渤海油田低效井側(cè)鉆技術(shù)應(yīng)用前景分析

王曉鵬，韓耀圖

(中海石油 (中國)有限公司天津分公司，天津 300452)

渤海油田的低效井，指產(chǎn)量低于10m3/d的井、長期注水開發(fā)導(dǎo)致儲層水淹的高含水井，以及工程原因 (出砂)或地質(zhì)原因 (儲層物性差等)導(dǎo)致的低產(chǎn)井。據(jù)2014年9月初步統(tǒng)計渤海油田的低效井已達200余口，年遞減率已達8%～10%;其部分低效井已進入開發(fā)高含水中后期，采收率僅為20%～30%，采收率提升仍有較大空間。

目前，主要通過新鉆調(diào)整井，或以治理低效井的措施來提高油田的采收率;但新鉆調(diào)整井面臨著槽口資源有限、鉆機資源緊張、作業(yè)成本高、老平臺鉆井船就位風險高、部分槽口鉆井船無法覆蓋等困難;治理低效井手段主要為大修、調(diào)剖及長半徑側(cè)鉆等。大修、調(diào)剖等工藝操作簡單，受單井井控儲量和地層非均質(zhì)性影響，部分剩余油仍無法波及。長半徑側(cè)鉆井主要受布井、鉆完井難度及成本的制約，并未在低效井中大規(guī)模推廣應(yīng)用;尤其是目前國際原油價格處于低位，油田開發(fā)經(jīng)濟門檻越來越高。所以需要進一步豐富剩余油挖潛手段，降低鉆完井投資。

1 剩余油分布

目前，渤海油田剩余油主要分布在油井間、油層頂部和斷層附近［1］。

1.1 油井間剩余油富集

渤海油田采用反九點面積注水開發(fā)，油水井間屬于該井網(wǎng)的主流線區(qū)域，水驅(qū)效果明顯好于油井間的原油滯留區(qū)，且該井網(wǎng)對角線位置的驅(qū)油效率明顯好于油井間位置。所以油井間是剩余油富集區(qū)域。其挖潛模式見圖1。

圖1 油井間剩余油挖潛模式示意圖Fig.1 Sketch map showing the residual oil potential tapping among oil wells

1.2 油層頂部剩余油富集

受正韻律沉積或重力的影響，縱向滲透率級差較小的反韻律砂體易出現(xiàn)中下部水淹，剩余油在厚油層頂部富集。其挖潛模式見圖2。

圖2 油層頂部剩余油挖潛模式示意圖Fig.2 Sketch map showing the residual oil potential tapping at top of oil zone

1.3 斷層附近剩余油富集

斷層的遮擋作用會造成注水系統(tǒng)不完善?？拷鼣鄬硬课凰?qū)效果差，有利于形成剩余油富集區(qū)。

2 側(cè)鉆井挖潛

從剩余油分布及圖1、圖2可見，利用側(cè)鉆井技術(shù)可對渤海油田目前的剩余油進行有效挖潛，以提高采收率。

渤海油田結(jié)合陸地側(cè)鉆技術(shù)及自身鉆完井技術(shù)，創(chuàng)建了“利用低效井槽口，以長半徑側(cè)鉆技術(shù)為主、大力發(fā)展中短半徑側(cè)鉆技術(shù)、逐步試驗超短半徑側(cè)鉆技術(shù)”靈活多樣的技術(shù)發(fā)展思路。制約長半徑側(cè)鉆技術(shù)的主要因素是成本高，鉆完井成本每口井一般為2600～3000萬元，所以長半徑側(cè)鉆的重點是通過作業(yè)機具優(yōu)化及區(qū)域資源共享等手段降低投入成本。而利用修井機進行低成本的中短半徑側(cè)鉆技術(shù)將成為主要技術(shù)攻關(guān)方向。超短半徑側(cè)鉆技術(shù)應(yīng)選擇不需要防砂的低滲透致密儲層，逐步開展試驗。這些技術(shù)有助于救活低效井，降低開發(fā)經(jīng)濟門檻，提高油田整體采收率。

