吉木萨尔凹陷致密油大井丛“工厂化”水平井钻井技术.pdf

第3 6 卷第3 期 2 0 1 5 年6 月 新疆石油地质 XI NJ I ANG P E T ROL EUM GEOL OG Y Vo1 ． 36． No ． 3 J u n ． 2 01 5 文章编号 1 0 0 1 3 8 7 3 2 0 1 5 0 3 0 3 3 4 0 4 D O I 1 0 ． 7 6 5 7 ／ X J P G 2 0 1 5 0 3 1 7 吉木萨尔凹陷致密油大井丛“ 工厂化 ’ ’ 水平 井钻井技术 文 乾 彬 ， 杨 虎 ， 孙维国 a ， 陈 伟峰 ， 张 -7 中国石油 新疆油田分公司 a ． 工程技术研究院； b ． 重油开发公司， 新疆 克拉玛依 8 3 4 0 0 0 摘要 国外致密油开发经验表明， 适宜的工程技术与“ 工厂化” 作业模式的有机结合是实现其经济高效开发的重要 手段。针对准噶尔盆地吉木萨尔凹陷致密油特点， 开展大井丛“ 工厂化” 水平井钻井试验 一个钻井平台部署1 2口水 平井， 水平段延伸方向与最小主应力方向平行， 相邻水平段间距3 0 0 m， 水平段长1 3 0 0m和1 8 0 0m； 采用批量化钻井 作业模式， 每部钻机实施3口井； 采用五段制三维水平井轨迹设计方法， 应用螺杆定向工具与旋转导向工具配合的 轨迹控制方式， 实现轨迹精细控制； 优化井口间距， 通过液压推动滑轨实现钻机井间快速搬迁 ； 建立集中处理站， 实现钻井液统一处理和集中维护， 提高钻井液重复利用率。试验表明， “ 工厂化” 钻井平均机械钻速达到9 ． 1 9m ／ h ， 较 常规钻井提高5 ． 8 7 ％； 平均钻井工期6 4 ． 8 8 d ， 较常规钻井缩短 1 9 ． 6 5 ％； 钻井液重复利用率达到2 8 ％． 降低成本增加效 益成果 显著。 关键词 准噶尔盆地； 吉木萨尔凹陷； 致密油； 丛式水平井； “ 工厂化” 钻井； 低成本开发 中图分类号 T E 2 2 文献标识码 A Fa c t o r y - Li k e Dr i l l i n g Te c h n o l o g y o f Cl u s t e r Ho r i z o n t a l W e U s f o r Ti g h t Oi l De v e l o p me n t i n J i mu s a e r S a g ， J u n g g a r Ba s i n WE N Q i a n b i n ， YA N G Hu ， S U N We i g u o ， C HE N We i f e n g ， Z H A N G N i n g P e t r o C h i n a X i i a n g O i l f i e l d C o m p a n y ， a ． R e s e a r c h I n s t i t u t e o f E n g i n e e ri n g T e c h n o l o g y ； b ． H e a v y O i l P r o d u c t i o n C o m p a n y ， K a r a ma y ， X i i a n g 8 3 4 0 0 0 ， C h i n a Ab s t r a c t T h e p r a c t i c a l e x p e ri e n c e s o f t i g h t o i l d e v e l o p me n t a b r o a d i n d i c a t e t h a t t h e c o mb i n a t i o n o f p r o p e r e n g i n e e r i n g t e c h n o l o g i e s w i t h f a c t o r y l i k e o p e r a t i o n p a t t e r n i s a n i mp o r t a n t t o o l f o r e c o n o mi c a n d e ffi c i e n t p r o d u c t i o n o f t i g h t o i l s ． B a s e d o n t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f t i g h t o i l i n J i mu s a r s a g o f J u n g g a r b a s i n ， t h i s p a p e r r e c o mme n d e d a f a c t o ry- l i k e d r i l l i n g t e s t o f c l u s t e r h o r i z o n t a l w e l l s a s f o l l o w s 1 1 2 w e l l s i n a d r i l l i n g p a d we r e a r r a n g e d ， t h e h o r i z o n t a l s e c t i o n e x t e n s i o n s p a r a l l e l e d t o t h e mi n i mu m p r i n c i p a l s t r e s s o rie n t a t i o n ，a n d t h e d i s t a n c e b e t w e e n a d j a c e n t s e c t i o n s w a s 3 0 0 m． w i t h t h