遼河石油勘探局鉆井一公司.遼寧盤(pán)錦1引川();2.大慶汕lI]股份公司井卜作業(yè)公司,黑龍江大慶以3。。0)摘要:遼河油田杜8一1區(qū)塊是一個(gè)以砂巖為主的超稠油油藏.為了提高開(kāi)發(fā)效果進(jìn)行了直井與水平井組合重力輔助蒸汽驅(qū)(SAGD)開(kāi)發(fā)試驗(yàn)。針對(duì)杜8級(jí)區(qū)塊水平井鉆井中存在的防碰難度大、造料困難、井眼軌跡控制要求高、固井質(zhì)量差、易出現(xiàn)沉砂卡鉆等技術(shù)難點(diǎn),應(yīng)用了三維繞障防碰技術(shù)、復(fù)合導(dǎo)向鉆井技術(shù)、井眼軌跡控制技術(shù)、水平井井眼凈化技術(shù),并優(yōu)化了井身結(jié)構(gòu)和剖面設(shè)計(jì),所鉆5口水平井都精確入靶,井身質(zhì)量和固井質(zhì)量合格率都達(dá)到了1()()%.施工過(guò)程中沒(méi)有出現(xiàn)井下復(fù)雜情況和事故,提高了機(jī)械鉆速.縮短了鉆井周期,降低了鉆井成本。

 

  關(guān)鍵詞:稠油油藏;水平井;導(dǎo)向鉆井;井眼軌跡;井眼凈化。

 

  遼河油田遼河油田曙一區(qū)杜84區(qū)塊位于遼河盆地西部坳陷西斜坡的中段.北以杜32斷層為界,東以杜79斷層為界,西以杜115斷層為界,南以杜205井與曙l-27一454井連線為界,整體上呈一長(zhǎng)條狀單斜構(gòu)造。

 

  目的層為沙3段上部興VI組油層,該油層以巖屑砂巖為主,為高孔隙度、高滲透率儲(chǔ)層。興城組為底水超稠油油藏,油層發(fā)育較好,平面上連片分布。為了更合理的開(kāi)發(fā)該區(qū)塊興隆臺(tái)油層超稠油,遼河油田進(jìn)行了直井與水平井組合重力輔助蒸汽驅(qū)(SAGD)乞開(kāi)發(fā)試驗(yàn)。

 

  969一IOO5m,水泥返至地面;三開(kāi)小215.gmm井眼鉆深1195一123Om,價(jià)177.8nim篩管下深1193一1228m,不固井。

 

  水平井井眼軌道設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)水平井均設(shè)計(jì)采用雙增雙穩(wěn)剖面,即“直一增一穩(wěn)一增一穩(wěn)”剖面。第一增斜段設(shè)計(jì)造斜率為60/3Om一7.3。/3om,第二增斜段設(shè)計(jì)造斜率為6.5“/3Om一7.60/3Om。造斜點(diǎn)井深350一600m,人靶垂深780~85om,水平位移45·1.30一640.81m,靶前位移242.26一389.52m。水平段縱向偏差士lm,水平段橫向偏差士3m,水平段井斜角均為90。。

 

  1地質(zhì)概況杜84區(qū)塊由上到下鉆遇的地層依次為平原組、明化鎮(zhèn)組、館陶組、沙1段、沙2段、沙3段。平原組巖性為棕色、棕黃色粘土層與灰白色細(xì)砂、含礫中細(xì)砂巖互層,底界深ZIOm;明化鎮(zhèn)組巖性為淺灰白含礫砂巖、砂礫巖及綠灰色泥巖,底界深340m;館陶組巖性為砂礫巖、砂巖、中粗砂巖和細(xì)砂巖不等厚互層,底界深67om;沙1段和沙2段巖性為淺灰色砂礫巖、砂礫巖與灰綠色泥巖互層,底界深800m;沙3段巖性為巨厚塊狀砂礫巖、礫狀砂巖和灰色淺灰色泥巖,底界深1200m。

 

  3水平井鉆井技術(shù)難點(diǎn)l)該區(qū)塊屬于老區(qū)塊,已鉆直井、定向井、水平井?dāng)?shù)量多,井網(wǎng)密集,防碰難度大。