3 低效井側(cè)鉆技術(shù)

低效井側(cè)鉆技術(shù)已在國內(nèi)外許多陸地油田得到廣泛應(yīng)用，形成了包括井眼軌跡設(shè)計、套管開窗、地質(zhì)導(dǎo)向及監(jiān)測、完井防砂等一系列完整的工藝措施和配套工具體系［2－11］。海上油田低效井側(cè)鉆技術(shù)主要為長半徑井眼側(cè)鉆，中短半徑側(cè)鉆目前還屬于“空白”。側(cè)鉆技術(shù)作業(yè)一般分為套管開窗作業(yè)、側(cè)鉆鉆進作業(yè)、完井作業(yè)3個階段。

3.1 套管開窗作業(yè)

渤海油田生產(chǎn)套管一般為 φ244.48mm和φ177.80mm，通常設(shè)計的開窗側(cè)鉆井眼尺寸為φ215.90mm和φ152.40mm。

針對長半徑側(cè)鉆井眼，渤海油田目前使用斯倫貝謝公司的一趟鉆開窗工具較多，可實現(xiàn)一趟鉆斜向器坐掛、開窗、修窗作業(yè)，作業(yè)時間短;但是該技術(shù)為國外公司壟斷，工具費用較高，所以需進一步研究一趟鉆國產(chǎn)化開窗工具及配套施工技術(shù)。

中短半徑側(cè)鉆井眼開窗窗口需滿足1.5°以上彎角動力鉆具通過，并能保證鉆完井管柱順利起下，該項技術(shù)需進一步研究實踐。

3.2 側(cè)鉆鉆進作業(yè)

渤海油田利用現(xiàn)有技術(shù)可完成造斜率在10°/30m以下井眼軌跡控制，該技術(shù)主要攻關(guān)方向為造斜率提高到 (10°～25°)/30m，實現(xiàn)一趟鉆完成造斜井段和穩(wěn)斜井段作業(yè)。

3.3 完井作業(yè)

渤海油田大部分儲層需要開展防砂作業(yè)，根據(jù)儲層特點優(yōu)化設(shè)計防砂效果好、作業(yè)時間短的防砂方式是低效井側(cè)鉆技術(shù)實施的關(guān)鍵。

4 低效井側(cè)鉆技術(shù)可行性分析

目前渤海油田剩余油主要分布在油井間滯留區(qū)、封閉斷層兩側(cè)及滲透率級差較小的厚油層頂部。側(cè)鉆方案設(shè)計時，應(yīng)以剩余油分布規(guī)律為基礎(chǔ)，根據(jù)目標儲層的特點，匹配最優(yōu)的鉆完井技術(shù)方案。選擇側(cè)鉆定向井或水平井，同時由于造斜率的不同選擇長半徑、中半徑、中短半徑、短半徑和超短半徑。側(cè)鉆井眼軌跡按其造斜率的大小分為5種類型:造斜率 (1°～5°)/30m的為長半徑、(6°～20°)/30m 的為中半徑、(3°～10°)/m的為短半徑，介于中半徑和短半徑之間的為中短半徑、90°/0.3m的為超短半徑［12］。針對主要攻關(guān)的中短半徑側(cè)鉆技術(shù)開展了鉆完井技術(shù)方案可行性分析和修井機側(cè)鉆能力評估。

4.1 鉆井技術(shù)方案分析

陸地油田已有應(yīng)用1.75°～2°彎角常規(guī)動力鉆具實施中短半徑側(cè)鉆的成功經(jīng)驗。渤海油田1995年應(yīng)用貝克休斯公司的短半徑造斜動力鉆具Angle Building、穩(wěn)斜動力鉆具Angle Building及MWD系統(tǒng)完成了短半徑徑向分支 CFD1－6－2DS井作業(yè)［13］。且海上油田多以定向井或水平井開發(fā)，積累了寶貴的井眼軌跡控制作業(yè)經(jīng)驗。經(jīng)初步研究論證，渤海常規(guī)的φ152.4mm鉆頭+動力鉆具+隨鉆測井工具 (LWD+MWD)+非磁鉆鋌+震擊器+鉆桿的鉆具組合可實現(xiàn)10°/30m以下的造斜率要求。如要實現(xiàn)大于10°/30m的造斜率，則需開展適合渤海油田疏松砂巖的動力鉆具鉆具組合及其配套的近鉆頭測斜/測井等工具的研究攻關(guān)工作。