e h o ri z o n t a l s e c t i o n l e n g t h s o f 1 3 0 0 m a n d 1 8 0 0 m b a t c h i n g d r i l l i n g o p e r a t i o n p a t t e r n w a s a d o p t e d ， w i t h 3 - w e l l d r i l l i n g f o r e a c h o f r i g ； 2 fi v e s e c t i o n p r o fi l e w a s u s e d fo r t h r e e d i m e n s i o n a l h o r i z o n t a l w e l l i n t r a c k d e s i g n ， r e a l i z i n g t h e fi n e t r a c k c o n t r o l b y c o mb i n a t i o n o f s c r e w r o d d i r e c t i o n a l t o o l w i t h r o t a r y s t e e r i n g d r i l l i n g t o o l ； 3 t h e o p t i mi z a t i o n o f w e l l h e a d s p a c i n g i s 13 1 n b y h y d r a u l i c d r i v e s l i d e r a i l fo r q u i c k r i g mo v i n g ； 4 c o n s t r u c t i n g c e n t r a l t r e a t m e n t s t a t i o n t o ma i n t a i n o r t r e a t d r i l l i n g fl u i d for i n c r e a s e o f r e p e a t i n g u t i l i z a t i o n f a c t o r o f d r i l l i n g fl u i d ． Ca s e s t u d y s h o ws t h a t t h e a v e r a g e r a t e o f p e n e t r a t i o n o f f a c t o r y - l i k e d r i l l i n g c a n r e a c h 9 ． 1 9 m／ h ， i n c r e a s e d b y 5 ． 8 7 ％ c o mp a r e d wi t h c o n v e n t i o n a l d r i l l i n g ； t h e a v e r a g e d r i l l i n g c y c l e i s 6 4 ． 8 8 d a y s ， s h o e n e d b y 1 9 ． 6 5 ％ ； t h e r e p e a t i n g u t i l i z a t i o n f a c t o r o f d ri l l i n g flu i d r e a c h e s 2 8 ％ ． He n c e u s i n g t h i s d r i l l i n g t e c h n o l o g y c a n e f f e c t i v e l y r e d u c e t h e c o s t ， i mp r o v e e f f i c i e n c y a n d ／ o r b e n e fi t ． Ke y Wo r d s J u n g g a r b a s i n ； J i mu s a r s a g ； t i g h t o i l ； c l u s t e r h o r i z o n t a l we l l ； f a c t o r y l i k e d r i l l i n g ； l o w-c o s t d e v e l o p me n t 2 0 1 2 年 ， 准噶尔盆地吉木萨尔凹陷中二叠统芦 草沟组致密油勘探获得重大突破 ， 这套油层在整个凹 陷内均有分布， 在地震剖面上呈现出上、 下2 个“ 甜点 体” ， 其最大厚度达 6 5 I n ， 面积 1 2 7 8 k In ， 井控资源量 1 0 ． 1 8 x 1 0 t ， 具有 巨大 的勘探 开发潜力 ～ l 。上 “ 甜点 体” 平均孔隙度 1 0 ．9 9 ％， 平均渗透率0 ．0 1 2 m D ； 下 “ 甜 点体” 平均孔隙度 1 1 ．6 2 ％， 平均渗透率0 ．0 1 m D ， 均属 于典型的致密油。国外成功开发经验表明， 适宜的工 程技术与“ 工厂化” 作业模式的有机结合是实现致密 油开发的有效手段。本文借鉴国外致密油成功开发 经验 ， 结合研 究区致密油特点 ， 提 出了大井丛 “ 工厂 化” 水平井开发模式 ， 设计并试验了一个钻井平 台钻 1 2口水平井 的“ 工厂化” 批 量钻井 作业模 式 ， 技术经 济效果显著， 这对进一步提高我国致密油开发技术水 平具有重要指导意义 。 1 大井丛“ 工厂化” 钻井模式及技术方案 所谓“ 工厂化” 钻完井 ， 是在 同一个地区集 中布置 收稿 日期 2 0 1 5 0 1 1 3 修订 日期 2 0 1 5 0 3 1 0 基金项 目 中石油 “ 新疆 大庆 ” 重大专项 2 0 1 2 E 一 3 1 1 3 作者简介 文乾彬 1 9 8 l 一 ， 男， 四川南充人， T程师， 硕士， 钻井工艺技术， T e 1 1 3 8 9 9 5 8 3 1 0 5 E ma i l w e n q i a l 1 } i n p e t r 1 c h i n a ． t o m㈦1 ． 