 

  2)造斜點(diǎn)在井深350~6()0m處,出表層就定向,上部地層松散,造斜率極低,加之是采用爭(zhēng)311.lmm鉆頭雙泵大排量鉆進(jìn),因此造斜十分困難。仁部地層為館陶組,其巖性主要為砂礫巖和粗礫巖,粒徑非常大,對(duì)定向造斜和井眼軌跡控制極為不利。

 

  3)油層膠結(jié)疏松,鉆入油層后,造斜率非常低,對(duì)著陸前造斜非常不利,從而給人靶前著陸帶來(lái)很大2工程設(shè)計(jì)2.1水平井井身結(jié)構(gòu)及套管程序設(shè)計(jì)一開(kāi)爭(zhēng)444.5mm井眼鉆深212n:,小339.7mm表層套管下深Z10m,水泥返至地面;二開(kāi)小311.1mm井眼鉆深970一IOlom,價(jià)244.5mm技術(shù)套管下深收稿日期:2(〕。5一03一21作者簡(jiǎn)介:岳宗杰(1973一),男,1996年畢業(yè)于石油大學(xué)(華東)石油工程專業(yè).工程師。

 

  聯(lián)系電話:(()427)782170326。石油鉆探技木2()(JS年11月困難。

 

  4)該區(qū)塊地層巖性變化大,主要巖性為砂巖、砂礫巖和礫巖,但其中有不等厚的泥巖夾層,由于在砂巖、砂礫巖和礫巖地層定向鉆進(jìn)時(shí)實(shí)際井眼曲率很低,而在泥巖地層鉆進(jìn)時(shí)實(shí)際井眼曲率很高,因而給造斜率的控制和估計(jì)帶來(lái)r很大的麻煩。

 

  5)人靶點(diǎn)窗口高度只有Zm,要求測(cè)量和計(jì)算精度非常高,而測(cè)量探管到鉆頭的距離有13~14m,這給井眼軌跡的準(zhǔn)確人靶增加了相當(dāng)大的難度。

 

  6)設(shè)計(jì)要求小2側(cè).smm技術(shù)套管下至水平段窗口,由于技術(shù)套管直徑大,剛性強(qiáng),因此要求井眼的狗腿角不宜太大,否則技術(shù)套管就難以下到預(yù)定的位置,這也給井眼軌跡控制提出了更高的要求。

 

  7)由于地層松散,因此,一旦下鉆遇阻劃眼,很容易劃出新井眼,而且上部很容易出現(xiàn)“大肚子”

 

  井眼,對(duì)固井質(zhì)量影響很大。

 

  8)山于井較淺,鉆進(jìn)速度非?？?而且館陶組地層粗礫巖粒徑大,這就對(duì)鉆井液的攜巖性能提出了很高的要求,一旦井眼凈化不好或凈化不及時(shí),易形成巖屑床而造成沉砂卡鉆。

 

  9)由于該區(qū)塊的油藏屬于稠油油藏,所有生產(chǎn)井都需要采取熱注熱采或蒸汽吞吐,因此地溫梯度異常.給鉆井液性能的維護(hù)帶來(lái)很大影響。

 

  4水平井鉆井技術(shù)4.1三維繞障防碰技術(shù)降習(xí)”在設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)周圍的井與設(shè)計(jì)井進(jìn)行防碰掃描,根據(jù)掃描結(jié)果確定出重點(diǎn)防范井,以便在實(shí)際施工中重點(diǎn)防范。

 

  2)在鉆井施工過(guò)程中,隨時(shí)對(duì)實(shí)際井眼軌跡與周圍井進(jìn)行防碰掃描,確定出實(shí)鉆井眼軌跡與周圍井在同深度位置上的空間距離。一旦發(fā)現(xiàn)這個(gè)距離小于sm時(shí),就需要采取繞障措施。

 

  3)在實(shí)際施工中,利用無(wú)線隨鉆儀器對(duì)周圍的磁場(chǎng)強(qiáng)度進(jìn)行監(jiān)視,一旦發(fā)現(xiàn)磁場(chǎng)強(qiáng)度有異常,就立即停止鉆進(jìn),研究繞障措施。

