加蓬AKONDO油田定向井鉆井實踐與認識

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(華東石油工程公司 六普鉆井分公司，江蘇　鎮(zhèn)江　212003)

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加蓬AKONDO油田定向井鉆井實踐與認識

劉純?nèi)?/p>

(華東石油工程公司 六普鉆井分公司，江蘇鎮(zhèn)江212003)

摘要：根據(jù)加蓬AKONDO油田WAKO-1井及WAKO-2井的施工情況，對三個開次的鉆頭使用效果及井眼軌跡控制效果進行了評估，并就該平臺后續(xù)井鉆頭選型及井眼軌跡優(yōu)化等提出了針對性的建議，將對提高鉆井時效，降低鉆井風險有一定的幫助。

關(guān)鍵詞：加蓬AKONDO油田；鉆頭優(yōu)選；井眼軌跡優(yōu)化

1施工概況

加蓬AKONDO油田是中國石化國勘公司在海外自行投資、由油氣勘探轉(zhuǎn)為油田開發(fā)的典型項目。WAKO-1井及WAKO-2井均位于加蓬G4-188區(qū)塊AKONDO 油田WZ區(qū)東斷鼻帶構(gòu)造WAKO-PAD-1平臺，二口井井口相距10 m，均為雙靶點定向開發(fā)井。2口井的施工慨況見表1。

2鉆頭使用效果評價與優(yōu)選

2.1一開444.5 mm鉆頭使用情況

WAKO-1井及WAKO-2井一開均使用江鉆生產(chǎn)的GAT435G鑲齒鉆頭，配合塔式鉆具的技術(shù)方案進行防斜、快速鉆進。

表1　二口定向井施工概述

一開淺層段地層帶有礫巖層，采用低鉆壓鉆進。中間適當強化鉆井參數(shù)；后期為了在定向造斜前保證井眼垂直，采取輕壓吊打方式。2口井一開的鉆頭使用情況見表2。

表2　一開鉆頭性能參數(shù)表

SAWZ-3、 SAWZ-4、 SAWZ-5是鄰近WEZE油田的3口井，其一開鉆頭使用情況見表3。

表3　臨井一開機械鉆速對比表

由表2和表3可以看出，采用 GAT435G鉆頭機械鉆速比 GA515G鉆頭機械鉆速高。 建議后期開發(fā)井一開采用GAT435G鉆頭。

2.2二開311.1 mm鉆頭使用情況

WAKO-1井與WAKO-2井二開共使用鉆頭兩只，一只為江鉆生產(chǎn)的 HJ437牙輪鉆頭，主要用于打水泥塞和附件，另一只為 PDC鉆頭，主要用于鉆進新井眼。

WAKO-1井2# HJ437 鉆頭主要用于鉆水泥塞及附件，鉆新地層5 m，為二開地層漏失實驗做準備。 所鉆井段455～460 m，鉆頭總進尺5 m，純鉆時間1.5 h，平均機械鉆速3.33 m/h。起出鉆頭基本沒有磨損，無斷齒現(xiàn)象，軸承密封良好。

3# M1653鉆頭(BEST)所鉆井段 460～1 467 m，鉆頭總進尺 1 007m，純鉆時間227.25 h，平均機械鉆速 4.43 m/h。該只鉆頭成功實現(xiàn)了單只鉆頭完成二開井段增斜、穩(wěn)斜、降斜的目標。

WAKO-2井2# HJ437鉆頭(江鉆)主要用于鉆水泥塞及附件，鉆新地層4 m，為二開地層漏失實驗做準備。 所鉆井段410～414 m，鉆頭總進尺4 m，純鉆時間1 h，平均機械鉆速4 m/h。起出鉆頭基本沒有磨損，無斷齒現(xiàn)象，軸承密封良好。

WAKO-2井3# SI616MBPX 鉆頭(Smith)所鉆井段 414～1 672 m，鉆頭總進尺 1 258 m，純鉆時間180 h，平均機械鉆速6.99 m/h。該只鉆頭成功實現(xiàn)了單只鉆頭完成二開井段增斜、穩(wěn)斜的目標。

2口井二開的鉆頭使用情況見表4。

表4　二開鉆頭性能參數(shù)表

二開鉆頭使用情況與鄰井對比分析見表5。

表5　臨井二開鉆頭使用情況對比表

由表4和表5可以看到，二口開發(fā)井二開均使用單只鉆頭完成了定向目的，減少了起下鉆更換鉆頭的時間，有效縮短了鉆井周期。但是WAKO-1井二開平均機械鉆速4.43 m/h，明顯低于鄰井機械鉆速，主要原因在于：①鄰井采用旋轉(zhuǎn)鉆進方式，解放了鉆壓；②WAKO-1井在有限的井段內(nèi)以高狗腿度連續(xù)增斜和降斜，基本采用滑動鉆進方式，從460 m開始一直到二開中完井深1 467 m，滑動鉆進時間占74%，滑動平均鉆速3.33 m/h，這就導致整個二開井段平均機械鉆速偏低。

