垦东12区块4号岛丛式井钻井技术.pdf

第 3 6卷 第 5期 2 0 1 4年 9月 石 油 钻 采 工 艺 0I L DRI LL I NG PRODUCT1 0N TECHN0L0GY Vo 1 ． 3 6 No ． 5 S e p t ．2 01 4 文章编号 1 0 0 0 7 3 9 3 2 0 1 4 0 5 0 0 2 4 0 4 d o i l O ． 1 3 6 3 9 ／ j ． o d p t ．2 0 1 4 ． 0 5 ． 0 0 7 垦 东 1 2区块 4号 岛丛式 井钻 井技术 刘 永 亮 胜 利石油工程有 限公 司钻 井工艺研 究院， 山东东营2 5 7 0 1 7 引用格式 刘永亮 ． 垦东l 2区块 4号岛丛式井钻井技术 [ J ]． 石油钻采工艺， 2 0 1 4 ， 3 6 5 2 4 2 7 ． 摘要胜利新滩油田垦东 l 2区块 4号岛是一海油陆采大位移丛式井组， 地层复杂、 防碰绕障井多、 轨迹控制要求高， 整体 施工难度大。针对以上施工技术难点， 采用了浅层大井眼定向、 井身轨迹控制、 防碰绕障、 钻井液体 系优选等关键性技术措施， 2 0口井全部达到设计要求， 斜井段一次定向成功， 中靶率 1 0 0 ％， 取得了较好效果， 为以后通过大位移丛式井组整体开发滩海油 藏积 累了经验 。 关键词 垦东 1 2区块 ；海油 陆采 ；大位移井 ；丛式井组 ； 防碰 ； 轨迹 控制 ； 大井 眼定 向 中图分类号 T E 2 4 3 文献标识码 B Dr i l l i n g t e c hn o l o g y f o r c l u s t e r we l l s o n No ． 4 I s l a n d a t Ke n do ng Bl o c k 1 2 L I U Y 0 n g l i a n g Dr i l l i n g T e c h n o l o g y R e s e a r c h I n s t i t u t e ， P 增疗P e t r o l e u m E n g i n e e r i n g C o ． ， L t d ． ， Do n g y i n g 2 5 7 0 1 7 ， C h i n a Abs t r ac t Th e No ． 4 I s l a nd a t Ke nd on g Bl o c k 1 2 of Sh e ng l i Xi n t a n Oi l fie l d i s a g r o u p o f l o ng r e a c h c l us t e r we l l s f o r pr o du c i n g o ffs h o r e o i l f r o m o n s h o r e ． Th e f o r ma t i o n s a r e c o mp l e x ， a n d t h e r e a r e ma n y h o l e s t h a t n e e d a n t i c o l l i s i o n a n d a v o i d o b s t a c l e s ， a n d we l l t r a j e c t o r y c o n t r o l i s d e ma n d i n g ， s o t h e o v e r a l l d ri l l i n g o p e r a t i o n i s o f g r e a t d i ffic u l t y ． I n l i n e wi t h t h e a b o v e d r i l l i n g t e c h n i c a l d i ffic u