4.2 完井技術(shù)方案分析

鉆遇的水層或泥巖層應(yīng)用裸眼封隔器封隔，壓縮膨脹式和遇油、遇水膨脹式封隔器單獨或復(fù)配使用，以提高封隔效果，或采用固井方式封隔。根據(jù)儲層段特性，選擇優(yōu)質(zhì)篩管防砂或礫石充填防砂。在鉆井施工中可考慮對原井眼進行擴眼，擴大套管尺寸選擇范圍，降低下入套管風險，滿足完井作業(yè)需求。

結(jié)合以上情況，研制了適用于渤海油田側(cè)鉆小井眼的井身結(jié)構(gòu)和完井防砂技術(shù)方案 (表1)。

表1 渤海油田側(cè)鉆小井眼完井防砂技術(shù)方案表Table 1 Sidetrack slim-hole completion techniques for Bohai Oilfield

5 修井機側(cè)鉆能力評估

低效井側(cè)鉆首選修井機作業(yè)，以降低對大型資源的依賴。渤海油田修井機提升能力一般為90t、180t和225t。海洋修井機井架在額定載荷下能滿足修井工作要求;但當海洋修井機用于開窗側(cè)鉆作業(yè)時，其鉆井深度不能等同于修井深度，所以有必要對修井機的側(cè)鉆能力進行評估。

在此，以渤海某油田H1井為例，對修井機作業(yè)能力進行校核。

老井 (H1井)2001年投產(chǎn)，后由于出砂于2011年5月關(guān)井。生產(chǎn)套管尺寸為φ177.8mm，設(shè)計H1井開窗側(cè)鉆φ152.40mm井眼，井身結(jié)構(gòu)見表2。

表2 H1井井身結(jié)構(gòu)表Table 2 Wellbore configuration of Well H1

5.1 摩阻扭矩分析

5.1.1 提升能力

結(jié)合井眼軌跡，使用LandMark軟件進行校核，套管內(nèi)摩擦系數(shù)取0.25，裸眼井段摩擦系數(shù)取0.4，結(jié)果見表3。

表3 提升能力對比分析表Table 3 Comparative analysis about enhancing capacity

校核結(jié)果顯示，常規(guī)具有90t以上提升能力的海洋修井機滿足作業(yè)要求。

5.1.2 扭矩分析

應(yīng)用LandMark軟件，以最大造斜率25°/30m井眼軌跡為例進行扭矩分析，結(jié)果顯示，最大扭矩發(fā)生在鉆進至完鉆井深1636m處，為7.84kN·m。目前海洋修井機工作扭矩大于13.7kN·m，滿足作業(yè)要求。

5.2 水力分析

以最大造斜率25°/30m井眼軌跡為例進行水力分析，機械鉆速取25m/h，排量大于0.84m3/min，滿足井眼清潔要求，鉆進至完鉆井深最大泵壓為11.57MPa。渤海油田常規(guī)F－800型號的鉆井泵滿足作業(yè)要求。

6 經(jīng)濟效益評估

以H1井為例，通過造斜率由常規(guī)的3°/30m放大至10°/30m，裸眼段長度減少662m(表4)，不動用鉆井船，并且規(guī)避上部防碰風險高的井段，成本降低581.85萬元。

