勝坨油田老區(qū)加密井鉆井技術(shù)及其應(yīng)用

張曉明

(中國石化勝利石油工程有限公司鉆井工藝研究院，山東 東營 257017)

勝坨油田老區(qū)加密井鉆井技術(shù)及其應(yīng)用

張曉明

(中國石化勝利石油工程有限公司鉆井工藝研究院，山東 東營 257017)

勝坨油田屬于勝利采油廠老油區(qū)，油田開發(fā)進(jìn)入中后期，由于經(jīng)過長時(shí)間的注水開采，地層壓力紊亂，且部署井網(wǎng)密集。為保持產(chǎn)量穩(wěn)定，在原有老井場進(jìn)行加密鉆井。加密井存在著防碰繞障、井眼軌跡控制和鉆井井控等技術(shù)難點(diǎn)，需要根據(jù)實(shí)際鉆井情況制定有針對性的技術(shù)方案和應(yīng)急預(yù)案。以勝坨油田三區(qū)1個(gè)井組(5口井)和1口單井為例，從鉆井工程設(shè)計(jì)、井眼軌跡控制、底部鉆具組合優(yōu)化和井控技術(shù)等方面進(jìn)行了分析，進(jìn)而提出了防碰段采用“牙輪鉆頭+單彎螺桿”，注水井提前關(guān)井停注泄壓等解決施工難點(diǎn)的對策。實(shí)踐證明所采取的措施科學(xué)可行，為油田老區(qū)相同類井鉆井提供了技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。

加密井；防碰繞障；底部鉆具組合優(yōu)選；鉆井井控；勝坨油田

勝坨油田已經(jīng)進(jìn)入開發(fā)中后期，為了提高最終采收率，改善開發(fā)效果，在掌握剩余油分布狀況的基礎(chǔ)上，對老區(qū)井網(wǎng)進(jìn)行整體加密鉆井。然而，由于長時(shí)間的注水開采，地層壓力紊亂，且井網(wǎng)密集，加密井鉆井存在防碰繞障、井眼軌跡控制和鉆井井控等技術(shù)難點(diǎn)，通過制定針對性的技術(shù)方案和應(yīng)急預(yù)案，解決了施工難題，取得了良好效果。

1 鉆井技術(shù)難點(diǎn)

1.1 防碰繞障

從理論上講，設(shè)計(jì)避開障礙井較為簡單，但往往實(shí)鉆井眼軸線與設(shè)計(jì)井眼軸線會(huì)存在差距，加之每口井使用的測斜儀器和軟件存在誤差，鉆進(jìn)過程中會(huì)發(fā)生井眼相碰事故。勝坨油田井網(wǎng)密集，年代久遠(yuǎn)的井?dāng)?shù)據(jù)缺失或者不準(zhǔn)確性，給防碰事故帶來一定困難。以3-4-斜760井為例，防碰掃描結(jié)果顯示(見表1)，距離在20 m以內(nèi)的井有10口，與老井的最近距離在3.30 m。

1.2 鉆井井控

老區(qū)注水井多，地層壓力紊亂且憋壓現(xiàn)象嚴(yán)重，竄槽井判斷難度大，泄壓等待時(shí)間長，無法準(zhǔn)確預(yù)測地層壓力，加密井設(shè)計(jì)鉆井液密度和實(shí)際相差較大[1-4]，造成井控難度大。如2009年8月，3-5-斜54井鉆至井深1928.00 m(沙二段)鉆遇水淹層，發(fā)現(xiàn)溢流，溢出物為鉆井液與水的混合物，此時(shí)鉆井液相對密度1.15 g/cm3，粘度48 s。采用邊鉆進(jìn)邊加重處理鉆井液措施，鉆井液相對密度由1.15 g/cm3升至1.23g/cm3，粘度由48s降至41s，鉆至井深1954.00 m溢流消失，之后鉆井液相對密度由1.23 g/cm3降至1.21 g/cm3，粘度由41 s升至48 s，維持正常鉆進(jìn)。2010年9月，3-3-斜更51井鉆進(jìn)至井深1779.00 m(沙一段)由于周圍注水井未停注，發(fā)生溢流，鉆井液相對密度1.17 g/cm3降至1.12 g/cm3，粘度由36 s降至34 s，溢出物為鉆井液和水的混合物。

