哈德油田水平井综合提速研究与运用_张海忠.pdf

2020年第12期西部探矿工程 * 收稿日期 2020-04-01修回日期 2020-04-08 第一作者简介 张海忠1986-， 男 （汉族） ， 甘肃民勤人， 工程师， 现从事钻井工程技术、 钻井施工工艺等方面的研究和管理工作。 哈德油田水平井综合提速研究与运用 张海忠*， 王军， 赵国浩， 范乘浪， 饶泉猛 （中石油西部钻探国际工程公司， 新疆 乌鲁木齐 830026） 摘要 水平井技术是定向井、 水平井、 侧钻井技术等基础上发展起来的一种综合钻井技术。该技术在哈 德油田经过两年初始的尝试性开发， 逐渐转入正常成熟性开发模式， 该技术在哈德油田成功应用， 为哈德 油田提产稳产提供了新的增产模式。通过之前在三个不同区块进行的钻井及完井工艺的施工， 安全高效 地在复杂油层段完成全部钻探作业， 给哈德油田日后油田开发的生产转型提供了非常重要的依据。 关键词 水平井； 综合提速； 增产 中图分类号 TE243 文献标识码 A 文章编号 1004-5716202012-0073-04 1哈德油田背景 哈德油田位于哈萨克斯坦南图尔盖盆地南端的阿雷 斯库姆凹陷上， 属于加里东期和海西期褶皱带结合部， 地 理上处于乌拉尔天山缝合线转折端剪切带， 该盆地具 有断坳地质构造。油田的主要层系为侏罗系和白垩系砂 岩， 油层深1600～1800m， 孔隙度在18～25范围， 渗透 率在75～1320mD范围， 主力层属高孔特高渗， 其它层属 中孔中渗或中孔低渗， 原油为轻质、 低密度、 低粘度、 低含 硫、 中高含蜡型优质原油。1994年哈德油田第一口发现 井AKS-1井在下白垩统下达乌尔组M-Ⅱ层获得工业 气流， 从而开始了哈德油田的勘探， 随着日后逐渐扩大勘 探， 该油田形成了AKS、 AKC、 NLY三大区块的开发布 局， 区域内油层活跃， 孔隙通道畅通， 原油产量最高达到 330104t/a， 前期开发尤其在NLY区块多为自喷井， 但是 随着近年开发力度加大， 地层亏空严重， 油水比大， 产量 呈下降趋势， 目前该油田已进入保产开发以及井网优化 配置阶段， 需要对前期产能低、 布井不合理的井位进行二 次开发， 改善油藏开采效率， 提高口井产能。针对该区块 水平井新的需求， 结合国外以及国内从事该类井钻探经 验， 在哈德油田区块开展试验性钻探施工， 施工中加强施 工措施优化， 形成符合该区块特点的配套技术方案， 以期 达到业主的施工愿望和施工要求。 2井况概要 哈德油田1999年5月投入开发， 早期油井数较少， 产量较低， 2007年12月开始大规模开发， 油井数逐渐 增多， 步入上产阶段； 该层随着含水的上升， 地层压力 的下降导致高产稳产期较短。目前的水平井开发主要 部署在阿克沙布拉克区块。 AKS-454井和AKS-455井是哈德油田公司在阿 克莎布拉克区块的两口新钻水平井， 这两口井所处区块 地层岩性及压力系统已基本清楚， 根据该区直井钻井成 功经验， 并满足近平衡压力钻井技术要求， 对储层进行水 平井施工， 以达到增储上产的目的。两口井为四开结构， 开发主力层均在U-3层， 垂深1816～1826m， 均筛管悬挂 完井。AK S-457井是一口三开水平井， 开发主力层均 在M-2层， 垂深1618～1627m， 套管双级固井射孔完井。 3主要完成的研究工作 3.1施工难点分析 结合地层组合情况以及原井调研， 该区块水平井 钻井难点交集， 主要表现在以下几点 （1） 井身结构设计不合理。前期施工井二开中完 均在750m， 上层套管封隔砾石易塌层不完全， 定向施 工风险大。 （2） 大曲率增斜慢。增斜段1100～2000m地层岩 性变化大， 定向钻具结构和井眼轨迹匹配要求高。 （3） 目的层渗透性高， 易发生漏失， 水平段施工定 向、 堵漏同时完成难度大。AKS-450井恶性漏失不能 完成全部水平段施工。 （4） 测井仪器及施工工序复杂， 对设备等要求高， 井下风险大； AKS-450井发生仪器卡钻， 穿心打捞。 AKC-77井变换钻具测井。 （5） 长裸眼段双级固井第一次施工， 施工难度高。 73 2020年第12期西部探矿工程 3.2工作内容分解 （1） 地层资料分析。哈德油田阿克沙区块各井地 质构造和地质分层基本相同， 岩性描述见表1。 