l t i e s ， s o me k e y t e c h n i c a l me a s le s we r e u s e d ， s u c h a s o r i e n t a t i o n o f s h a l l o w l a r g e w e l l b o r e ， c o n t r o l o f we l l b o r e t r a j e c t o r y , a n t i c o l l i s i o n a n d a v o i d i n g o b s t a c l e a n d o p t i mi z a t i o n o f d r i l l i n g fl u i d ． Al l t h e 2 0 we l l s a r e u p t o t h e d e s i g n r e q u i r e me n t s ； t h e d e v i a t e d we l l s we r e s u c c e s s f u l i n o n e t i me o r i e n t a t i o n a n d t a r g e t h i t r a t e wa s 1 0 0 ％ ． T h e t e c h n o l o g y i s v e r y e ffe c t i v e a n d p r o v i d e s e x p e r i e n c e s f o r o v e r a l l d e v e l o p me n t o f o f f s h o r e r e s e r v o i r s b y l o n g r e a c h c l u s t e r we l l g r o u p s ． Ke y wo r d s K e n d o n g B l o c k l 2 ； p r o d u c e o ff s h o r e o i 1 f r o m o n s h o r e ； l o n g r e a c h we l l s ； c l u s t e r w e l l s ； a n t i c o l l i s i o n ； t r a j e c t o r y c o n t r o l ； l a r g e we l l b o r e o r i e n t a t i o n 垦东 1 2块位 于新滩 油 田东 部 的海 陆过 渡带 ， 主要位 于水深 0 - 6 1T I 的海域 内， 构造位于垦东 凸起 东部斜坡带 ， 发育有明化镇组 和馆 陶组 2套含 油层 系。为完善垦东 1 2 3井 区产 能建设 方案 ， 在 3号 岛 的基础上扩建 4号人工 岛， 设计 2 0口井 ， 动用储量 2 7 3 ． 71 0 t ， 新 建 产能 新 井4 ． 7 21 0 t ， 2 0 1 0年 下半年进入整体开发方案实施阶段， 实际完成定向 井 1 3口、 水平井 7口。 1 地质工程概况 垦东 1 2区块构造形态较为简单 ， 上第三系构造 形态继承 了前第三系潜 山顶 面南高北低 的趋势 ， 整 体呈现南高北低的格局。受垦东 1 2 断层控制， 该区 块为一反 向屋脊式构造 ， 地层 向北逐 渐向桩东 凹陷 倾伏 ， 地层较平缓 ， 地层倾角 3 - 6 。 。区块 内的岩石类 型以岩屑质长石砂岩为主 ， 矿物颗粒磨 圆度较差 ， 多 为次棱角状 ， 分选 中等 ， 颗粒 问以泥质胶结为主 ， 胶 结类型多为接触式。油藏类型为偏高温常压 、 高孑 L 高渗、 岩性构造、 常规稠油油藏。 