防碰繞障在西江24-3油田的應(yīng)用

鄧文楊

摘 要:在大平臺(tái)密集型叢式井作業(yè)中,槽口與槽口之間的距離很近,如西江24-3平臺(tái)槽口與加密槽口之間的距離為2.38米*1.02米。如果不考慮井眼碰撞的問題,或者防碰作業(yè)措施不恰當(dāng),會(huì)給現(xiàn)場(chǎng)定向井施工和作業(yè)帶來(lái)很大的困難,甚至出現(xiàn)與鄰井碰撞,鉆穿套管的嚴(yán)重后果,同時(shí)也必然會(huì)延長(zhǎng)鉆井周期,增加鉆井費(fèi)用和作業(yè)成本。本文從西江24-3平臺(tái)防碰繞障的作業(yè)難度出發(fā),結(jié)合實(shí)際作業(yè)經(jīng)驗(yàn),總結(jié)了一套確實(shí)可行的軌跡控制經(jīng)驗(yàn),為南海其它平臺(tái)淺層造斜與繞障作業(yè)有著重要的借鑒意義。

關(guān)鍵詞:陀螺井眼軌跡防碰繞障

中圖分類號(hào):TE52 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2012)06(a)-0057-02

1作業(yè)背景

西江24-3鉆井生產(chǎn)平臺(tái)位于南海西江油田區(qū)塊,區(qū)域水深100m,鉆臺(tái)面高52m。自1994年11月投產(chǎn)至今,歷時(shí)近18年。至今一共鉆探100口井,其中70口調(diào)整井。平臺(tái)累計(jì)總進(jìn)尺397.860km,期間無(wú)任何碰撞事故發(fā)生。此記錄為全國(guó)首例,全球業(yè)內(nèi)罕見。2006年至今,因原有24個(gè)井槽使用完畢,西江24-3平臺(tái)均重新設(shè)計(jì)并增加6個(gè)新井槽(25號(hào)至30號(hào)井槽)以供新井開發(fā)使用,槽口縱向間距1.02m,橫向間距2.38m。2011年12月,在防碰風(fēng)險(xiǎn)極其嚴(yán)峻的情形之下,6口加密井已全部安全優(yōu)質(zhì)完鉆,并交付生產(chǎn)。

2 本油田定向井作業(yè)特點(diǎn)

2.1 防碰形勢(shì)嚴(yán)峻

西江24-3平臺(tái)井眼密集,后期加密井的防碰問題異常突出。從每口井的軌跡走向上來(lái)看,防碰多集中于16"井段及12-1/4"上部井段。以2011年12月完成的后期加密的A29井為例,從205m導(dǎo)管鞋至16"井眼完鉆深度600m,上、下部井段需繞過22口臨井。為此,項(xiàng)目組進(jìn)行了大量的前期論證工作,對(duì)6口加密井進(jìn)行了多次、反復(fù)的施工論證。特別是針對(duì)淺層防碰問題,不斷優(yōu)化井眼軌跡、精細(xì)篩選最佳方案。

2.2 井眼軌跡設(shè)計(jì)難

因平臺(tái)位于油田正上方,為解決淺層防碰問題,設(shè)計(jì)水平定向井軌跡通常以“反摳”井為主(圖1)。以后期加密A29井為例,設(shè)計(jì)該井型(圖2),需要綜合考慮防碰、施工難度和油藏靶點(diǎn)等。精選方案為20"導(dǎo)管打樁至泥面以下54m；鉆16"井眼至600m左右,下13-3/8"套管；鉆12-1/4"井眼至2000m左右,在油層上部著陸,下9-5/8"套管；鉆8-1/2"井眼水平段完鉆,裸眼篩管完井。

2.3 井眼軌跡施工難

以A29井為例,16"井段井深于600m之前,10m的范圍內(nèi)最多有超過22口的臨井。與最近的臨井A21井在280m的深度時(shí)中心距理論計(jì)算值低于0.2m,其困難程度創(chuàng)新高。

3高防碰難度下,軌跡控制經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

3.1 采用馬達(dá)加牙輪鉆頭的鉆具組合減小定向井軌跡控制不確定性

16"牙輪鉆頭+9-5/8"馬達(dá)+15-3/8"扶正器+浮閥+8"短無(wú)磁鉆鋌+8-1/4"隨鉆測(cè)量+8"定向接頭+8"無(wú)磁鉆鋌+變扣+6根5"加重鉆桿+6-1/2"震擊器+5根5"加重鉆桿+變扣+5-1/2"鉆桿。16"井段采用1.5°彎角馬達(dá)配合15"扶正器達(dá)到理論三點(diǎn)井壁接觸,有效保證了淺部軟地層造斜率超過2°/30m,解決了頂部防碰問題,為鉆具組合提供足夠的糾斜能力。

3.2 使用陀螺定向,加密測(cè)量,減小井眼軌跡不確定性

使用陀螺確定馬達(dá)的工具面,顯示的工具面因不受磁干擾的影響是準(zhǔn)確的,它跟磁場(chǎng)強(qiáng)度、鄰井套管等磁干擾源無(wú)關(guān),以便進(jìn)行準(zhǔn)確的初始定向井作業(yè)。由此可見,用陀螺進(jìn)行精準(zhǔn)地確定初始造斜方向是表層預(yù)斜繞障作業(yè)中的重要步驟。在高防碰區(qū)間內(nèi),采用ISCWSA國(guó)際規(guī)范,對(duì)陀螺測(cè)斜點(diǎn)進(jìn)行加密,測(cè)斜的密度主要取決于鉆具組合的造斜能力及可偏離設(shè)計(jì)距離。在16"鉆井期間,陀螺測(cè)斜頻率均嚴(yán)格按照此規(guī)范操作。

