使用钛合金动力马达缩短短半径侧钻水平井钻井时间.pdf

5 8 新 疆 石 油 科 技 信 息 第2 I 卷第 1 埘2 0 0 0年 31 j 。 Mi c h a e l R ． F r e n c h等 使用钛合金动力马达 缩短短半径侧钻水平井钻井时间 7 r 2 F P M 摘 要 翻 译 童 堡 生 新 疆 石 汕 局 钻 井 公 司 定 向 井 公 司 校对杨道平 新疆石汕局钻井工艺研究院 详细夼绍 了印度尼西 亚 Mi n a s油 田两组 短半径侧钻水 平井的工 艺流 程， 特殊工具及 钻井 时『司的对 比，井得 3 条结论 ． 主题词侧钻水平井纹接 短半径 铁合盎可调壳体马达 专≤J 0 弓 l 言 _} l ll 、 c ， 在 7 ．8 m 套 管 中 磨 铣 一 段 后 打 入 水 泥 印度尼西 ． u a t r a ．苎 中 竺 ． M⋯ in a． 绞 接 马 达 侧 钻 ， 如 图 1 所 示 。 田 是 东 南 亚 最 大 的 油 田 。该油 田产层为浅层高渗 1 第 1 组侧钻井 为避免下入复台尺 的磨铣和定 向工具 ，仅 考虑在 1 7 7 ． 8 mm套管内进行侧钻。由于电潜泉 必须尽量靠近产层 ，故大尺 寸、大容量的电潜泵 必须安装在套管断 口剖面 以上的 1 7 7 ． 8 mm 套管 中。又考虑 电潜泵 以上必 须有足 够 的井 下动液 面，故考虑采用短半径井型进行第 1组侧钻水平 井的施工。第 1组井于 1 9 9 6年初开始实施，选 用了一种专为短半径水平井设计的高造斜率绞接 式马达 ，设计造斜率为 9 0 ～1 0 5 。／ 3 0 ． 4 8m。山于 造斜井段液体无法分隔开，故套管磨铣断 口剖面 到水平段 即出套管的侧钻新井眼内之问不能 有水层的存在。考虑到下部砂岩地层 以上的泥岩 夹层 较 薄 ，所 有 的侧 钻 井眼 均选 在 最上 部 的 B e k a s a P地层，即 A 一 1砂岩地层。总的工艺过 囤 I 总 的侧钻程 序 1 ．1 井服准备 在钻井设备运来之前先用成本较低的修井钻 机进行井眼准备。所有射孔层段均被挤水泥后封 固。声 幅测井用 以评价磨铣 井段原 水泥胶结情 况。A 一 1砂岩层顶部 以上最少要有 3 6 ． 6 m 封固 好的套管。假如声幅测井显示磨铣层段水泥胶结 较差，则需进行挤 水泥作业 。然后修井钻机将水 泥塞钻至砂岩顶部 下 3 0 ． 4 8 i n左右，钻遇坚硬 水泥 面后停止。这 一坚硬水泥面可 在钻井设备 到来后进行钻具测罱井深和 电缆测量井深的对 比。高粘度段塞流循环清洁井眼，将钻碎的水泥 塞清 除干净。 自然 伽玛测井和套管节箍测井用来 对 比分析，从而确定水泥底面到 A 一 1砂层项部 的深度 。钻机运达后 ，下入 1 只钻头探水泥底界。 ～ 一 ～ 一 ～ ～ ～ 一 一 一 一 一 一 维普资讯 第2 I 卷 第1 期 常培峰使用钛合金动力马达缩短短半径例钻水平井钻井时间 1 ．2 磨铣作业 该工艺采用磨铣而非开窗的方式在套 管上形 成一段段 口剖面。该裸眼剖面要足够长 ，以有利 于磁定 向．并且避免定向组件提下钻 时挂擦套管 断口。磨铣时使用屈服值为 2 1 ． 5 5 2 6 ． 3 3 P a的流 体 携 带 产 生 的 铣 屑 。一 个 泵 用 来 提 供 磨 铣 工具所能采用的最大排量，另一个泵备用 。瞬时 磨铣 速度 可超 过 3 ． 6 6 m／ h．平 均磨铣 速度 为 0 ． 8 8 m／ h 。该组 6口井平均磨铣时间为 2 6 h 。 1 ．3 水泥塞 使用 1 ． 