第3 6 卷第 3 期 文乾彬， 等 吉木萨尔凹陷致密油大井丛“ 工厂化” 水平井钻井技术 3 3 7 表4 “ 工厂化” 平台6口水平井实钻轨迹控制指标 表5 “ 工厂化” 试验平台单部钻机较常规钻机节约工期统计 时间和接甩钻具时间 ， 单部钻机累计节约工期 2 4 d ． 6口井各开次依次作业， 便于钻井液统一处理和 维护， 提高了钻井液重复利用率。试验平台6 口井完 井后重复利用钻井液量达 1 4 0 0 m ， 重复利用率高达 2 8 ％． 此外， 常规钻井1 2 口井井场面积要求8 ． 1 1 0 m ， 而大井丛 “ 工厂化” 钻井平台面积 3 ． 4 2 x 1 0 1 1 3 ． ， 相 当于 常规 5 口井的井场面积， 同时降低了生活区占地面积 和重复钻井液池挖掘工作量， 极大地减小了对环境污 染和破坏。 4 结论和认识 1 根据试验区致密油储集层特点 ， 从井网部 署 、 平台和井 口布置设计、 井眼轨迹优化、 井身结构设 计、 钻机快速移动、 批量钻井作业流程设计以及钻井 重复利用等方面开展大井丛“ 工厂化” 钻井作业技术 攻关 ， 并通过 6口水平井井组现场试验 ， 获得 重大突 破， 初步形成了大井丛“ 工厂化” 钻井作业配套技术， 为进一步扩大试验奠定了基础。 2 “ 工厂化” 钻井作业有效降低了钻井辅助及 完井 时间 ， 最大限度减少钻机的非进尺工作 时间， 节 约了设备动复原费用， 提高了钻机整体作业效率和钻 井液重复利用率， 大幅度降低了钻井综合成本 ， 是实 现致密油开发的有效途径。 3 吉木萨尔凹陷致密油大井丛“ 工厂化” 钻井 模式及配套技术尚不够完善， 与国外同类型致密油开 发相比， 在标准化、 信息化、 自动化及流水线作业等方 面还有较大差距 ， 有待进一步试验攻关。 参考文献 [ 1 ] 林隆栋 ， 单江， 罗建玲． 准噶尔盆地东部油气勘探新启示[ J ] 新疆石油地质 ， 2 0 1 2 ， 3 3 6 6 4 0 6 4 2 ． L i n L o n g d o n g ， S h a n J i a n g ， L u o J i a n l i n g ． N e w i n s i g h t s f r o m p e t r o l e u m e x p l o r a t i o n i n e a s t e r n J u n g g a r b a s i n[ J J ． Xi n j i a n g P e t r o l e u m G e o l o - g Y ， 2 0 1 2 ， 3 3 6 6 4 0 - 6 4 2 ． [ 2 ] 匡立春， 唐勇， 雷德文， 等． 准噶尔盆地二叠系咸化湖相云质岩 致密油形成条件与勘探潜力[ J ] ． 石油勘探与开发， 2 0 1 2 ， 3 9 6 6 5 7 6 6 6． 1 Ku a n g Li c h u n， Ta n g Yo n g ， L e i De we n， e t a 1 ．Fo r ma t i o n c o n d i t i o ns a n d e p l o r a t i o n p o t e n t i a l o f t i g h t o i l i n t h e P e r mi a n s a l i n e l a c u s t r i n e d o l o m i t i c r o c k ， J u n g g a r b a s i n ， N W C h i n a [ J ] ． P e t r o l e u m E x p l o r a t i o n a n d D e v e l o p me n t ， 2 0 1 2 ， 3 9 6 6 5 7 6 6 6 ． [ 3 ] 刘社明， 张明禄， 陈志勇， 等． 苏里格南合作工厂化钻完井作业实 践[ J 3 ． 天然气工业， 2 0 1 3 ， 3 3 8 6 4 6 9 ． L i u S h e mi n g， Zh a n g Mi n g l u， Ch e n Z h i y o n g， e t a 1 ．F a c t o r y l i k e d ril l i n g a n d c o mp l e t i o n p r a c t i c e s i n th e j o i n t g a s d e v e l o p me n t z o n e o f t h e S o u t h S u l i g e p r o j e e t [ J ] ．N a t u r a l Ga s I n d u s t r y ， 2 0 1 3 ， 3 3 8 6 4 - 6 9． [ 4 ] C o d e s a l P A， S a l g a d o L ． R e a l t i m e f a c t o r y d ri l l i n g i n Me x i c o a n e w a p p r o a c h t o w e l l c o n s t r u c t i o n i n ma t u r e f i e l d s l R J ． S P E 1 5 0 4 7 0 ， 2 01 2 ． 1 5 J 0 l o f Hu mme s ， P a u l B o n d， A n t h o n y J o n e s ， e t a 1 ．