3.3 現(xiàn)場(chǎng)嚴(yán)格按照TC防碰掃描圖的指示來(lái)定向,實(shí)時(shí)繪圖計(jì)算與臨井中心距

項(xiàng)目組會(huì)及時(shí)進(jìn)行TC實(shí)時(shí)防碰掃描,并制成圖件。在這張圖的指導(dǎo)下,現(xiàn)場(chǎng)能夠非常準(zhǔn)確的判斷出下部定向軌跡的方向,達(dá)到防碰規(guī)避的目標(biāo)。

3.4 精選適合的鉆井參數(shù)、關(guān)鍵井段控制ROP

淺層糾斜時(shí)需要調(diào)整鉆井參數(shù)才能達(dá)到預(yù)期狗腿度。淺部地層松垮,通常情況下采用降低排量的方法來(lái)減小鉆頭噴嘴對(duì)地層的沖蝕能夠有效的提高馬達(dá)滑動(dòng)時(shí)的狗腿度。由于預(yù)斜井段通常都比較淺,距轉(zhuǎn)盤面以下210～350m之間,地層比較軟以及膠結(jié)性能差,這樣鉆壓與排量等鉆進(jìn)參數(shù)對(duì)機(jī)械鉆速和馬達(dá)的造斜能力影響很敏感。例如,西江24-3平臺(tái)所處的萬(wàn)山組地層,多以粘土與粉砂為主。在按正常排量和鉆壓鉆進(jìn)時(shí),機(jī)械鉆速都很高。因此,在高防碰風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域,控制機(jī)械鉆進(jìn)速度,給以足夠的反應(yīng)時(shí)間。并隨時(shí)留意泥沙返出量,監(jiān)視巖屑中是否含有水泥。一旦發(fā)現(xiàn)返沙中含有水泥,馬上停止鉆進(jìn),現(xiàn)場(chǎng)與陸地需及時(shí)溝通,商討下步對(duì)策。

3.5 監(jiān)測(cè)鉆井參數(shù)指針變化

在高防碰風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域,司鉆及定向井工程師必須密切關(guān)注泵壓及扭矩表的波動(dòng)變化。必要的時(shí)候,可以拿螺絲刀做助聽器,貼近臨井采油樹井口,傾聽其套管噪音。

3.6 泥漿回流管線口安裝磁鐵

在整個(gè)鉆井期間,定時(shí)清理安裝的磁鐵,密切監(jiān)視是否有鐵屑返出。

3.7 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)MWD隨鉆測(cè)量?jī)x器的磁干擾強(qiáng)度

一般情況下,當(dāng)主井眼與相臨井的中心距小于10m的時(shí)候,MWD隨鉆測(cè)量?jī)x器的測(cè)斜數(shù)據(jù)會(huì)收到相臨井套管的磁干擾影響。鉆井期間應(yīng)時(shí)刻關(guān)注MWD工具的磁干擾強(qiáng)度,一旦遇到任何外部磁干擾,必須停止鉆進(jìn)；待分析計(jì)算之后,分清相臨井相對(duì)主眼的位置,再繼續(xù)鉆進(jìn)。

3.8 關(guān)停防碰風(fēng)險(xiǎn)較大的井

當(dāng)鉆至高防碰風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域時(shí),如主井眼泥漿密度無(wú)法壓住臨井生產(chǎn)液,應(yīng)果斷關(guān)停臨井采油電泵,避免井井相撞后發(fā)生井噴事故,危及平臺(tái)作業(yè)人員生命及財(cái)產(chǎn)安全。

3.9 使用防碰預(yù)警系統(tǒng)

在加密井淺層鉆井過程中,引入中國(guó)石油大學(xué)的科研成果——防碰預(yù)警系統(tǒng)。在上部600m以上井段,預(yù)警裝置工程師根據(jù)收集到的各井井下震動(dòng)幅值,經(jīng)過簡(jiǎn)單處理解釋后,會(huì)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)防碰作業(yè)進(jìn)行提醒,為鉆井監(jiān)督?jīng)Q策提供有力的參考資料。

4 結(jié)論及建議

(1)表層作業(yè)中可能會(huì)面臨鉆穿鄰井套管的巨大風(fēng)險(xiǎn),但隨著摸索和積累一些成功的經(jīng)驗(yàn),已經(jīng)形成一套行之有效的方法,為南海其它平臺(tái)淺層造斜與繞障作業(yè)有著重要的借鑒意義。(2)淺層繞障鉆井期間,電纜陀螺定向及陀螺測(cè)斜不僅作業(yè)時(shí)間較久,也影響井下的安全,未來(lái)可以考慮使用陀螺隨鉆測(cè)量工具來(lái)節(jié)省定向及測(cè)斜時(shí)間。(3)目前鉆具組合能夠確保造斜效果,但是效率不高,未來(lái)需要考慮進(jìn)一步優(yōu)化鉆具組合和優(yōu)選鉆井參數(shù)。(4)繼續(xù)加強(qiáng)與高校合作,深化防碰預(yù)警系統(tǒng)的處理、解釋,使防碰預(yù)警系統(tǒng)能夠更加及時(shí)、高效為生產(chǎn)服務(wù)。

參考文獻(xiàn)

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