表1 3-4-斜760井防碰掃描結(jié)果

2 鉆井技術(shù)措施

2.1 防碰繞障

2.1.1 “預(yù)分法”防碰繞障技術(shù)

“預(yù)分法”防碰繞障鉆井技術(shù)是在井斜不超標(biāo)的情況下，在沒有到達(dá)造斜點(diǎn)之前控制井眼方位向有利于防碰的方向鉆進(jìn)，形成分支狀叢式井防碰軌跡，將被動(dòng)繞障模式轉(zhuǎn)為主動(dòng)分離防碰模式，以有效解決井組井口數(shù)量多、井口間距小、防碰難度大的問題。采用“預(yù)分法”防碰繞障技術(shù)，直井段施工時(shí)通過預(yù)分可以減少井眼相碰風(fēng)險(xiǎn)，尤其是在海洋鉆井平臺(tái)，造斜點(diǎn)淺、井口數(shù)量多，在直井段進(jìn)行預(yù)分可以減輕后期防碰施工工作量。

2.1.2 底部鉆具組合優(yōu)選繞障

造斜段和穩(wěn)斜段分別采用單彎單穩(wěn)(圖1)、單彎雙穩(wěn)(圖2)導(dǎo)向鉆具組合的施工技術(shù)方案。增斜段選擇無上穩(wěn)定器的單彎導(dǎo)向鉆具，可以充分發(fā)揮其滑動(dòng)鉆進(jìn)時(shí)造斜率高、復(fù)合鉆進(jìn)時(shí)微增斜的特點(diǎn)，在滿足造斜率的前提下，適當(dāng)降低“滑動(dòng)/復(fù)合”比例。穩(wěn)斜段選用有上穩(wěn)定器的“單彎雙穩(wěn)”導(dǎo)向鉆具，可以保證軌跡盡量達(dá)到穩(wěn)斜效果，減少后期軌跡調(diào)整[5]，提高機(jī)械鉆速。

圖1 單彎單穩(wěn)型導(dǎo)向鉆具組合

圖2 單彎雙穩(wěn)型導(dǎo)向鉆具組合

2.2 鉆井井控技術(shù)

(1)在二開驗(yàn)收之前，各班組輪流進(jìn)行各種工況下的防噴演習(xí)，且各工種配合熟練。同時(shí)，準(zhǔn)備好足量的加重材料和堵漏材料，檢修加重設(shè)備，一旦發(fā)生復(fù)雜情況能在第一時(shí)間采取有效措施。

(2)加強(qiáng)井控坐崗，在注水井層位上下定時(shí)測量鉆井液性能，防止鉆進(jìn)過程中地層流體侵入污染鉆井液[6]。

(3)鉆遇油層50 m前，關(guān)閉周圍300 m以內(nèi)的注水井和200 m以內(nèi)的大排量電泵井，清楚掌握500 m以內(nèi)的注水井，了解1000 m范圍內(nèi)的注水井。

3 應(yīng)用實(shí)例

以1個(gè)井組(3-2-斜430、3-2-斜491、3-3-斜650、3-3-斜680、3-4-斜760井)和3-5-斜616井為例。

3.1 優(yōu)化工程防碰設(shè)計(jì)

6口實(shí)例井設(shè)計(jì)井身結(jié)構(gòu)見表2。井眼軌道設(shè)計(jì)原則主要是有利于現(xiàn)場施工、油層開發(fā)和防碰繞障[7-9]。如綜合考慮3-4-斜760井各方面因素，對原設(shè)計(jì)剖面(表3)進(jìn)行了合理優(yōu)化(表4)，1300 m的造斜點(diǎn)不變，初始朝160°方向造斜，造斜至1400 m，井斜角15°，穩(wěn)斜鉆進(jìn)至1450 m后向設(shè)計(jì)方向造斜。如果不進(jìn)行井眼軌道優(yōu)化和防碰繞障設(shè)計(jì)，在垂深1761 m處，該井與坨128-40井的距離僅為2.42 m，優(yōu)化后在垂深1766.88 m處，兩井間的距離大于6 m(圖3)。

