Seb油田大位移分支井技術(shù)適應(yīng)性研究

邱愛民，查永進(jìn)，游子衛(wèi)，黃海鴻，左天青，王秀影

(1. 中國(guó)石油華北油田分公司采油工程技術(shù)研究院，河北任丘 062552；2. 中國(guó)石油集團(tuán)鉆井工程技術(shù)研究院，北京 102206)

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Seb油田大位移分支井技術(shù)適應(yīng)性研究

邱愛民1，查永進(jìn)2，游子衛(wèi)1，黃海鴻1，左天青1，王秀影1

(1. 中國(guó)石油華北油田分公司采油工程技術(shù)研究院，河北任丘 062552；2. 中國(guó)石油集團(tuán)鉆井工程技術(shù)研究院，北京 102206)

為最大限度釋放稠油油層潛力，增加泄油面積，開展了大位移分支井探索。針對(duì)Seb油田的具體情況，優(yōu)化了大位移分支井技術(shù)方案，對(duì)大位移分支井軌跡控制技術(shù)、鉆進(jìn)方式優(yōu)選技術(shù)、分支井窗口成型與保護(hù)技術(shù)和減摩阻扭矩等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了論述。水平段主井眼優(yōu)化長(zhǎng)度在900m左右，每個(gè)主井眼設(shè)計(jì)4～6個(gè)分支，各分支井眼精細(xì)優(yōu)化設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為150～175m。采用主井眼下入篩管到分支井段、分支井用裸眼的完井方式，設(shè)計(jì)采用前進(jìn)式鉆進(jìn)方式。采用懸空側(cè)鉆技術(shù)，保證鉆柱或完井管柱能順利通過每個(gè)分支井的側(cè)鉆點(diǎn)進(jìn)入主井眼。通過簡(jiǎn)化鉆具結(jié)構(gòu)、降低鉆具剛性、使用減摩減阻工具、調(diào)整鉆井液性能等進(jìn)行減摩減扭。實(shí)踐證實(shí)，大位移分支井技術(shù)有效地提高了單井產(chǎn)量，可作為稠油油藏后期建產(chǎn)的有效手段。

大位移井；分支井；減摩減扭鉆具組合；稠油油藏；碳酸鹽巖；懸空側(cè)鉆

Seb油田位于古巴北部海域，為碳酸鹽巖稠油油藏,是古巴與中國(guó)石油天然氣股份有限公司(中國(guó)石油)合作經(jīng)營(yíng)開發(fā)的油田。該油田目前處于開發(fā)中后期，底水上升，產(chǎn)能下降較快；同時(shí)限于海油陸采的開發(fā)方式，需要采用大位移水平井開發(fā)，鉆井工程成本高。為提高開發(fā)效益，采用分支井技術(shù)提高單井產(chǎn)量，并在控制鉆井總投資情況下盡量提高井網(wǎng)完善程度[1]。以此為目的，在油田先導(dǎo)試驗(yàn)區(qū)開展了大位移分支井技術(shù)適應(yīng)性研究與實(shí)踐。

大位移分支井的井眼基本結(jié)構(gòu)是以設(shè)計(jì)大位移主眼方位為主軸線，根據(jù)油藏開發(fā)要求在主井眼上按一定間隔鉆出多個(gè)分支井眼，大位移分支井兼顧了大位移井和分支井的所有優(yōu)點(diǎn)[2]，可以提高單井產(chǎn)量、提高井網(wǎng)完善程度、減少區(qū)塊開發(fā)總投資，實(shí)現(xiàn)少井多產(chǎn)，有利于提高最終采收率和開發(fā)效益。

1 油藏概況

Seb油田呈北東—南西走向，地層為南東傾向(圖1)，傾角為20°。儲(chǔ)層巖性以石灰?guī)r、白云巖為主，油層厚度在200m左右，埋深在1500m左右，油層底部深度在1700m左右，油藏中心距海岸的水平距離在3000m左右，陸上鉆井屬典型的大位移井。油田發(fā)育高孔、高滲、邊水、常壓稠油油藏，原油為高黏、高凝、重質(zhì)原油。