 

  優(yōu)化井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在綜合考慮杜84塊的地質(zhì)特點(diǎn)、油藏特征、采油工藝特點(diǎn)及鉆水平井的難點(diǎn)等多方面因素的基礎(chǔ)上,對(duì)水平井井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了優(yōu)化:一開(kāi)采用似連4.smm鉆頭鉆至井深212m,小339.7mm表層套管下深Z10m;二開(kāi)采用小311.lmm鉆頭鉆至井深10()sn飛,小244.smm技術(shù)套管下深loo3m;三開(kāi)采用中215.{)mm鉆頭鉆至井深122Om,小177.8mm油層篩管下人長(zhǎng)度為水平段長(zhǎng)(懸掛于技術(shù)套管L)。該井身結(jié)構(gòu)既能滿足稠油熱采的要求,又能減少鉆井過(guò)程中的摩阻和扭矩,并能保證井壁穩(wěn)定。

 

  優(yōu)化井身剖面設(shè)計(jì)井身剖面優(yōu)選為“直一增一穩(wěn)一增一穩(wěn)”五段制音g面。在井身剖面設(shè)計(jì)時(shí)也考慮了甲方的要求:在垂深780一800m、井斜角在連()o一5()o之間必須有至少25m的穩(wěn)斜段,以便將來(lái)采油時(shí)把采油泵下到該穩(wěn)斜段位置,從而達(dá)到延長(zhǎng)采油泵使用壽命的目的。

 

  導(dǎo)向復(fù)合鉆井技術(shù)〔4一,〕在現(xiàn)場(chǎng)可根據(jù)實(shí)際情況選用以下兩套并斜可調(diào)整導(dǎo)向鉆具組合。第一套鉆具組合:小311.lmm或小215.gmm三牙輪鉆頭+擬97.Omm或們65.Omm單彎螺桿鉆具十變扣接頭干MWD定位接頭十小203.Zmm或小177.smn、或小158.smr,1無(wú)磁鉆艇xZ根+小127.ommls“斜坡鉆桿x(20一45)根+含127.Omm加重鉆桿只(3()一1。)根+爭(zhēng)158.srnm鉆挺只9根+小127.omm18“斜坡鉆桿;第二套鉆具組合:爭(zhēng)311.lmm或小215.gmm三牙輪鉆頭十小197.omm或小165.omm單彎螺桿鉆具十變扣接頭+小311.omn、或爭(zhēng)215.omm球形穩(wěn)定器十MWD定位接頭+小2()3.Zmm或小177.smm或小158.srnm無(wú)磁鉆挺xZ根十幣127.Ommls“斜坡鉆桿只(20~4幼根+小127.Omm力11重鉆桿火(30一連O)根+爭(zhēng)158.smm鉆挺xg根+小127.Omm18“斜坡鉆桿。

 

  第一套鉆具組合的主要優(yōu)l敘:在鉆進(jìn)穩(wěn)斜段時(shí)可通過(guò)調(diào)整鉆井參數(shù)來(lái)調(diào)整井斜,既可以增大井斜角,義可以減小井斜角;在鉆進(jìn)造斜段時(shí)可通過(guò)調(diào)整鉆井參數(shù)來(lái)調(diào)整井斜角變化率,既可以增大增斜率,又可以減小增斜率。第二套鉆具組合的主要優(yōu)點(diǎn):穩(wěn)斜穩(wěn)方位的效果更好,可以通過(guò)調(diào)整鉆井參數(shù)來(lái)減小井斜角和減小增斜率。施工實(shí)踐表明,第一套鉆具組合通過(guò)調(diào)整鉆井參數(shù)可使增(降)斜率在()o/10m到。.60/10m之間變化;第二套鉆具組合通過(guò)調(diào)整鉆井參數(shù)可以使降斜率在?！?10m到1.。“/’1。m之間變化。

 