7 5 g ／ c m 的高密度加砂 G 级水泥注灰 封固套管断口剖面，形成 1 ． 9 2 m 长的水泥塞。这 种配方的水泥浆候凝 8 h后抗压强度可达 2 4 ． 4 6 MP a ，候凝 2 4 h后抗压强度可达 4 3 ． 7 5 MP a 。钻 水泥塞到造斜点位置后 ，将循环流体转换成钻井 液。为保证滤饼 中的主要 成份是酸溶性的，钻井 液中不能加入坂土粉。 1 ．4 定向施工 接个斜井段 包括造斜段和水平段 均使用 绞接马达钻进 。并使用 了实时监 测的带伽玛的 MWD仪器进行井身参数谰摄。卸去了马达的调 压阀和万 向节使得方位 测量传感器尽最 靠近 钻 头。整个 1 4 9 ． 2 m m的造斜段和水平段井眼均由 1 2 0 ． 6mm 的 马达钻成 。 7 3 ． 0mm 的高强度 s J 3 5钻杆可以满足 9 5 。] 3 0 ． 4 8 m 商造斜率的 要求。由于浚钻杆疲劳强度不能满足井眼曲率的 要求，因此造斜段不能以旋转方式钻进。 1 ．5 造斜段钻进 山于在很短井段内井斜发生很大变化，故需 经常测斜 。为了测量尽量靠近井底的参数，前 2 口井 MWD工具以下只下了 1只引导器。每 口井 都成功地钻达了 4 ． 5 7 m 的靶区窗 口。该组 6口并 造斜段的平均钻进时间为 3 0 h 。 1 ．6 水平段钻进 绞接的 “ 稳斜”马达用 以钻进狗腿严重度为 l 4 ～1 5 ／ 3 0 ． 4 8 m 的水平井段。由于在造斜井 段钻杆不能旋转，所 以必须经常 改变定向工具面 以避免脱靶。这就产生了螺旋状井眼 ，由此增大 了摩 阻，并使钻头上 施加钻压变 得 困难 。6口 井中平均 水平段长 1 7 7 ． 3 9 i 1 1 ，最长的水平段 为 2 5 5 ． 7 3 m，该井也是唯一一 口因无法施加钻压而 完钻的井 。其余 的井均钻达地质要求。水平段平 均钻进时问为4 ． 7 d 。 1 ．7 完井 由于 Min a s 砂岩比较致密．因此完井中无防 砂要求。 8 8 ． 9 mm L 一8 0 的打孔油管和光滑油 管下到水力座封式封隔器位置。在造斜井段下入 光滑油管穿过泥岩地层。在水平段若遇到泥岩地 层则下入打孔油 管，否则裸眼。在顶替钻井液之 前没有下入清洗管串就直接下入 8 8 ． 9 mm 尾管。 所有井 的完井作业均很顺利。 2 第 2 组侧钻井 第 2组侧钻水平井于 1 9 9 7年初开始实旌。 第 1组井中发展起来的工艺流程及技术在第 2组 井中大多得到了应用。在磨铣工艺、定向工艺、 完井工艺方面有所改进和提高。 2 ．1 改进的磨铣作业 从第 1组侧钻井中得到的数据贽料可以看出 磨铣速度和水泥胶结质量之间的关系水泥胶结 质量越差 ．磨铣速度越快。声幅测井来评价磨铣 井段的固井质量，该井段无须是水泥胶结质量好 的井段，只须有水泥存在即可 。只有在发现套管 外无水泥时才进行挤水泥作业 。而且在挤水泥 时 使用低抗压强度 ，密度仅为 1 ． 5 g ／ c m 的水泥浆。 第 2组井中磨铣效率大大提高．平均磨铣速度为 1 ． 6 2 m／ h ，每 个断 口剖面平均磨铣时间为 1 3 h ， 与 第 1组 井相 比较 ， 每 口井 节 省 磨铣 时 间 为 1 3h。 2 ．2 改进的定向作业 轨迹控制方 面的主要改变在于造斜段的设计 上。由于所有的侧钻井眼均要钻达 A 一1砂岩地 层， 而 浚层 以上又并无水层存在 ， 因此， 认为 l 8 ． 2 9 m的短 曲率半径 已无必要 。设计造斜率降至 5 7 。 ／ 3 0 ． 4 8 m，使得曲率半径达到 3 O ． 