表2 6口實(shí)例井井身結(jié)構(gòu)

表3 3-4-斜760井原設(shè)計(jì)剖面

表4 3-4-斜760井優(yōu)化后設(shè)計(jì)剖面

圖3 3-4-斜760井原設(shè)計(jì)與優(yōu)化設(shè)計(jì)后的防碰對比示意圖

3.2 防碰工藝技術(shù)

(1)井組施工整拖距離控制在4～5 m，二開采用“單彎螺桿+MWD”嚴(yán)格監(jiān)控，MWD探管采用同一根或同批次校核的，盡可能減少2種或2種以上儀器之間的誤差。單井完井后進(jìn)行多點(diǎn)校核。

(2)開鉆前繪制防碰圖，直井段防斜打直，嚴(yán)格監(jiān)測MWD數(shù)據(jù)磁場強(qiáng)度、地磁傾角，關(guān)鍵防碰點(diǎn)加密測斜，根據(jù)測量數(shù)據(jù)計(jì)算防碰距離，并重新修改剖面，預(yù)測待鉆防碰距離[10]。

(3)采用“預(yù)分法”繞障防碰技術(shù)，在不影響井身質(zhì)量及后期完井作業(yè)的前提下，在直井段控制井眼方位，使井眼軌跡向有利于防碰的方向延伸(圖4、圖5)。二開鉆進(jìn)至900 m左右，改小循環(huán)調(diào)整鉆井液性能，小定向?qū)⒕苯钦{(diào)至1.0°～1.5°，保證在鉆井眼與鄰井分離，分離方位避開老井眼和其他待鉆井。

圖4 井組5口井原設(shè)計(jì)水平投影圖

圖5 井組5口井“預(yù)分法”繞障后實(shí)鉆水平投影圖

3.3 “1+1”鉆井工藝技術(shù)

針對勝坨油田存在的鉆井技術(shù)問題，摸索選用“1+1”鉆井工藝技術(shù)模式，即“第1趟鉆采用“牙輪鉆頭+單彎螺桿”、第2趟鉆采用“PDC+單彎螺桿”的鉆具組合。

第1趟鉆具組合：?215.9 mm牙輪鉆頭+?172 mm單彎螺桿(1.5°)+轉(zhuǎn)換接頭+單流閥+?127 mm無磁承壓鉆桿+MWD短節(jié)+?127 mm加重鉆桿+?127 mm普通鉆桿。鉆進(jìn)參數(shù)：鉆壓60～120 kN；排量30～32 L/s；轉(zhuǎn)速“螺桿+50”r/min。本趟鉆優(yōu)先選用牙輪鉆頭的主要目的是保證直井段及造斜段的防碰繞障。勝坨油田東營組地層垂深1630～1670 m，第1趟鉆鉆穿東營組進(jìn)入沙一段后，地層巖性以泥巖為主，牙輪鉆頭機(jī)械鉆速減慢，加之鉆頭壽命到期，為保證井下安全和機(jī)械鉆速，起鉆更換PDC鉆頭。井組第1趟鉆鉆進(jìn)情況見表5。

第2趟鉆具組合：?215.9 mm PDC鉆頭+?172 mm單彎螺桿(1.25°)+轉(zhuǎn)換接頭+(或帶欠尺寸擴(kuò)大器)+單流閥+?127mm無磁承壓鉆桿+MWD短節(jié)+?127 mm加重鉆桿+?127 mm普通鉆桿。鉆進(jìn)參數(shù)：鉆壓20～50 kN；排量30～32 L/s；轉(zhuǎn)速“螺桿+50”r/min。本趟鉆選用PDC鉆頭鉆穿多層系地層，以提高機(jī)械鉆速，達(dá)到經(jīng)濟(jì)鉆井的目的。增斜段后期或穩(wěn)斜段井組選用單彎單穩(wěn)型導(dǎo)向鉆具組合，3-5-斜616井選用單彎雙穩(wěn)型導(dǎo)向鉆具組合，各井井斜角隨井的變化情況見圖6，井斜變化率見圖7，方位變化率見圖8。