表4 井眼軌跡對比分析表Table 4 Comparative analysis of well trajectory

同時通過區(qū)域資源共享等管理優(yōu)化措施，單井鉆完井成本可再降低610.77萬元。最終一口井鉆完井成本可減少1192.62萬元。

綜上分析，利用低效井中短半徑側(cè)鉆技術(shù)、管理措施可大幅度降低鉆井成本及剩余油挖潛經(jīng)濟“門檻”，可提高經(jīng)濟效益。

7 結(jié)束語

(1)通過剩余油挖潛模式分析，結(jié)合陸地及海上側(cè)鉆鉆完井技術(shù)，渤海油田提出了治理低效井的低成本側(cè)鉆新思路。

(2)渤海油田通過研究分析低效井側(cè)鉆技術(shù)、鉆完井技術(shù)方案可行性及評估修井機作業(yè)能力，充分論證了利用海上平臺現(xiàn)有修井機進行低效井中短半徑側(cè)鉆作業(yè)在渤海油田具有可行性;同時，評估了低效井側(cè)鉆技術(shù)應(yīng)用經(jīng)濟效益，通過減少裸眼段長度、規(guī)避上部作業(yè)風險段及區(qū)域資源共享等管理優(yōu)化措施，鉆完井成本可大幅降低。

(3)隨著渤海油田深入開發(fā)，低效井數(shù)量會隨之增加，側(cè)鉆技術(shù)推廣應(yīng)用前景廣闊。因此，應(yīng)加快側(cè)鉆中短半徑井眼配套技術(shù) (一趟鉆開窗工具、動力鉆具組合中近鉆頭測井/測斜工具、固井防砂一體化工具等)研究，形成一整套技術(shù)體系，為油田提高采收率增加技術(shù)手段。

［1］胡治華，楊慶紅，申春生，等.稠油油田高含水期剩余油分布規(guī)律及挖潛策略— —以渤海SZ油田為例 ［J］.斷塊油氣田，2013，20(6):748－751.

［2］宮華，鄭瑞強，范存，等.大慶油田超短半徑水平井鉆井技術(shù) ［J］.石油鉆探技術(shù)，2011，39(5):19－22.

［3］高立軍，王廣新，郭福祥，等.大慶油田小井眼開窗側(cè)鉆水平井鉆井技術(shù)［J］.斷塊油氣田，2008，15(4):94－96.

［4］田逢軍，王萬慶，楊光，等.長慶油田中半徑三維水平井環(huán)平3井鉆井技術(shù) ［J］.石油鉆采工藝，2009，31(6):27－31.

［5］陳世春，王樹超.小井眼側(cè)鉆短半徑水平井鉆井技術(shù) ［J］.石油鉆采工藝，2007，29(3):11－14.

［6］倪益民，袁永嵩，趙金海，等.勝利油田兩口超短半徑側(cè)鉆水平井的設(shè)計與施工［J］.石油鉆探技術(shù)，2007，35(6):57－59.

［7］高富成.遼河油田水平井鉆完井技術(shù)［J］.石油科技論壇，2007，26(5):52－57.

［8］朱天書.側(cè)鉆技術(shù)在遼河油田的應(yīng)用［J］.內(nèi)蒙古石油化工，2011，(17):115－116.

［9］屈宏，劉辛，張國華，等.側(cè)鉆技術(shù)在江蘇油田老區(qū)開發(fā)中的應(yīng)用 ［J］.西部探礦工程，2005， (1):54－56.

［10］周方喜，張國華.側(cè)鉆小井眼技術(shù)在老油區(qū)開發(fā)中的應(yīng)用 ［J］.鉆采工藝，2003，26(6):101－102.

［11］羅西超，李萌，劉鳳，等．帶可調(diào)彎殼體和可換穩(wěn)定器的導(dǎo)向螺桿鉆具 ［J］.石油科技論壇，2013，32(3):52－54.

［12］陳香凱，任榮權(quán)，李延琴，等.國內(nèi)外短半徑水平井鉆井工具發(fā)展狀況 ［J］.鉆采工藝，1998，21(5):48－50.

［13］姜偉.小曲率半徑水平井徑向分支井技術(shù)在渤?；◢弾r中的應(yīng)用 ［J］.石油鉆采工藝，1996，18(1):10－14.