4 8 m。造斜井段 曲率半径的增大，使得在水平段可以采用旋转方 式钻进。 2 ．3 造斜段钻进 定 向井 承 包商建议使 用一种近 期发展起 来 的，用以替代绞接马达灼新的短半径马达系统。 该系统使用钛合金可调外壳角度 的马达进行造斜 施工，最大可调外壳弯角为4 。，理论造斜率为 7 0 。／ 3 0 ． 4 8 m，可钻 出 曲率半 径为 2 5 ． 3 0 m 的 井眼。经过现场调控达到 4 的最大弯角情况下， 钛合 金 壳 体 马达 甚 至 可 以以 旋转 方 式 钻进 。 9 5 ． 2 mm 的钛合金 马达成功地完成了现场实验， 而为该项 目推荐的 1 2 0 ． 6 mm 马达 尚未经过现场 检验。 钻第 1口井时，为增加钛台金马达弯角丽进 行 了 2次提下钻作业。最终调控到外壳最大弯角 维普资讯 6 O 新 目I 石 油 信 2 0 0 0年 3月 4 。，造斜率达到 5 5 。／ 3 0 ．4 8 m。第 1口 井造斜井 段钻进时间为 2 1 h 。6口井中的其余 4口井在造 斜段钻进时没有因为重新调整外壳弯角而进行一 次提下钻作业 。所有造斜段均要求 由造斜段着陆 进入靶区窗口的切线段 稳斜段 要短 。同使用 绞接 马达一样 ，造斜率的高低取决于钻头上所加 钻压 的大小及流体排量的大小。造斜井段平均钻 进时间为 2 0 h ，与第 1组井中使用绞接马达相 比 较，每 口井缩短时间为 1 0 h 。 2 ．4 水平段钻进 在水平段钻进时使用 了一种常规的可调外壳 的导向马达 。在大多数时间里以旋转方式钻进。 因为在衰竭的 Mi n a s产层 以滑动方式钻进非常困 难。常规的作法是用钛合金马达在刚进入水平段 靶 区窗 口时以旋转方式钻一个足够长的水平调整 段，使常规导 向马达处于一个相对 比较直的井眼 中，这样，常规导向马达就可以很容易地下入砂 岩靶区窗口 井眼内。 第 2组井水平段平均长度为 3 0 9 ． 3 7 m．最长 水平段达到 3 4 4 ． 1 2 m。没有一口井因工程技术问 题提前完钻，全部钻达地质要求的井深。 由于实施旋转方式钻进，水平段轴向摩阻明 显减小，如有需要，水平段还可钻得更长一些。 第 2 组井水平段平均钻进时间为 1 ． 7 d ，比第 1 组井使用绞接马达缩短 3 d时间。 2 ．5 改进的完井工艺 第 1口井完井时决定在下入 8 8 ． 9 mm 尾管 前用完井液来置换钻井液。虽然在顶替过程中发 生了部分漏失，但在下尾管过程中未出现任何问 题。这一工艺在后续几 口井 中也得到 了应用 ，因 此就无需使用连续油管进行清洗作业。 3 结论 1 修井钻机钻灰塞时钻到坚固致密的灰塞 面，钻井设备运达现场后就可进行钻具测量井深 与电缆测量井深的对 比，从而避免进行对比测 井。 2 从该项 目所获得 的数据资料表明，磨铣 速度与套管外的水泥抗压强度和胶结质量有很大 关系。 3 高密度、低水灰比，密度为 2 ． 1 0 g ／ c m 的 夹砂 G 级水泥配方可形成有效的侧钻水泥塞。 译 自 g J P T1 9 9 8 9 5 25 3 收藕日期1 9 9 9 ． 1 0 - 0 6 钻研院 首次为哈国 提供固 井技术服务 新疆石油局钻井工艺研究院工艺三所研制生产的 D M 系列地锚和内管 注水泥接箍，由于结构简单，性能可靠，在新疆油田获得了成功的应用。 今年首次进入国外市场，将为哈萨克斯坦油田提供 1 4 I I 稠油开发井的固 井工具及技术服务。 新疆石油局钻井工艺研究院扬玲许 家义供藕 2 0 0 0 ． 0 2 ． 1 4 维普资讯