表5 井組第1趟鉆鉆進(jìn)情況

圖6 井斜隨井深變化圖

圖7 實(shí)例井井斜變化率

從圖中可以看出：在穩(wěn)斜段鉆進(jìn)過程中，3-5-斜616井通過優(yōu)選鉆進(jìn)參數(shù)，穩(wěn)斜效果良好，井斜增長緩慢，增長率<1°/100 m，方位基本穩(wěn)定；其他5口井穩(wěn)斜段復(fù)合鉆進(jìn)井斜增長快，井斜變化率最高達(dá)到3.3°/100 m，方位一直左漂，變化率達(dá)-4.6°/100 m。

圖8 實(shí)例井方位變化率

3.4 井控措施

(1)合理設(shè)計(jì)井身結(jié)構(gòu)和鉆井液密度，嚴(yán)格按照鉆井工程設(shè)計(jì)中井控設(shè)計(jì)執(zhí)行。

(2)各次開鉆井口裝置必須試壓，鉆進(jìn)中加強(qiáng)人員坐崗制度。

(3)鉆開油氣層前，調(diào)整泥漿密度和其他性能參數(shù)，距注水井層位井深500 m前，提前關(guān)井停注或泄壓。

(4)發(fā)生淺層注水井水涌時(shí)，在條件允許的情況下，進(jìn)行邊溢邊鉆，待穿過水層后，進(jìn)行壓井作業(yè)；若加密井深層水涌時(shí)，必須立即壓穩(wěn)才能繼續(xù)鉆進(jìn)。

4 認(rèn)識(shí)與建議

(1)經(jīng)過長時(shí)間注水開發(fā)，勝坨油田地層壓力紊亂，加密井鉆井過程中易發(fā)生井涌、井漏。開鉆前及時(shí)了解附近注水井情況，鉆至注水層前應(yīng)提前關(guān)閉周圍注水井，提前做好井控應(yīng)急預(yù)案。

(2)穩(wěn)斜段裸眼井段長，摩阻大，鉆井液性能不易控制，導(dǎo)致滑動(dòng)鉆進(jìn)困難。建議定向段優(yōu)選“單彎單穩(wěn)”而穩(wěn)斜段優(yōu)選“單彎雙穩(wěn)”底部鉆具組合，以起到良好的軌跡控制效果。

(3)叢式井組加密施工中，實(shí)時(shí)采集井下數(shù)據(jù)，根據(jù)實(shí)鉆變化進(jìn)行調(diào)整(考慮到未鉆井)，選用“預(yù)分法”防碰繞障技術(shù)，有效地避免了井眼相碰風(fēng)險(xiǎn)，提高了整體施工時(shí)效。

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Application of Drilling Technology on Infill Wells in Matured Areas of Shengtuo Oilfield/

ZHANGXiao-ming

(Drilling Technology Research Institute, Sinopec Shengli Oilfield Service Corporation, Dongying Shandong 257017, China)

Shengtuo oilfield is the matured oil areas of Shengli oilfield. Oilfield development entered the later period, formation pressure disturbance is very common due to long period of waterflooding development, and the deployment of dense well pattern. To maintain the stable production, drilling infill wells in the existing well field. There is anti-collision and barrier-bypassing, wellbore trajectory control and drilling well control and other technical difficulties on infill wells, therefore, according to the actual drilling situation to develop technical plan and emergency plan, anti-collision wells use the “cone bit+PDM” BHA, pressure relief by stopping early water injection in injectors. Take one group (five wells) and one well as examples, engineering plans, wellbore trajectory control, BHA optimization and well control technology are analyzed, and corresponding measures are proposed, which solve the construction difficulties. The applications prove the scientific and feasible of the measures, and provide reference function for same kind of drilling in matured oilfield.

infill wells; anti-collision and barrier-bypassing; BHA optimization; well control; Shengtuo Oilfield

2016-04-19；

2016-12-08

張曉明，男，漢族，1984年生，工程師，石油與天然氣工程專業(yè)，碩士，主要從事鉆井技術(shù)工作，山東省東營市北一路827號(hào)鉆井工藝研究院鉆井所，zhangxm1202@163.com。

TE242

A

1672-7428(2017)02-0032-05