渤海油田某水平井防碰軌跡控制技術(shù)

和鵬飛

(中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司)

渤海遼東灣某油田采取滾動(dòng)開發(fā)模式，自1993年到1997年油田第一批開發(fā)井陸續(xù)投產(chǎn)；2009年參考陸地油田做法井網(wǎng)加密，進(jìn)行油田部分區(qū)域的綜合調(diào)整，調(diào)整后產(chǎn)能超出ODP配產(chǎn)目標(biāo)。因此，開始進(jìn)行其他區(qū)域的綜合調(diào)整，其中在老X平臺(tái)旁邊新建外掛槽口，第一批實(shí)施9口井，第二批實(shí)施7口井，由于海上叢式井槽口間距小，平臺(tái)下方井眼密布，再加密井在老井軌跡中間穿插、三維纏繞[1-4]，井眼防碰問題極為突出，圖1為X平臺(tái)加密前后軌跡對(duì)比圖。某Y水平井為第二批實(shí)施井中的一口井，表層作業(yè)時(shí)出現(xiàn)嚴(yán)重的井眼防碰問題，后進(jìn)行了回填側(cè)鉆，本文將以此井為例，對(duì)井眼防碰軌跡控制技術(shù)進(jìn)行分析。

圖1 X平臺(tái)加密前后軌跡對(duì)比圖

一、工程概況

1.軌跡設(shè)計(jì)

某Y井設(shè)計(jì)為水平井，分兩段式造斜，軌跡設(shè)計(jì)如表1。

鑒于表層井眼防碰問題，前期軌跡設(shè)計(jì)要求分離系數(shù)1以上，深層防碰盡量在垂深上進(jìn)行規(guī)避。利用landmark軟件防碰掃描結(jié)果如表2。

2.槽口選擇

X平臺(tái)外掛槽口設(shè)計(jì)為4×7結(jié)構(gòu)，2.0 m×1.8 m間距，根據(jù)叢式井槽口分配原則，位移較大井使用外排槽口，同時(shí)根據(jù)單井方位，使井眼軌跡在平臺(tái)周圍呈放射狀分布，避免在水平面的投影交叉[5-6]，該Y井使用22#槽口。其中1#～7#、27#、28#以及Y井22#槽口未錘入隔水導(dǎo)管，需鉆入法下入。

3.井身結(jié)構(gòu)

由于Y井隔水導(dǎo)管未錘入，故設(shè)計(jì)四開井身層次，一開下入?609.6 mm隔水導(dǎo)管×120 m(入泥52 m)。井身結(jié)構(gòu)為：?762 mm井眼×?609.6 mm隔水導(dǎo)管+?444.5 mm井眼×?339.7 mm套管+?311.2 mm井眼×?244.5 mm套管+?215.9 mm井眼×?152.4 mm篩管。

表1 某Y水平井軌跡設(shè)計(jì)

表2 某Y水平井設(shè)計(jì)軌跡防碰掃描

二、井眼碰撞問題的出現(xiàn)及應(yīng)對(duì)措施

由于52井(23#槽口)與Y井為同一批實(shí)施井(52井于Y井之前實(shí)施)，52井為錘入隔水導(dǎo)管，表層批鉆結(jié)束后，陀螺測(cè)量井眼軌跡顯示52井隔水導(dǎo)管偏斜嚴(yán)重，導(dǎo)致其軌跡在132 m時(shí)與本井設(shè)計(jì)軌跡最近距離僅有0.07 m，如圖2。

圖2 某Y水平井與52井井眼防碰關(guān)系圖

1.前期措施

1.1 合理確定一開井深

針對(duì)上述情況，Y井一開作業(yè)前決定通過在滿足工程條件要求的情況下減少隔水管下入長(zhǎng)度(渤海油田要求隔水導(dǎo)管入泥40 m以上)，為后續(xù)繞障留夠較長(zhǎng)井段。最終本井一開?762 mm井眼鉆進(jìn)至112.45 m中完，?609.6 mm隔水導(dǎo)管下至112.35 m。

1.2 軌跡繞障設(shè)計(jì)

二開?444.5 mm井眼使用1.75°彎角馬達(dá)(渤海表層常用1.5°彎角馬達(dá))配合牙輪鉆頭，鉆穿隔水管鞋之后便開始繞障，繞障設(shè)計(jì)見表3。

表3 某Y水平井 270°方位防碰繞障軌跡設(shè)計(jì)