由以上地质分层表可以看出， 在井深750m地层均 属于泥岩、 砂岩夹杂砾石， 泥岩的防缩径卡钻和砾石层 的不稳定坍塌是影响下步施工的关键因素。 地 层 第三系 白 垩 系 K2t-sn K12a13-c K12a12 K12nc2 K1nc1 K1nc1ar 底深 （m） 95 445 589 775 858 950 1000 岩性描述 砂与泥岩互层， 砂砾岩夹泥岩 灰绿色泥岩夹小段砂岩粉砂岩 灰色、 棕红色泥岩互层 泥岩、 砂岩夹杂砾石 泥岩 砂岩夹泥岩 棕红色泥岩灰色泥岩、 砂岩、 砾岩 钻井预防 防塌、 防漏、 防喷 （盐水层） 防塌、 防漏 防塌、 防漏 防缩径卡钻， 防塌 防缩径卡钻 防卡钻、 防喷 （高压盐水层） 防缩径卡钻 表1哈德油田阿克沙区块地质分层表 （2） 随钻录井信息和井径对比。通过对已开发井 在该层段的综合录井信息和井径的数据调研， 协商油 田公司重新对该区块的井身结构做出调整， 以满足后 续各步施工安全高效进行 （见图1） 。 图1完成井不同井段井径对比图 （3） 增斜段施工研究。对已钻井进行分段数据研 究， 定向段施工不论是井眼轨迹的精确控制、 定向施工 的高效完成、 还有对后续施工中长时间、 长距离裸眼段 内施工成为水平井施工综合提速的关键 （见表2） 。 （4） 定向段钻具结构优化。定向段 “单一” 结构改 变为“近扶” 结构， 并将原来的大扶正器 （螺旋段长 0.79m） 改变为小扶正器 （螺旋段长0.34m） ， 保证有效 增斜的同时， 降低施工风险， 提高机械钻速。 （5） 水平段钻具结构优化。水平段在易漏层穿行， 通过旁通阀的使用， 能够在出现较大漏失时， 不起钻情 况下打开旁通注入堵漏浆堵漏， 不但保证施工的连续 性， 而且减少因起下钻造成的时效浪费， 更能杜绝起下 钻中可能发生的压力抽吸或激动对井况的恶化。 （6） 增强长距离定向水平段钻具结构功能。水平段 施工中第一次使用中子源跟钻检测， 初步实现水平井施 工中钻、 测井同步完成， 这将大大缩短水平井施工周期， 杜绝定向段和水平段测井施工中仪器落井等风险。 （7） 合理化通井钻具结构及施工步骤。完井通井过 程中， 采用逐渐增强钻具刚性的方式通井， 保证井眼轨 迹畅通， 并确定合理的施工顺序、 通井和其他施工步骤。 74 2020年第12期西部探矿工程 目的层水平段地层为砂岩， 可钻性好， 通井中在保 证钻具整体刚性增强的同时， 选用磨鞋代替钻头， 降低 因可能出现的遇阻划眼等施工开出新井眼的风险。 （8） 测井仪器合理选择。对常规传输测井注意事 项的调研 大斜度状态下的对接问题； 长裸眼条件下传 输测井工艺技术问题； 泥浆压差造成湿接头松脱， 通信 中断问题； 安装和拆卸旁通时间段的风险及旁通出套 管后的安全问题； 电缆保护问题。 相比常规电缆传输测井， 无线传输测井的优点有 所有仪器全部丝扣直连； 地面设置启动程序； 随测存储 信息， 仪器出井后统一解析； 连续起、 下钻， 减少传输测 井中复杂操作。 （9） 完井工艺优化。根据去年的不同完井方式优 选， 口井平均完井周期节约35.03 （见表3） 。 年份 2017年 平均 2018年 平均 井号 AKS-451 AKS-452 AKS-453 AKS-454 AKS-455 AKS-457 定向点 （m） 1362 1326 1219 1302.33 1313 1283 1125 1240.33 平均增斜率 [ （） /30m] 3.97 4.41 4.17 4.18 3.38 3.57 3.69 3.55 增斜段长 （m） 648 665 596 636.33 728 727 755 736.67 复合时效 （） 28.93 16.33 27.81 24.36 42.69 39.17 44.10 41.99 增斜段平均机速 （m/h） 5.83 7.37 5.44 6.21 9.19 9.33 7.66 8.73 表2完成井分井段施工数据统计对比表 表3完成井工艺、 产量和周期对比表 井号 AKS-450 AKS-451 AKS-452 AKS-453 口井平均 AKS-454 AKS-455 AKS-457 口井平均 年限 2016 2017 2017 2017 2018 2018 2018 油区 阿克沙 阿克沙 阿克沙 阿克沙 阿克沙 阿克沙 阿克沙 日产量 （m3） 330 296 298 220 286 460 350 未投产 405 完井工艺 筛管悬挂 采油滑套液压膨胀封隔器 采油滑套液压膨胀封隔器 单级全程固井 采油滑套液压膨胀封隔器 采油滑套液压膨胀封隔器 双级固井 完井 （d） 9.73 5.21 5.96 5.02 6.48 3.54 4.67 4.42 4.21 4现场应用情况 4.1成井施工速度统计 由表4可见 通过井身结构的变更， 井眼轨迹的优 化， 钻具结构的匹配， 完井程序的合理选用， 平均机械 钻速提高达48.85， 月速度作为综合提速的关键参考 数据， 提高12.72。 