  在實(shí)際施工中,根據(jù)測(cè)斜監(jiān)測(cè)結(jié)果,利用計(jì)算機(jī)跟蹤計(jì)算井眼軌跡,根據(jù)井眼軌跡發(fā)展趨勢(shì)及時(shí)調(diào)整鉆井參數(shù)和鉆井方式,以滿足井眼軌跡控制的需要。若實(shí)際造斜率大于設(shè)計(jì)造斜率,則采用復(fù)合鉆井方式即旋轉(zhuǎn)鉆井方式鉆進(jìn),或改變鉆井參數(shù)來(lái)減小造斜率,使實(shí)鉆井眼軌跡盡量接近設(shè)計(jì)一井眼軌道,確保井眼軌跡控制精度。

 

  井眼軌跡控制技術(shù)并眼軌跡控制是水平井鉆井中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)難點(diǎn)主要集中在著陸人窗技術(shù)和水平段的控制技術(shù)上。

 

  在杜84區(qū)塊水平井施工中,采用了無(wú)線隨鉆MWD跟蹤測(cè)量井眼軌跡數(shù)據(jù)。在實(shí)際施工中,通過(guò)勤測(cè)量、勤計(jì)算、勤分析、勤預(yù)測(cè)、勤發(fā)現(xiàn)和勤調(diào)整來(lái)精確控制井眼軌跡。所謂勤測(cè)量,就是要盡量縮短測(cè)量間距,盡可能及時(shí)測(cè)出距井底最近點(diǎn)的井斜角、方位角數(shù)據(jù),從而及時(shí)掌握井眼軌跡的最新發(fā)展趨勢(shì)。所謂勤計(jì)算,就是每測(cè)出一點(diǎn)數(shù)據(jù)后,就要及時(shí)進(jìn)行計(jì)算,從而掌握距井底最近井段的并眼曲率,以便根據(jù)該數(shù)據(jù)準(zhǔn)確預(yù)測(cè)測(cè)點(diǎn)以下未知井段的井眼曲率。所謂勤分析,就是每測(cè)出一點(diǎn)的數(shù)據(jù)后,就要及時(shí)進(jìn)行認(rèn)真的分析研究,以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。所謂勤預(yù)測(cè),就是每測(cè)出一點(diǎn)數(shù)據(jù)后,就要及時(shí)進(jìn)行預(yù)測(cè)和對(duì)待鉆井眼進(jìn)行設(shè)計(jì),以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)目前井下鉆具組合的造斜能力是否能夠滿足待鉆井眼設(shè)計(jì)造斜率的需要。所謂勤發(fā)現(xiàn).就是根據(jù)測(cè)量、計(jì)算、分析、預(yù)測(cè)的結(jié)果,及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,從而及時(shí)解決問(wèn)題。所謂勤調(diào)整,就是指根據(jù)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題,從實(shí)際情況出發(fā),及時(shí)調(diào)整鉆井參數(shù)、改變鉆井方式和改變鉆具組合,以達(dá)到待鉆井眼軌跡設(shè)計(jì)的需要,從而確保精確中靶。

 

  為了準(zhǔn)確控制實(shí)鉆井眼軌跡鉆達(dá)設(shè)計(jì)目標(biāo)靶點(diǎn),根據(jù)杜84區(qū)塊地層松軟、造斜差的特點(diǎn),選用了造斜能力較設(shè)計(jì)井眼曲率稍大的1.75“和2“的單彎中空螺桿。在實(shí)際施工中,根據(jù)造斜率的實(shí)際需要,通過(guò)平衡滑動(dòng)鉆井與旋轉(zhuǎn)鉆井的井段長(zhǎng)度來(lái)獲得需要的平均造斜率。由于該地區(qū)地層不穩(wěn)定,巖性變化大,所以,有時(shí)也必須根據(jù)鉆時(shí)和地質(zhì)人員撈出的砂樣來(lái)判斷所鉆地層的巖性,并根據(jù)巖性的不同,采用不同的鉆井參數(shù),以獲得需要的平均造斜率。只有這樣才能使實(shí)鉆井眼軌跡的井斜角和方位角達(dá)到設(shè)計(jì)要求,從而使實(shí)鉆井眼軌跡盡量接近設(shè)計(jì)井眼軌道。

 

  水平井井眼凈化技術(shù)杜84塊地層巖性主要以砂巖、砂礫巖為主,地層極為疏松,平均機(jī)械鉆速非常高,再加上該區(qū)塊下面館陶組礫巖的粒徑非常大,這就對(duì)水平井的井眼凈化提出了更高的要求。