2.井眼碰撞的現(xiàn)場(chǎng)判斷及應(yīng)對(duì)措施

二開?444.5 mm井眼下入如下鉆具組合：?444.5 mm銑齒牙輪鉆頭 +?244.5 mm泥漿馬達(dá)(1.75°，?438 mm直翼扶正套)+?203.2 mm浮閥接頭 +?311.2 mm扶正器+?203.2 mm無(wú)磁鉆鋌+?203.2 mm MWD+?203.2 mm短無(wú)磁鉆鋌+?203.2 mm定向接頭+?203.2 mm 隨鉆震擊器 +變扣接頭+?127 mm加重鉆桿×14根[7-9]。

鉆穿管鞋后利用小參數(shù)朝270°方位滑動(dòng)定向鉆進(jìn)，鉆壓10～20 kN，排量1 900～2 000 L/min。滑動(dòng)鉆進(jìn)至124.38 m，機(jī)械鉆速突然變慢，鉆具跳動(dòng)嚴(yán)重，鉆壓波動(dòng)大，泵壓波動(dòng)明顯，立即上提鉆具。嘗試下放鉆具至井底，鉆壓迅速上升，鉆具跳動(dòng)嚴(yán)重，幾乎無(wú)進(jìn)尺，立即上提鉆具距離井底5 m。上提鉆具至導(dǎo)管鞋內(nèi)(井口監(jiān)聽52井套管，由于淺層震動(dòng)較大，聲音無(wú)法辨識(shí)；井口撈砂顯示一直有水泥成分)，決定從導(dǎo)管鞋以下0.5 m嘗試加壓定向鉆進(jìn)避開鄰井。再次下放鉆具至113 m，以1 800 L/min排量定向鉆進(jìn)至124.48 m，鉆壓突然增大，鉆具跳動(dòng)嚴(yán)重，泵壓波動(dòng)。決定注水泥塞回填至隔水導(dǎo)管鞋以上10 m。

3.優(yōu)化繞障方案

對(duì)該水平井鎧巨陀螺和KEEPER陀螺軌跡數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，如圖3，結(jié)合實(shí)鉆過程中在270°方位發(fā)生井眼碰撞征兆，決定在相反方向，即100°方向嘗試(見表4)，并形成三種作業(yè)預(yù)案，即①?444.5 mm銑齒牙輪鉆頭+1.75°彎角泥漿馬達(dá)，朝100°方位嘗試定向繞障方案；②?311.2 mm銑齒牙輪鉆頭+1.5°彎角泥漿馬達(dá)，朝100°方位嘗試定向繞障，再擴(kuò)眼鉆進(jìn)；③隔水導(dǎo)管開窗側(cè)鉆。這三種作業(yè)預(yù)案為階梯式設(shè)計(jì)，方案一為常規(guī)式，屬于保守、嘗試類，如果方案一失敗則采用方案二，方案二屬于縮小空間占用范圍的嘗試方案，如果小尺寸工具可以通過，一方面降低了對(duì)鄰井套管的影響程度，一方面仍然可以建立井身結(jié)構(gòu)，如果繼續(xù)縮小至?311.2 mm以下井眼尺寸，即便側(cè)鉆通過擴(kuò)眼的范圍勢(shì)必受限，由此導(dǎo)致上層套管尺寸變小，繼續(xù)深鉆也無(wú)法實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)生產(chǎn)套管的下入。方案三也是基于此的考慮，屬于最終手段，隔水導(dǎo)管開窗側(cè)鉆，一方面受隔水導(dǎo)管內(nèi)徑較大限制國(guó)內(nèi)無(wú)合適斜向器工具，另一方面管壁較厚，開窗難度較高，渤海錦州油田有過一口井的經(jīng)驗(yàn)，采用國(guó)外調(diào)入的大尺寸斜向器，側(cè)鉆的原因是隔水導(dǎo)管底部變形嚴(yán)重，使用?311.2 mm鉆頭也無(wú)法嘗試通過[10-14]。

圖3 某Y水平井陀螺軌跡對(duì)比圖

表4 某Y水平井朝向 100°方位繞障軌跡設(shè)計(jì)