4.2完成井施工周期统计 根据表5统计， 平均钻井周期缩短12.70， 平均建 井周期缩短18.30。 三年的现场施工中， 通过和甲方高层广泛接触交 流， 作业现场的精细施工， 合作单位的密切配合， 到目 前水平井的施工方案已经基本成熟， 作业能力从弱到 强， 由前年探索式的多种水平井钻、 完井开发方式， 已 经形成了成熟的区块确定井型开发方案。实现四开井 40d内完成， 三开井30d内完成的提速目标。 5取得的成果及创新点 5.1优化井身结构， 降低施工风险， 提高综合速度 加深二开中完井深至 850m， 将套管下至纯泥岩 段， 保证完全封隔上部疏松砂砾岩层。 优选定向点， 将定向点从砂泥岩混合层提高井深 75 2020年第12期西部探矿工程 到纯泥岩层， 保证定向初期工具面的稳定性； 增长增斜 井段， 降低增斜段平均增斜率， 保证井眼轨迹平滑， 降 低后期长短拉中的遇阻几率和键槽卡钻等施工风险， 增斜段施工大幅度提高复合时效 （72.37） 和平均机速 （40.58） 。 全井平均机械钻速提高达48.85， 月速度作为综 合提速的关键参考数据， 提高12.72； 平均钻井周期缩 短12.70， 平均建井周期缩短18.30； 实现四开井40d 内完成， 三开井30d内完成的提速目标。 5.2优选定向段和水平易漏井段高效施工钻具结构 定向段选用带小螺旋扶正器的 “近扶” 结构进行高 效定向钻进， 保证施工的安全性， 节约生产周期， 提高 综合时效。水平段施工中， 通过旁通阀的使用， 能够在 出现较大漏失时， 不起钻情况下打开旁通注入堵漏浆 堵漏， 做到安全、 快速施工。 长裸眼段施工中使用中子源跟钻检测， 不但能及 时快速取全地层各类信息， 保证油层的钻遇率， 并将在 后期的水平井施工中逐渐实现钻、 测井同步完成。 5.3优化水平井完井施工程序 选用无线传输测井， 保证施工的连续性， 安全性， 提高一次测井成功率。四开水平井采用尾管悬挂采 油滑套工艺完井模式； 三开水平井使用双级固井方式， 在保证后期投产获得高产油流的同时， 保证完井作业 的安全、 简单、 快捷。 参考文献 [1]靳海鹏,田世澄,李书良.国内外水平井技术新进展[J].内蒙古 石油化工,200922. [2]牛洪波.大牛地气田长水平段井眼轨迹控制方法[J].天然气 工业,2011,3110. [3]荣海波,贺昌华,张建军.新疆南部地区深侧钻短半径水平井 钻井技术[J].石油天然气学报江汉石油学院学报,20096. 表5完成井施工周期统计对比表 年份 2016年 2017年 口井平均 2018年 口井平均 井号 AKS-450 AKS-451 AKS-452 AKS-453 AKS-454 AKS-455 AKS-457 类型 四开 四开 四开 三开 四开 四开 三开 钻井周期 （d） 73.04 42.33 44.54 33.1 39.99 39.67 37.98 27.08 34.91 建井周期 （d） 94.9 49.58 53.87 37.39 46.95 44.34 40.42 30.33 38.36 年份 2016年 2017年 口井平均 2018年 口井平均 井号 AKS-450 AKS-451 AKS-452 AKS-453 AKS-454 AKS-455 AKS-457 类型 四开 四开 四开 三开 四开 四开 三开 平均机速 （m/h） 6.32 6.61 7.18 5.75 6.51 12.02 8.55 8.49 9.69 月速度 （m/台月） 973.06 1863.93 1752.58 2239.58 1952.03 1893.94 2033.96 2673.33 2200.41 表4完成井提速效果数据对比表 76