WAKO-2井二開機械鉆速明顯高于WAKO-1井機械鉆速，主要原因在于WAKO-2井二開整個開次采用旋轉(zhuǎn)鉆進方式，解放了鉆壓；再就是Smith的六刀翼PDC鉆頭相比Best五刀翼鉆頭更適合于砂泥巖互層地層。

建議： ①M1653(PDC)鉆頭及Smith 產(chǎn)SI616MBPX單只進尺分別為1 007 m和1 258 m，單只鉆頭一趟鉆完成了造斜、穩(wěn)斜、降斜段的鉆進，鉆頭磨損程度較低，減少了起下鉆換鉆頭的時間，提高了鉆井時效，降低了鉆井風險，建議后續(xù)開發(fā)井繼續(xù)使用該類型鉆頭鉆進二開井段。②在井身結(jié)構(gòu)允許時，二開井段采用同型號的PDC鉆頭、POWER DRIVE旋轉(zhuǎn)導向鉆具和MWD組合鉆進，至少可縮短本開次鉆井周期60%以上，大大節(jié)約鉆井成本，縮短鉆井周期。

2.3三開215.9 mm鉆頭使用情況

WAKO-1井三開共使用1只鉆頭，型號為BEST生產(chǎn)的M1655鉆頭，該PDC鉆頭配合POWER DRIVE旋轉(zhuǎn)導向系統(tǒng)和MWD組合旋轉(zhuǎn)鉆進，取得了良好的效果。

WAKO-2井三開共使用4只鉆頭，型號分別為 BEST的M1655鉆頭、江鉆的ZS1652SGD、Smith的MDSi713UBPX及江鉆的HJ517牙輪鉆頭，由于三開鉆頭選型存在問題，導致整體機械鉆速較慢，影響了施工周期。

WAKO-1井4# M1655鉆頭(BEST)所鉆井段1 467～2 024 m，鉆頭總進尺557 m，純鉆時間91.5 h，平均機械鉆速6.09 m/h。實現(xiàn)單只鉆頭一次鉆穿三開井段。

WAKO-2井三開使用鉆頭4只，全段總進尺1 097 m，純鉆時間385.25 h，平均機械鉆速2.85 m/h。

2口井三開的鉆頭使用情況見表6。

表6　三開鉆頭性能參數(shù)表

通過表6可以得出以下建議： 1)M1655(PDC)鉆頭單只進尺分別為557 m和538 m，單只鉆頭可以完成穩(wěn)斜、降斜段的鉆進，且鉆頭磨損程度較低，建議后續(xù)開發(fā)井三開上部井段繼續(xù)使用該類型鉆頭。2)針對三開下部以頁巖為主的地層，通過使用Smith極研磨MDSi713UBPX鉆頭發(fā)現(xiàn)效果不明顯，建議在后續(xù)井施工中可以嘗試使用牙輪鉆頭配合POWER DRIVE 旋轉(zhuǎn)導向系統(tǒng)和 MWD組合旋轉(zhuǎn)鉆進。

3井眼軌跡控制與施工分析

3.1施工情況

WAKO-1井二開造斜段最大全角變化率為 5.37°/30 m，最大井斜角 49.07°/883.26 m；降斜段最大全角變化率4.11°/30 m。由于該井為雙目標井，靶點間位移差異大，而靶點間垂直距離很短，因此在311.1 mm井眼施工時，除了最后一柱外，幾乎全部采用 MWD滑動鉆進全力增斜或降斜，剛出套管鞋22 m 就開始控時滑動鉆進全力增斜，達到最大井斜角后即轉(zhuǎn)入全力降斜滑動鉆進，井斜角由883 m處的49.07°降低到1 369 m處的 4.26°，全井段大井眼的滑動鉆進造成機械鉆速很低，嚴重影響了鉆井效率。

WAKO-2井在418 m處造斜定向鉆進，在1 012.22 m處達到本井最大井斜51.88°，之后開始穩(wěn)斜至二開中完井深1 672 m，二開技術(shù)套管下至1 669.8 m。三開出套管16m后就開始降斜，在2 007.18 m降至33.03°，之后開始穩(wěn)斜。最后下入牙輪鉆頭及簡單組合，開始增斜。WAKO-2井井身剖面為：直-增-穩(wěn)-降-穩(wěn)-增。由于井身剖面不合理，導致起下鉆困難，多次出現(xiàn)復雜情況。電測困難，無法測量井徑，為后續(xù)固井作業(yè)帶來極大困難。