U s i n g a d v a n c e d d r i l l i n g t e c h n o l o g y t o e n a b l e we l l f a c t o r c o n c e p t i n Ma r c e l l u s s hale [ R1 ． S P E 1 5 1 4 6 6， 2 0 1 2 ． [ 6 ] J i a n Yu ， R o n g Hu i y a n ， X i n Qu n y e ， e t a 1 ． A n e w i n t e g r a t e d d ri l l i n g a n d f r a c t u rin g s o l u t i o n f o r t i g h t o i l e x p l o r a t i o n a c a s e s t u d y f r o m c e n t r a l C h i n a [ R ] ． S P E 1 6 6 7 6 2 ， 2 0 1 3 ． [ 7 ] 张金成， 孙连忠， 王甲昌， 等． “ 井工厂” 技术在我国非常规油气开 发中的应用[ J ] ． 石油钻探技术， 2 0 1 4 ， 4 2 1 2 1 2 5 ． Z h a n g J i n c h e n g ， S u n L i a n z h o n g ， Wa n g J i a c h a n g ， e t a 1 ． A p p l i c a t i o n o f mu l t i we l l p a d i n u n c o n v e n t i o n al o i l a n d g a s d e v e l o p me n t i n Ch i n a [ J ] ． P e t r o l e u mD r i l l i n g T e c h n i q u e s ， 2 0 1 4， 4 2 1 2 1 - 2 5 ， [ 8 ] 王敏生， 光新军． 页岩气“ 井工厂” 开发关键技术[ J ] _钻采工艺 ， 2 0 1 3 ． 3 6 5 1 - 4 ． Wa n g Mi n s h e n g ， G u a n g X i n j u n ． K e y t e c h n o l o g i e s o f s h ale g a s d e v e l o p me n t b y“ w e l l f a c t o ry” ] ． Dri l l i n g P r o d u c t i o n T e c h n o l o g y ， 2 0 1 3 ， 3 6 5 1 4 ． [ 9 ] 蒋建伟， 邓毅 ， 屈刚， 等． 吉木萨尔凹陷二叠系致密油藏优快 钻井技术 [ J ] ． 新疆石 油地质 ， 2 0 1 3 ， 3 4 5 5 8 8 5 9 0 ． J i a n g J i a n w e i ， D e n g Y i ， Qu Ga n g ， e t a 1 ． O p t i mi z e d a n d f a s t d ril l i n g t e c h n o l o gy f o r t i g h t o i l r e s e r v o i r o f P e rm i a n i n J i ms a r s a g i n J u n g g a r b a s i n [ J ] ， X i n j i a n g P e t r o l e u m Ge o l o gy ， 2 0 1 3 ， 3 4 5 5 8 8 - 5 9 0 ． [ 1 0 ] 郭元恒， 何世明， 刘忠飞， 等． 长水平段水平井钻井技术难点分 析及对策[ J ] ． 石油钻采工艺， 2 0 1 3 ， 3 5 1 1 4 1 8 ． Gu o Yu a n h e n g ，He S h i mi n g， L i u Zh o n g f e i ， e t a 1 ．Diffi c u l t i e s a n d c o u n t e rm e a s ur e s for d r i l l i n g l o n g l a t e r a l - s e c t i o n h o riz o n t a l we l l s [ J ] ． Oi l D ri l l i n g＆P r o d u c t i o nT e c h n o l o g y ， 2 0 1 3 ， 3 5 1 1 4 - 1 8 ． [ 1 1 ] 文乾彬， 杨虎， 石建刚， 等． 昌吉油田致密油长位移丛式水平 井钻井技术[ J ] ． 新疆石油地质 ， 2 0 1 4 ， 3 5 4 3 5 6 3 6 0 ． We n Q i a n b i n ， Y a n g Hu ， S h i J i a n g a n g ， e t a 1 ． D ri l l i n g t e c h n o l o gy o f l a r g e d i s p l a c e d c l u s t e r h o ri z o n t al w e l l f o r C h a n g j i o i l fi e l d t i g h t o i l i n J u n g g a r b a s i n [ J 3 ． X i n j i a n g P e t rol e u m G e o l o g y ， 2 0 1 4 ， 3 5 4 3 5 6 - 3 6 0．