴格控制造斜率和井眼垂深，造斜點相近的井通過預定向以10 （°）/100 m造斜率與防碰井的方位錯開，然后再以15~20 （°）/100 m的造斜率增斜扭方位中靶，進行三維防碰。同一井段采用相同的無線隨鉆測量儀器，保證誤差一致。根據(jù)實鉆測斜結果計算校正剖面并進行鄰井的防碰掃描，以此繪制局部放大的防碰圖，指導防碰繞障。

（3）由于井眼密度大，隨著完鉆井數(shù)量的增加，后續(xù)井的施工難度不斷增大。施工中加強實鉆軌跡與設計軌道的掃描，保證二者盡量吻合，為后續(xù)井的施工打下基礎。

3.4 鉆井設備和鉆進參數(shù)

3.4.1 選用頂驅系統(tǒng) 頂驅鉆井系統(tǒng)是降低海上鉆井綜合成本的一種有效途徑，是提高生產效率、保障安全生產的重要手段。選用頂驅系統(tǒng)作業(yè)的優(yōu)勢：具有倒劃眼能力，能有效避免卡鉆的風險；采用立柱鉆進，節(jié)省接單根的時間；鉆具接頭上扣扭矩準確，有助于延長鉆具使用時間［6］。

3.4.2 優(yōu)化鉆井參數(shù) 鉆井參數(shù)優(yōu)選是優(yōu)質高效控制井眼軌跡的重要措施之一。新灘油田墾東12區(qū)塊4號島井組鉆遇的地層多為泥巖、砂巖和粉砂巖，地層軟、可鉆性強，有利于噴射鉆井技術的應用。在鉆井設備能夠滿足的前提下采用高排量、高轉速、大鉆壓，充分發(fā)揮噴射鉆井效率，提高鉆井速度［7］。定向鉆進時，盡量控制加在鉆頭上的真實鉆壓處于鉆頭和螺桿鉆具的額定范圍內，充分發(fā)揮鉆頭和螺桿的最大性能，提高鉆井時效。施工中鉆頭選用?16 mm ×3個的噴嘴組合，泵排量33~58 L/s，一開鉆壓40~100 kN，二開鉆壓100 kN以上，提速效果較好。

3.5 鉆井液體系

（1）直井段回收使用同臺老漿開鉆，調整鉆井液流變性，滿足井下攜巖要求。充分使用鉆井液凈化設備清除鉆屑和多余的黏土，保持鉆井液低黏、低切。

（2）斜井段采用海水聚合物鉆井液體系，鉆進過程中以PAM膠液維護鉆井液性能，保持鉆井液黏度在45~55 s ，降低鉆井液濾失量，改善濾餅質量，保證鉆井液的潤滑性能。定期補充降失水劑和潤滑劑，確保鉆井液性能穩(wěn)定和井下安全。

（3）進油層前及時轉化為海水甲甙鉆井液體系，密度盡量使用設計下限值，保持近平衡鉆井，提高保護油層能力。

4 施工效果

通過采取上述合理的技術措施，新灘油田4號島20口井淺地層大尺寸井眼定向一次取得成功，井組平均機械鉆速達到28 m/h，創(chuàng)出了造斜點淺、井斜角大、水平位移大和位垂比大等多項灘海鉆井技術新指標。其中13口定向井最大井斜角均超過55°（60°~70°2口，70°~80°6口，80°以上4口），最大井斜角83.50°，20口井位移均超過900 m（900~1 000 m 2口，1 000~2 000 m 14口，2 000 m以上4口），最大位移2 389.77 m，最大位垂比2.16。

5 結論

（1）優(yōu)化淺層大井眼定向施工，認真做好防碰掃描及預防工作，是防止與鄰井相碰的有效措施。

（2）地層與井身結構復雜，精細地軌跡控制是保證井眼規(guī)則圓滑的重要環(huán)節(jié)。

（3）充分利用頂驅系統(tǒng)及合理的鉆進參數(shù)是提高鉆井速度、避免復雜情況發(fā)生的保證。

（4）優(yōu)選無毒的鉆井液體系既保障了井下安全又有利于環(huán)境保護。

［1］楊寶真.墾東12平臺叢式井組鉆井技術難點與對策［J］.油氣地質與 采收率，2008，15（4）：91-93.

［2］劉曉燕.叢式井組總體防碰與鉆井順序優(yōu)化技術及應用［J］.石油鉆采工藝，2012，34（2）：9-12.

［3］魏文忠.高難度大位移定向井軌跡控制技術［J］.西部探礦工程，2004，22（ 10）：74-75.

［4］王敏生.勝利淺海小井距淺表層大井眼定向鉆井技術［J］.中國海上油氣，2007，19（2）：112-115.

［5］周延軍.叢式井井眼交碰風險素分析及安全技術對策［J］.安全、健康和環(huán)境，2011，11（9）：21-23.

［6］沈澤俊.采用頂驅鉆井作業(yè)提高工作的安全性［J］.石油工業(yè)技術監(jiān)督，2006，22（1）：45-47.

［7］唐志軍.勝利油田淺海優(yōu)快鉆井技術探討［J］.鉆井與完井，1999，27（10）：32-33.

（修改稿收到日期 2014-08-20）

〔編輯 薛改珍〕

Drilling technology for cluster wells on No.4 Island at Kendong Block 12

LIU Yongliang
（Drilling Technology Research Institute,Shengli Petroleum Engineering Co.,Ltd.,Dongying257017,China）

The No.4 Island at Kendong Block 12 of Shengli Xintan Oilfield is a group of long reach cluster wells for producing offshore oil from onshore.The formations are complex,and there are many holes that need anti-collision and avoid obstacles,and well trajectory control is demanding,so the overall drilling operation is of great difficulty.In line with the above drilling technical difficulties,some key technical measures were used,such as orientation of shallow large wellbore,control of wellbore trajectory,anti-collision and avoiding obstacle and optimization of drilling fluid.All the 20 wells are up to the design requirements;the deviated wells were successful in one time orientation and target hit rate was 100%.The technology is very effective and provides experiences for overall development of offshore reservoirs by long reach cluster well groups.

Kendong Block12;produce offshore oil from onshore;long reach wells;cluster wells;anti-collision;trajectory control;large wellbore orientation

劉永亮.墾東12區(qū)塊4號島叢式井鉆井技術［J］.石油鉆采工藝，2014，36（5）：24-27.

TE243

：B

1000–7393（2014） 05–0024–04

10.13639/j.odpt.2014.05.007

劉永亮，1981年生。2008年畢業(yè)于西安石油大學油氣井工程專業(yè)，獲碩士學位，現(xiàn)從事鉆井技術研究及定向技術服務工作，工程師。電話：13561053350。E-mail：liuyongliang.slyt@sinopec.com。