方案二主要是指如果鉆進(jìn)中出現(xiàn)防碰征兆后，無(wú)法繼續(xù)鉆進(jìn)則水泥回填到隔水管內(nèi)候凝，則更換為小尺寸鉆具組合：?311.2 mm銑齒牙輪鉆頭+?244.5 mm泥漿馬達(dá)(1.5°，?308 mm直翼扶正套)+?203.2 mm浮閥接頭 +?203.2無(wú)磁鉆鋌+?203.2 mm MWD+?203.2 mm 無(wú)磁鉆鋌+?203.2 mm 定向接頭+?203.2 mm 隨鉆震擊器 +變扣接頭+?127 mm加重鉆桿×14根。使用本套鉆具組合繼續(xù)按照表4設(shè)計(jì)再次進(jìn)行繞障作業(yè)。側(cè)鉆鉆進(jìn)到160 m左右如果一切正常則起鉆更換鉆具組合先擴(kuò)眼到井底，然后按照設(shè)計(jì)繼續(xù)預(yù)斜鉆進(jìn)，鉆具組合如下：?444.5 mm銑齒牙輪鉆頭 +?244.5 mm泥漿馬達(dá)(1.75°，?438 mm直翼扶正套)+?203.2 mm浮閥接頭 +?311.2 mm扶正器+?203.2 mm無(wú)磁鉆鋌+?203.2 mm MWD+?203.2 mm無(wú)磁鉆鋌+?203.2 mm定向接頭+?203.2 mm 隨鉆震擊器 +變扣接頭+?127 mm加重鉆桿×14根。

4.實(shí)施效果

設(shè)計(jì)實(shí)施方面考慮到渤海上部地層疏松，在僅僅12 m井段實(shí)現(xiàn)高造斜率，有很大困難，因此利用閉路井口，采用大彎角泥漿馬達(dá)，鉆具組合不加扶正器，保證造斜率。技術(shù)要點(diǎn)如下：

組合鉆具組合如下：?444.5 mm銑齒牙輪鉆頭 +?244.5 mm泥漿馬達(dá)(1.75°，?438 mm直翼扶正套)+?203.2 mm浮閥接頭+?203.2 mm無(wú)磁鉆鋌+?203.2 mm MWD+?203.2 mm短無(wú)磁鉆鋌+?203.2 mm定向接頭+?203.2 mm 隨鉆震擊器 +變扣接頭+?127 mm加重鉆桿×14根。

(1)測(cè)量馬達(dá)、Telescope、定向接頭之間的offset值，劃線下鉆，陀螺在出井后需要對(duì)船艏，保證初始定向工具面的準(zhǔn)確性。

(2)修水泥面參數(shù)：鉆壓10～50 kN，轉(zhuǎn)速30 r/min，排量3 800～4 000 L/min。

(3)陀螺定向。陀螺定向設(shè)計(jì)工具面100°方向，在實(shí)際陀螺定向過程中，考慮反扭角，實(shí)際工具面置于在110°方向。

(4)啟動(dòng)防碰預(yù)案，井隊(duì)需派人到井口聽鄰井52井套管聲音，錄井負(fù)責(zé)撈砂監(jiān)測(cè)巖屑，返出槽放入強(qiáng)磁，有任何疑似防碰征兆應(yīng)及時(shí)反應(yīng)，由陸地支持小組與項(xiàng)目組共同協(xié)商之后方可繼續(xù)鉆進(jìn)。要求司鉆扶剎把，送鉆均勻，保持穩(wěn)定的參數(shù)滑動(dòng)鉆進(jìn)，鉆進(jìn)過程中鉆井絞車處于開動(dòng)狀態(tài)，保證在出現(xiàn)防碰征兆后能迅速提離井底5 m以上。

(5)初始定向滑動(dòng)參數(shù)：鉆壓20～40 kN，排量1 800～2 200 L/min。

(6)旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)參數(shù)：鉆壓10～20 kN，轉(zhuǎn)速20～30 r/min，排量3 000～3 600 L/min。

最終本井利用方案1的技術(shù)措施，順利實(shí)現(xiàn)軌跡繞障，如圖4。

圖4 某Y水平井實(shí)鉆與設(shè)計(jì)軌跡對(duì)比圖

繞障成功后，兩口井中心距及防碰分離系數(shù)變化如表5。

表5 Y井繞障后的復(fù)測(cè)中心距

三、結(jié)論

(1)海上叢式井槽口間距小，如果錘入的隔水導(dǎo)管出現(xiàn)偏斜，將對(duì)周圍鄰井產(chǎn)生嚴(yán)重的井眼防碰影響。

(2)防碰軌跡控制要統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，依據(jù)防碰需要，應(yīng)提前做好井段預(yù)留。

(3)表層井眼擴(kuò)眼率較大，不同陀螺精度存在差別，井眼軌跡不確定性同樣存在差別，需要準(zhǔn)確判斷防碰井眼之間的相對(duì)位置關(guān)系，準(zhǔn)確選擇繞障方向。

(4)渤海上部地層較軟，表層防碰繞障需保證造斜率，通過高彎角泥漿馬達(dá)鉆具組合的使用，可以保證造斜率要求。