3.2鉆進中存在的問題和施工難點

1)在二、三開井段鉆進以及劃眼過程中，扭矩很高。井下扭矩一般在13～20 kN·m，超出正常扭矩值7～9 kN·m。

2)滑動鉆進中托壓嚴重，每鉆進0.5～1 m，需要大范圍活動鉆具，才能勉強恢復滑動鉆進。

3)滑動鉆進時間長，平均占二開鉆進時間的 74%。特別是進入 1 021 m后，在有限的控制井段內(nèi)，為了保證降斜及中靶要求，需要100%滑動鉆進，這也是WAKO-1井二開井段機械鉆速比較低的主要原因。WAKO-2井二開、三開井段全部為旋轉(zhuǎn)鉆進，釋放了鉆壓，機械鉆速大大提高。

3.3原因分析

1) WAKO-1井采用雙大曲率五段制軌跡設計，井眼軌跡呈“S”型，施工難度很大。

2)底部鉆具組合剛性大、長度較長。

鉆具組合為：311.1 mm PDC鉆頭+244.5 mm螺桿(1.5°)+ 203 mm浮閥+ 304.8 mm短接+203 mm 短無磁鉆鋌+ 210 mm MWD+203 mm無磁鉆鋌+203 mm鉆鋌×5根+ 203 mm 震擊器+203 mm 鉆鋌×2根+轉(zhuǎn)換接頭+127 mm加重鉆桿×15根+127 mm鉆桿。

鉆進至1 021 m后，需要180°反扣全力降斜，造成剛性較強的底部鉆具貼井壁，托壓現(xiàn)象非常嚴重，不僅影響鉆井速度和鉆井時效，而且極易造成卡鉆。

底部定向鉆具組合全長108.73 m，鉆鋌尺寸為203 mm，鉆具剛性大且井淺，可用增斜和降斜井段過短，要求有很高的增斜率和降斜率，在曲率較大井段，容易托壓，不僅大大影響鉆井速度，還嚴重威脅鉆具安全。

3.4鉆井措施

1)綜合利用鉆井和泥漿配套措施，鉆進過程中及時上提鉆具檢查摩阻，鉆完一個立柱認真劃眼并泵入1～2方高粘泥漿。

2)結(jié)合使用液體和固體潤滑劑，改善鉆井液潤滑性，降低摩阻，在電測和下套管前，為了保證作業(yè)順利，需要打入含液體和固體潤滑劑的潤滑封閉漿。

3)加強泥漿性能的調(diào)整和維護，特別是抑制性、護壁性和泥餅質(zhì)量。

4)可行時，進一步優(yōu)化方案設計，降低機械應力造成的摩阻。

4結(jié)論及建議

1)通過優(yōu)選鉆頭，可實現(xiàn)單只鉆頭完成增斜、穩(wěn)斜、降斜的目標，在井身結(jié)構(gòu)允許時，配合 POWER DRIVE 旋轉(zhuǎn)導向鉆進，可縮短鉆井周期，節(jié)約鉆井成本。

2)進一步優(yōu)化井身結(jié)構(gòu)設計，建議設計為三段式軌跡，減少穩(wěn)斜段，留足增斜、降斜段空間。

3)鉆具組合中過多使用鉆鋌導致鉆具組合剛性過強，扭方位困難，同時托壓嚴重，影響機械鉆速，建議使用加重鉆桿替換鉆鋌。

參考文獻：

[1]陳庭根，管志川.鉆井工程理論與技術(shù)[M].東營：中國石油大學出版社，2005.

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[4]高德利，劉希圣，徐秉業(yè)．井眼軌跡控制[M].東營：石油大學出版社，1994.

Practice and Understanding of Directional Well Drilling in GABON AKONDO Oilfield

LIU Chun-ren

(Liupu Drilling Branch, East China Petroleum Engineering Co., Zhenjiang 212003, Jiangsu, China)

Abstract:With the successive finished drilling of well WAKO-1 and well WAKO-2 in Gabon AKONDO oilfield，the AKONDO oilfield was put into business development. According to the actual construction of the two wells, this paper proceeds with the real drilling analysis of the evaluation of three times bit use effect and the selection and well path control from three aspects. At the same time, by comparing with the nearby wells, the paper analyzes the problems in the drilling, and puts forward the corresponding proposals for the subsequent wells in the same pad in the bit type selection and borehole trajectory optimization etc. Those proposals will improve the drilling time efficiency and decrease drilling risks.

Key words:Gabon AKONDO oilfield; bit optimization; borehole trajectory optimization

中圖分類號：TE242

文獻標識碼：B

文章編號：1008-9446(2016)01-0012-04

作者簡介：劉純?nèi)?1985-)，男，山東省臨清市人，華東石油工程公司六普鉆井分公司工程師，碩士，主要從事鉆井技術(shù)研究。

收稿日期：2015-08-30