4号岛 2 0口井采用 2排设计 ， 排 间距 5 m， 每排 1 0口井 ， 井 间距 2 1 T I 。井身结构分为 3 种 1 导眼 l 5 m， 一 开 0 3 4 6 ． 1 mm井 眼 02 7 3 ． 1 mi n套 管 ；二 开 作者简介刘永亮， 1 9 8 1 年生。2 0 0 8 年毕业于西安石油大学油气井工程专业， 获硕士学位， 现从事钻井技术研 究及定向技术服务工作 工程师。电话 1 3 5 6 1 0 5 3 3 5 0 。E ma i l l i u y o n g l i a n g ． s l y t s i n o p e c ．c o rn。 刘永亮垦 东 1 2区块 4号岛丛式井钻井技术 2 5 O 2 4 1 ． 3 m i l l 井眼 O1 7 7 ． 8 mi r l 套管 ； 2 导眼 1 5 m， 一 开 0 4 4 0 ． 5 1 T i m 井 眼 03 3 9 ． 7 r n n l 套 管 ， 二 开 O3 1 1 ． 2 ml n井 眼 0 2 4 4 ． 5 mi n套 管 ， 三 开 O 2 1 5 ． 9 i i l i n井 眼 O1 3 9 ． 7 mr n套管 ； 3 导眼 1 5 m， 一开 06 6 0 ．4 1T l r n井 眼 0 5 0 8 ． 0 mi n套管 ， 二开 0 3 4 6 ． 1 ra i n井眼 2 7 3 ． 1 m m套管 ， 三开 O 2 4 1 _3 to n i 井眼 O1 7 7 ． 8 m ir l 套管 。 轨 道 类 型 3口定 向井 采用 8段 制 剖 面类 型 直一增一稳一增一稳一降一稳一降 ；2口定向井 采用 7段制剖面类型 直一增一稳一增一稳一 降一 稳 ；2口水平井采用 7 段制剖面类型 直一增一稳一 增一稳一增一平 ；2口定 向井采用 6段制剖面类型 直一 增一稳一增一稳一 降 ；1口定 向井 5段制剖 面类型 直一增一稳一 降一稳 ；5口水平井采用 5 段制剖面类 型 直一增一稳一增一平 ；5口定 向井 采用 3段制剖面类型 直一增一稳 。井组设计数据 见表 1 ， 投影图见图 1 。 表 1 垦东 1 2区块 4号岛井组设计数据 制 图 1 4号岛井组投影图 2 钻井技术难点 1 井组一 开井眼尺寸大 ， 造斜点浅 ， 且位于 平原组 ， 地层极软， 同时为满足无线信号的正常传输 和井下安全又必须达到一定的排量 ， 井眼扩大率大 ， 定 向时动力钻具 的实 际造斜率很低 ， 无线 随钻测量 仪器易受到邻井磁干扰 ， 导致测量方位存在一定偏 差 ， 进一步加大了浅层定 向的难度 。 2 井组 多为三维 四段至六段制大位移井或水 平井 ， 有 1 7口井 的井斜角超过 7 0 。 、 水平 位移超过 1 0 0 0m 其 中 4口井超过 2 0 0 0m ， 靶区半径小 1 0 m 且为双靶甚至三靶 ， 最大位垂比达到 2 ． 1 6 ， 加之地 层软硬交替 ， 定 向钻进时造斜率不稳定 ， 复合钻进时 井斜方位波动大 ， 轨迹控制难度大。 3 随着钻井技术水平的 日益提高， 钻井所能探 及 的区域半径 日益增大 ， 在地面条件与地 下条件受 限的情况下 ， 密集 型丛式井组渐渐成为主要的丛式 井组开发方式 J 。由于井网密集 ， 井眼轨迹交错多 、 易相碰 ， 防碰绕障的难度很大。 4 井组位移大 ， 大斜度裸眼段长 ， 不利于岩屑返 出 J ， 同时在砂质 泥岩 、 泥岩 、 砂 岩地层钻进需要注 意防塌、 防漏、 防卡， 对钻井液性能提出了严格要求。 2 6 石油钻采工艺 2 0 1 4年 9月 第 3 6卷 第 5 期 3 钻井技术措施 3 ． 1 浅层大井眼定向 为 了增加 水平位 移 ， 井组一 开 为主要增斜段 ， 设计造斜率 1 0 ～ 1 5 。 ／ 1 0 0 m， 需要将井斜角增至 5 0 。 ， 在井眼大 、 地层软 、 防碰难度大的多种条件 限制 下， 一开施工能否J u , N完成至关重要 J。如若一口 井不能按设计一次性成功定 向， 则其他相邻井及后 续施工井 的造斜点都得相应下调压低 ， 整个井组剖 面和井斜角都得相应 改变 ， 这是工程施工 中的一个 突出难点。 为了严格按照工程设计轨道钻进 ， 保证一开大 井 眼定向成功 ， 选用 1 ． 7 5 。 动力钻具 扶 正块尺寸相 对井眼小 3 mm 。开始定向时采用单泵 2 5 ～ 3 3 L ／ s 整柱连续定向， 定 向完成后不划眼直接接立柱 ， 并利 用这段时间测斜 ， 接好立柱后开泵并发送测斜数据 目的是减少一次停开泵， 缩短井底冲刷时间 。井斜 角增至 5 。 左右时恢复正常排量 3 3 ～ 5 8 L ／ s 钻进 ， 同 时根据定向效果确定是否划眼。对于造斜点特别浅 5 0 m 、 邻井套管磁干扰强的井 ， 在井 口将动力钻具 工具面摆至定 向方位 ， 下钻到底直接定向。 3 ． 2井眼轨迹控制 井组 多为三维大位移井或水平井 ， 井身结构复 杂 ， 井斜方位 变化大 ， 转 盘扭矩和钻具摩阻大 ， 地层 软硬交错、 造斜率不稳定 ， 轨迹控制困难。主要采取 了如下措施 。 1 表层 直井段 采用塔式钻具组合 ， 优选排量 ， 小钻压 、 低转速 ， 确保井 眼打直 ， 避免表层井眼互窜 现象。 2 造斜段在满足井眼轨迹控制需要前提下 ， 尽 量控制不要出现较大 的狗腿 ， 保证井眼轨迹 圆滑 ， 有 利于后期作业的J I ． N进行。 尽量简化下部钻具组合， 减小井下钻具 风险系数 。合理优化 钻具组合 ， 多复 合钻进 ， 少滑动钻进 ， 提高钻井效率。同时， 整个井 组采用相 同的钻具组合模式 ， 进一步提高施工效率。 井组斜井段井眼尺寸有 3口井采用 03 1 1 ． 2 mm 0 2 1 5 ． 9 mm， 其 他 井 均 为 03 4 6 ． 1 mm O2 4 1 _ 3 1 T n T I 。 浅层增斜段选用钻具组合 牙轮钻头 1 ． 7 5 。 动力钻 具 无 磁钻 铤 MWD加重钻 杆 斜坡 钻杆。稳 斜调整段选用钻具组合牙轮钻头 1 ．5 。 动力钻具 无磁承压钻杆 MwD斜坡钻杆 加重钻杆 斜 坡钻杆 。 3 目标油层之上有多套小油层 ， 定 向过程 中尽 量保证轨迹位移超前 ， 防止钻遇小油层段时井斜下 降过快 、 加大后期轨迹控制难度 。 4 地层软硬交错 ， 复合钻进时井斜方位变化规 律不稳定 ， 靶点 附近尤其要注意。钻进过程 中加强 测斜 ， 及时调整 ， 保证 中靶质量 。 5 每钻进 2 0 0 ～ 3 0 0 m进行 1 次短起下 ， 保证井 下安全 ， 防止复杂情况发生。 3 ． 3防碰绕障 4号 岛 2 0口井 为海油陆采大位移丛式井组 ， 造 斜点井深相近， 井 眼方位差别不大 ， 做好 防碰是整个 井组顺利施工的关键 。 1 整个井组直井段采用相同的钻具组合和钻进 参数 ， 既可 防碰 ， 又可适 当增大钻压 ， 提高钻速和钻 井效率 。 2 定 向过程 中严格控制造斜率和井 眼垂深 ， 造 斜点相近的井通 过预定 向以 1 0 o ／ 1 0 0 m造斜率 与 防碰井 的方位错开 ， 然后再 以 1 5 ～ 2 0 。 ／ 1 0 0 m 的造斜率增斜扭 方位 中靶 ， 进行 三维 防碰。 同一井 段采用 相 同的无线 随钻测量仪 器 ， 保证 误差一致 。 根据实钻测斜结果计算校正剖面并进行邻井 的防碰 扫描， 以此绘制局部放大的防碰图 ， 指导防碰绕障。 3 由于井眼密度大 ， 随着完钻井数量的增加 ， 后 续井的施工难度不断增大 。