2 大位移分支井技術(shù)優(yōu)化方案

為降低Seb油田開采成本，設(shè)計(jì)采用海油陸采的方式，利用大位移分支井技術(shù)開發(fā)該油田。研究油藏埋深較淺(垂深為1700m)，水平位移為2000～4500m，采用叢式井方式布井，主井眼布置見圖1，水平段井眼間距平均為250～300m。稠油的泄油半徑小，井眼井距一般應(yīng)小于100m，為提高井網(wǎng)完善程度，需采用分支井技術(shù)，增大主井眼開采波及范圍。綜合考慮施工難度與井網(wǎng)完善程度，提出了大位移分支井組合技術(shù)方案(圖2)，所有主井眼要貫穿油藏，方案一分支井布置在油藏的中上部，方案二分支井布置在油藏中下部，這兩種方案形成交錯(cuò)式布置格局，實(shí)現(xiàn)了油藏高效開發(fā)。

井眼軌跡設(shè)計(jì)為大井斜大位移井，從油藏上部逐漸穿透油層，這種方式在油層厚度較大(400m左右)時(shí)油層打開程度高，延伸軌跡較長(zhǎng)(800m左右)。方案一能充分開發(fā)油藏中上部油層，減少液體在通道中的流動(dòng)阻力；方案二能有效地開發(fā)下部油層。針對(duì)Seb油田碳酸鹽巖稠油油藏特征，采用兩種方案結(jié)合使用，優(yōu)化油藏橫向上的井眼軌跡布置，同時(shí)優(yōu)化縱向上的井眼軌跡布置，能達(dá)到較好的效果，充分發(fā)掘油藏潛力，使單井的控制泄油面積增大[3]，有利于單井長(zhǎng)期高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。

Seb油田先導(dǎo)試驗(yàn)區(qū)通過先導(dǎo)試驗(yàn)探索，優(yōu)化分支的數(shù)目，優(yōu)化分支井眼長(zhǎng)度和各分支與主井眼的夾角[4]，認(rèn)為水平段主井眼設(shè)計(jì)長(zhǎng)度在900m左右，每個(gè)主井眼設(shè)計(jì)4～6個(gè)分支，各分支井眼精細(xì)優(yōu)化設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為150～175m。

大位移分支井采用4開井身結(jié)構(gòu)，φ339.7mm表層套管主要封隔松軟地層；φ244.5mm技術(shù)套管主要封隔上部復(fù)雜地層；φ177.8mm技術(shù)套管封固油層頂部以上的不穩(wěn)定地層和斷裂帶；主井眼采用襯管(φ114.3mm)+篩管(φ114.3mm)+裸眼，各分支井眼均采用裸眼完井方式(表1)。

表1　井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)表

3 大位移分支井關(guān)鍵技術(shù)

3.1 大位移分支井軌跡控制

Seb區(qū)塊儲(chǔ)層巖性以石灰?guī)r、白云巖為主，強(qiáng)度硬，成巖性好，施工過程中表現(xiàn)出造斜率偏低的特性，二開用311.2mm大尺寸井眼，井眼軌跡控制難度較大。經(jīng)實(shí)踐，采取以下技術(shù)措施：

(1)優(yōu)化井眼軌跡設(shè)計(jì)。采取雙增剖面進(jìn)行施工，一次性增斜至70°左右后穩(wěn)斜，二次增斜到鉆水平井及分支井的設(shè)計(jì)要求，并對(duì)每開次井眼軌跡進(jìn)行精細(xì)化設(shè)計(jì)[5]，及時(shí)調(diào)整井眼軌跡，滿足進(jìn)入油層靶區(qū)時(shí)井眼軌跡的要求。

(2)精細(xì)優(yōu)化鉆具組合設(shè)計(jì)。增大單彎鉆具上部鉆鋌的剛度，增加鉆頭側(cè)向力，從而增加鉆具的造斜能力[6]，使用1.83°的φ203mm單彎動(dòng)力鉆具鉆進(jìn)。

(3)優(yōu)化鉆井參數(shù)。通過調(diào)整優(yōu)化鉆井參數(shù)(鉆壓、排量和轉(zhuǎn)速等)，保障設(shè)計(jì)要求的造斜率。