 

  在水平井的實(shí)際施工中,筆者根據(jù)對(duì)大斜度井和水平井中巖屑輸送機(jī)理的研究,主要采取提高鉆井液的攜砂能力、防止巖屑床形成及盡可能破壞巖屑床來(lái)改善井眼的凈化狀況和提高鉆井液清洗鉆屑的效果。

 

  提高鉆井液的攜砂能力1)改善鉆井液性能。a.選用合適的鉆井液類型。根據(jù)杜84區(qū)塊定向井鉆井經(jīng)驗(yàn),聚合物混油鉆井液非常適合鉆進(jìn)該區(qū)塊的地層,在此基礎(chǔ)上對(duì)鉆井液性能加以改善,以適用該區(qū)塊水平井鉆井要求。

 

  b.合理的鉆井液性能設(shè)計(jì)。通常,在同一口井中,某一井段中的最優(yōu)井眼凈化參數(shù)不一定適用于另一井段。但是筆者在進(jìn)行鉆井液性能設(shè)計(jì)時(shí),為獲得最佳井眼凈化效果,充分考慮了使全井最關(guān)鍵井段(井斜角為400一600的井段)的井眼凈化效果最好。c.在井眼穩(wěn)定性和其它方面允許的情況下,盡可能提高鉆井液密度,以增加鉆井液懸浮鉆屑的能力。d.加人包括懷俄明土、某些聚合物增稠劑和一些不同的絮凝劑在內(nèi)的鉆井液添加劑來(lái)提高鉆井液的靜切力和凝膠強(qiáng)度,以改善層流條件下井眼凈化能力。e.保持恰當(dāng)?shù)你@井液流變性。強(qiáng)化固控設(shè)備保證四級(jí)凈化,確保固控設(shè)備的使用率,降低鉆屑固相含量,以利于鉆井液流變性的控制。

 

  2)提高鉆井液在環(huán)空中的流速和剪切速率。提高環(huán)空返速會(huì)增加井口或鉆井液中巖屑的體積分?jǐn)?shù),從而提高井眼凈化效果和減小巖屑床厚度。增大泵排量和鉆具外徑能提高鉆井液在環(huán)空中的流速和剪切速率。在地面機(jī)泵條件允許的情況下,現(xiàn)場(chǎng)采用一臺(tái)價(jià)17Omm3NB一1300泵和一臺(tái)小16Omm3N珍1300泵雙泵鉆進(jìn),排量可達(dá)到45一55L/S,以保證環(huán)空返速控制在2.0一1.sm/S。

 

  3)在不同井斜角的井段采用不同的鉆井液流態(tài)。

 

  在井斜角低于45“的井段和沖蝕敏感性地層中,使鉆井液在井眼環(huán)空內(nèi)保持層流狀態(tài),并盡可能提高鉆井液的屈服值,從而使鉆井液的井眼清潔效果最佳。在井斜角為55“一90“的井段和堅(jiān)硬地層中,采用紊流狀態(tài)下的低粘度鉆井液鉆進(jìn),可保持井眼清潔。

 

  防止巖屑床的形成和盡可能破壞巖屑床1)在鉆井液中加入包括懷俄明土、某些聚合物增稠劑和一些不同的絮凝劑在內(nèi)的鉆井液添加劑來(lái)提高鉆井液的凝膠強(qiáng)度和靜切力,以提高鉆井液對(duì)巖屑顆粒的懸浮能力,盡可能提高井眼凈化效果。

 

  2)降低鉆進(jìn)速度,大排量充分循環(huán)鉆井液,用好固控設(shè)備,盡可能使井眼內(nèi)的鉆井液保持干凈,控制鉆井液內(nèi)的巖屑等固相體積分?jǐn)?shù)。

 

  3)盡可能多的活動(dòng)鉆具(包括旋轉(zhuǎn)鉆具和上下活動(dòng)鉆具),以利于巖屑顆粒在鉆井液中的懸浮和鉆井液攜砂。

 

  4)定期短起下鉆和劃眼,以攪動(dòng)鉆屑并將其從井眼中清除出來(lái)。