施工中加强实钻轨迹与 设计轨道的扫描 ， 保证二者尽量吻合 ， 为后续井的施 工打下基础。 3 ． 4 钻井设备和钻进参数 3 ． 4 ． 1 选用顶驱 系统顶驱钻井系统是降低海上钻 井综合成本的一种有效途径 ， 是提高生产效率 、 保 障 安全生产 的重要手段。选用顶驱系统作业 的优势 具有倒划眼能力 ， 能有效避免卡钻的风险；采用立 柱钻进 ， 节省接单根 的时间 ；钻具接头上扣扭矩准 确 ， 有助于延长钻具使用时间 。 3 ．4 ．2 优化钻井参数钻井参数优选是优质高效控 制井 眼轨迹 的重要措施之一。新滩油 田垦东 l 2区 块 4号岛井组钻遇 的地层多为泥岩 、 砂岩和粉砂岩 ， 地层软 、 可钻性强 ， 有利于喷射钻井技术 的应用 。在 钻井设备能够满足 的前提下采用高排量 、 高转速 、 大 钻压 ， 充分发挥喷射钻井效率 ， 提高钻井速度 J 。定 向钻进 时， 尽 量控制加在钻头上 的真实钻压处 于钻 头和螺杆钻具 的额定范 围内， 充分发挥钻头和螺杆 的最大性能 ， 提高钻井时效。施工 中钻头选 用 O1 6 mm 3个的喷嘴组合 ， 泵排量 3 3 ～ 5 8 L ／ s ， 一开钻压 4 0 - 1 0 0 k N， 二开钻压 1 0 0 k N 以上 ， 提速效果较好。 3 ． 5 钻井液体系 1 直井段回收使用同台老浆开钻， 调整钻井 液流变性 ， 满 足井下携岩要求 。充分使 用钻井液净 化设 备清 除钻 屑和 多余 的黏土 ， 保 持钻井 液低黏 、 刘永亮 垦东 1 2区块 4号岛丛式井钻 井技术 2 7 低切。 2 斜井段采用海水聚合物钻井液体系 ， 钻进过 程 中以 P AM 胶液维护钻井液性能 ， 保持钻井液黏度 在 4 5 ～ 5 5 S， 降低钻井液滤失量 ， 改善滤饼质量 ， 保证 钻井液 的润滑性能。定期 补充降失水剂 和润滑剂 ， 确保钻井液性能稳定和井下安全 。 3 进油层前及时转化为海水甲甙钻井液体系， 密度尽量使用设计下限值， 保持近平衡钻井， 提高保 护油层能力 。 4 施 工效果 通过采取上述合 理的技术措施 ， 新滩油 田 4号 岛 2 0口井浅地层大尺寸井 眼定向一次取得成功 ， 井 组平均机械钻速达到 2 8 m／ h ， 创 出了造斜点浅 、 井斜 角大 、 水平位移大 和位垂 比大等多项滩海钻井技术 新指标 。其 中 l 3口定 向井最 大井斜角均超过 5 5 。 6 0 。～ 7 0 。2口， 7 0 。～ 8 0 。6口， 8 0 。 以上 4口 ， 最大井 斜 角 8 3 ． 5 O 。 ， 2 0口井位移 均超 过 9 0 0 m 9 0 0 ～ 1 0 0 0 1T I 2口， 1 0 0 0 ～ 2 0 0 0 1 T I 1 4口， 2 0 0 0 m 以上 4口 ， 最 大位移 2 3 8 9 ． 7 7 m， 最大位垂 比 2 ． 1 6 。 5 结论 1 优化浅层大井 眼定向施工 ， 认真做好防碰扫 描及预防工作 ， 是防止与邻井相碰的有效措施。 2 地层与井身结构复杂， 精细地轨迹控制是保 证井眼规则 圆滑的重要环节 。 3 充分利用顶驱系统及合理 的钻进参数是提高 钻井速度 、 避免复杂情况发生的保证 。 4 优选无毒 的钻井液体系既保障了井下安全又 有利于环境保护。 参考文献 [ 1 ] 杨宝真 ． 垦东1 2 平台丛式井组钻井技术难点与对 J j _ 油气地质与采收率， 2 0 0 8 ， 1 5 4 9 1 9 3 ． [ 2] 刘晓燕 ． 丛式井组总体防碰与钻井顺序优化技术及应 用 [ J ]． 石油钻采工艺， 2 0 1 2 ， 3 4 2 9 - 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