(4)隨鉆測(cè)量技術(shù)。精確控制盲區(qū)鉆具長(zhǎng)度，及時(shí)測(cè)斜并預(yù)測(cè)井底參數(shù)。

(5)套管防磨技術(shù)。大位移分支井施工作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)，頻繁起下鉆對(duì)套管及套管附件磨損嚴(yán)重，為保證管鞋處井眼軌跡的順滑性，可以使用套管防磨接頭等工具。

3.2 優(yōu)選鉆進(jìn)方式

目前分支井鉆進(jìn)方式主要有前進(jìn)式和后退式兩種。Seb油田大位移分支井采用主井眼下入篩管到分支井段、分支井用裸眼的完井方式。根據(jù)完井方式，結(jié)合儲(chǔ)層巖性特點(diǎn)，設(shè)計(jì)采用前進(jìn)式鉆進(jìn)方式。其井眼結(jié)構(gòu)如圖3所示。當(dāng)主井眼全部鉆完后，起出鉆具，更換通井鉆具通井，下鉆至主井眼井底，起鉆前向主井眼替入無(wú)固相完井液。前進(jìn)式鉆進(jìn)可減少起下鉆次數(shù)，大幅度縮短施工周期，提高完井篩管下入成功率，減小分支井的鉆井復(fù)雜事故，有利于完井優(yōu)化[7]。

3.3 分支井窗口的成型與保護(hù)技術(shù)

大位移分支井前進(jìn)式鉆井作業(yè)的關(guān)鍵是鉆主井眼(A—B)，采用懸空側(cè)鉆技術(shù)，懸空側(cè)鉆后的井眼軌跡必須保證鉆柱或完井管柱能順利通過每個(gè)分支井的側(cè)鉆點(diǎn)，進(jìn)入主井眼。

懸空側(cè)鉆的原則是各分支井眼在主井眼的側(cè)上方方向，側(cè)鉆后主井眼和分支井眼呈“樹杈”狀，分支井眼窗口是主井眼和分支井眼過渡的關(guān)鍵；側(cè)鉆窗口的質(zhì)量對(duì)后續(xù)施工起重要作用，主井眼和分支井眼之間隨著井眼的延伸，其“樹杈”狀?yuàn)A壁墻也逐漸增厚[8]。保持“樹杈”狀?yuàn)A壁墻高質(zhì)量、大厚度非常重要，首先有效防止鉆具再進(jìn)入已注入完井液的分支井眼，確保主井眼始終在各分支井眼的側(cè)下方，使鉆具或完井管柱在重力作用下沿著主井眼下入；其次側(cè)鉆過程中要快速形成夾壁墻，要求成型的夾壁墻在垂直和水平兩個(gè)方向上均有一定的厚度和強(qiáng)度[9]，防止夾壁墻地層在重力作用下發(fā)生坍塌；最后，施工過程中還應(yīng)通過控制起下鉆速度、提高鉆井液防塌性能、選用剛性小的鉆具、簡(jiǎn)化鉆具結(jié)構(gòu)等措施保

護(hù)“樹杈”狀?yuàn)A壁墻。

3.4 減摩減阻技術(shù)

大位移分支井的管柱摩阻和扭矩很大，嚴(yán)重影響了鉆進(jìn)作業(yè)，使高井斜角長(zhǎng)穩(wěn)斜段的“托壓”嚴(yán)重，鉆柱在重力作用下躺在井眼的低部位上產(chǎn)生較大的摩阻和扭矩。隨著井深增加，摩阻和扭矩相應(yīng)加大。經(jīng)研究，采取以下減摩減扭技術(shù)措施：

(1)精細(xì)優(yōu)化井眼軌跡設(shè)計(jì)，保證大位移井眼軌跡的順滑性。

(2)簡(jiǎn)化鉆具結(jié)構(gòu)、降低鉆具剛性。精細(xì)設(shè)計(jì)鉆柱組合，采用倒裝鉆具組合設(shè)計(jì)，用加重鉆桿代替鉆鋌并安裝在上部小井斜角(不大于40°)或直井段的鉆柱中，改變鉆壓的傳遞方式，由傳統(tǒng)的下部鉆鋌拖拽鉆柱改變?yōu)樯喜考又劂@具，重力軸向下壓推動(dòng)鉆柱來傳遞鉆壓。

(3)使用減摩減阻工具。Seb油田大位移分支井鉆柱組合設(shè)計(jì)中使用了AG-itator水力振蕩器，利用液力軸向振蕩鉆柱改變鉆柱靜摩阻為滑動(dòng)摩阻，降低了摩阻和扭矩。

(4)調(diào)整鉆井液性能。Seb油田大位移分支井采用海水無(wú)固相聚合物鉆井液體系[10]，優(yōu)化了鉆井液性能，增加井眼清潔效果，減小摩阻和扭矩。

4 大位移分支井應(yīng)用效果

Seb油田先導(dǎo)試驗(yàn)區(qū)首次進(jìn)行了大位移分支井技術(shù)探索，目前已實(shí)施1口井，各分支井眼參數(shù)見表2。

表2　大位移分支井井眼技術(shù)指標(biāo)表

Seb油田大位移分支井由于進(jìn)尺相比常規(guī)大位移水平井增加了702m，鉆井周期增加了21.5天，鉆井成本比平均大位移井增加了20.7%；但是，日產(chǎn)油量提高了86.3%，相比于Seb油田常規(guī)大位移井日產(chǎn)油87.6m3/d，采用大位移分支井產(chǎn)油量達(dá)到163.2m3/d(表3)，單井日產(chǎn)量增加了76m3/d，大位移分支井單井全年累計(jì)產(chǎn)油量可達(dá)到5.95×104m3，已取得了良好的開發(fā)效果。

表3　分支井完井效果技術(shù)指標(biāo)對(duì)比

5 結(jié)論與建議

(1)Seb油田稠油開發(fā)采用大位移分支井技術(shù)，預(yù)計(jì)可在碳酸鹽巖稠油油藏后期開發(fā)中取得良好的效果。

(2)針對(duì)Seb油田的具體情況，提出了交叉式大位移分支井技術(shù)方案，使井眼軌跡在油藏的橫向、縱向上得到精細(xì)優(yōu)化，充分發(fā)掘油藏整體潛力，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)。

(3)Seb油田的井眼軌跡控制、導(dǎo)向鉆井及隨鉆測(cè)量、套管防磨、前進(jìn)式懸空側(cè)鉆、分支井眼窗口成型與保護(hù)、管柱減摩減阻等技術(shù)已形成適合碳酸鹽巖等堅(jiān)硬地層大位移分支井的鉆井關(guān)鍵技術(shù)系列，為古巴油田稠油油藏大位移分支井開采提供了新的開發(fā)思路。

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Research on the Technical Adaptability of Multilateral Extended Reach Wells in Seb Oilfield

Qiu Aimin1，Zha Yongjin2，You Ziwei1，Huang Haihong1， Zuo Tianqing1，Wang Xiuying1

(1.PetroleumProductionEngineeringResearchInstituteofPetroChinaHuabeiOilfieldCompany,CNPC,Renqiu,Hebei062552,China；2.CNPCDrillingResearchInstitute,Beijing102206,China)

In order to tap the potential of heavy oil reservoir to the maximum extent, and increase the area of oil drainage, the research of multilateral extended reach well has been conducted. According to the specific situation of Seb oilfield, the technical scheme of multilateral extended reach well was optimized, and discussed such key technologies as the trajectory control, drilling methods, the formation of window and its protection, friction and torque reduction, etc. Optimal main hole length in horizontal section is about 900m, each main hole has 4 to 6 branches, each branch is designed to have a length of 150m to 175m. The screen pipe can be run in the main hole and extended to the front end of branch hole that remains open hole. Forward drilling mode and direct sidetracking are adopted, i.e. no cement plug and whipstock are needed, so as to ensure the drill string or completion string passing the sidetracking point smoothly into the main hole. Several measures have been taken to lower the friction and drag, including simplified drill string assembly with low rigidity, the tools with low friction and drag, adjustment of drilling fluid performance, etc. It has been proved that the technology of multilateral extended reach wells can effectively improve the yield of single well, which should be an effective means to increase the production of heavy oil reservoir in the later period.

Extended Reach Well；Multilateral Well；Friction and Torque reduction BHA；Heavy Oil Reservoir；Carbonate Formation；Direct Sidetracking

邱愛民(1985年生)，男，碩士，助理工程師，現(xiàn)從事鉆完井設(shè)計(jì)及技術(shù)研究。郵箱：cyy_qam@petrochina.com.cn。

TE256

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