胜利油田滨17丛式井组优快钻井技术_杨泽宁.pdf

2020年第12期西部探矿工程 * 收稿日期 2020-03-13修回日期 2020-03-13 作者简介 杨泽宁 （1987-） ， 男 （汉族） ， 山东潍坊人， 助理研究员， 现从事特殊工艺井、 复杂结构井现场技术服务和研究工作。 胜利油田滨17丛式井组优快钻井技术 杨泽宁* 中国石化胜利石油工程有限公司钻井工艺研究院， 山东 东营 257017 摘要 滨17丛式井组位于平方王油田中部， 地处滨州市城区内， 邻区地表条件复杂， 分布多个居民 区及旅游风景区， 因此采用大型丛式井组井工厂的模式施工， 减少井场占地的面积， 提高井场使用效 率， 有利于钻井施工及环保工作， 达到降低开发成本的目的。分析滨17井组在布井、 防碰、 轨迹优化 及控制、 钻井液、 管理等方面的问题和总结施工经验， 并进行系统化的分析研究。这对以后大型丛式 井组的施工具有很好的借鉴意义， 能够为后续井钻井的提速提效、 减少井下复杂情况的发生提供可 靠方法。因此， 研究总结滨17大型丛式井组优快钻井技术具有重要意义。 关键词 丛式井组； 防碰； 整体优化设计； 优快钻井技术 中图分类号 TE243 文献标识码 A 文章编号 1004-5716202012-0066-03 滨17大型丛式井组是胜利油田分公司滨南采油厂 在平方王油田滨17区块部署老区加密丛式井组， 以完 善中区沙四中主体注采井网， 提高储量控制程度。该 井组位于滨州市滨城区渤海十八路以东、 长江五路以 南， 西邻风景区， 北邻居民区， 地表条件复杂， 所以采用 大型丛式井组的模式开发。井组共部署定向井58口， 其中油井35口、 水井23口， 分南北两排施工， 排间距 15m。井组以密集丛式井组的方式达到减少占地、 集中 管理、 降低安全环保风险的目的。 1油藏地质概况及钻井技术难点 1.1油藏地质概况 平方王油田构造位置位于东营凹陷西边缘， 尚店 平方王背斜构造带南端， 北部与尚店油田接壤， 东临利 津凹陷， 整体构造为一受到剥蚀的穹窿背斜。 中区沙四中位于平方王油田中部， 西部以平方王 油田中西块分界断层为界， 断层落差10～30m， 近南西 北东走向； 南部发育一条分界断层， 为近东西走向， 断 层落差15～35m， 南倾， 将其分割为滨8-3、 滨17块南 北两块， 北部发育一条近北西南东走向断层， 断层落 差为 10～20m， 北倾； 东部发育近南北走向的边界断 层， 东倾， 断层落差为20～40m， 整体呈现为中间高两 边低的背斜构造。 1.2钻井技术难点 （1） 井位排布密集， 防碰难度较大。井组设计58口 定向井， 井间距3.0m， 排间距15.0m， 造斜点交错， 同台 井防碰工作难度大； 考虑地质要求、 地面环评等因素， 部分井南北排交错， 增加了轨迹防碰难度； 井组邻井数 量多， 大都井年代久远， 井身轨迹数据准确性不高， 增 加了防碰工作的难度。 （2） 钻井液技术难点。滨17丛式井组为节省钻井 液成本， 钻井液多次重复利用， 固相含量等相对较高， 对泥浆的固控工作要求高[1]。 （3） 轨迹控制精度要求高。造斜点浅相对较浅， 井 眼扩大率大且存在造斜率偏低的风险； 部分井需在大 井斜井段进行扭方位绕障作业， 浅层三维轨道对井眼 轨迹圆滑度要求高[2]。 （4） 靶点调整影响整个井组的防碰和轨迹控制。 大型丛式井组施工中的靶点地质调整避不可免， 这会 影响整体后续井的轨迹和防碰形势， 需要一体化整体 考虑， 工作量大。 （5） 井场交叉作业施工风险较大。井组施工过程 中两部钻机以及采油作业同时施工， 井场空间受限， 交 叉作业时风险大[3]。 2大型丛式井组整体方案优化设计 2.1双钻机施工的顺序优化 滨17丛式井组由于受场地宽度限制， 采用双钻机 同向施工时， 需要根据井组内槽口间距优化钻井施工 顺序。北排钻机施工至18槽口时， 南排开始施工。这 66 2020年第12期西部探矿工程 样的优化布置， 不仅使得在狭小的空间下两部钻机能 够同时施工， 而且北排施工后可以有空间进行采油作 业施工， 大大提高了井场空间利用效率。另外， 较小的 井间距也减少了钻机整体甩拖次数， 钻10口井甩拖一 次， 其余井只平移井架即可， 这样每口井能节省工时约 24h， 施工示意图见图1。 图1滨17丛式井组双钻机施工示意图 2.2井身结构优化 滨 17 大型丛式井组 58 口井全部为定向井且为 二开次井身结构设计。一开采用∅346.1mm 钻头、 ∅273.1mm 表层套管结构， 二开采用∅215.9mm 钻 头 、 ∅139.7mm 油 层 套 管 结 构 。 一 开 井 深 250～ 261m， 二开至井底。这样的井身结构设计在保证满 足安全要求的前提下， 结构简单， 利于施工。 2.3井眼轨迹优化 由于井间距相当较小， 井眼轨迹优化的最重点考 虑问题是防碰问题。根据首先有利于防碰的原则， 滨 17大型丛式井组主要从以下几个方面考虑对轨道进行 优化[4] （1） 就近布置靶点和井口， 减少同台井轨迹间的空 间交叉。例如井组东侧井口钻东侧目的层， 西侧井口 钻西侧目的层。 （2） 邻井造斜点相互错开50m左右， 减少邻井定向 时的磁干扰。 （3） 造斜点深浅的趋势问题。钻机整拖方向与目 的点相反时， 造斜点趋势应越来越深； 若钻机整拖方向 与目的点相同时， 相邻两井的造斜点趋势应是越来越 浅。 （4） 已钻老井施工年代比较久远， 井身轨迹数据准 确性不高， 轨迹优化时尽量保持较大的防碰距离， 以确 保安全。 除此之外， 还需要从井眼轨迹的平滑、 工艺简单、 易于实现以及减少发生井下复杂情况等方面考虑。本 井组轨迹优化原则如下 （1） 轨迹剖面以 “直增稳” 为主， 增斜段全角变 化率为4.5/30m。 （2） 三维扭方位绕障时全角变化率为3/30m， 降低 井眼轨迹在三维空间中的全角变化率， 使轨迹更加平 滑， 有利于后期定向以及作业施工。 （3） 整个丛式井组最大井斜角控制在50以下。 3滨17丛式井组钻井技术 3.1钻头和动力钻具的优选 根据平方王油田上部地层松软、 可钻性好的特点， 一开直井段选择使用∅346.1mmHAT127G牙轮钻头， 保证施工安全； 二开钻进使用胜利盛辉3刀翼PDC钻 头， 该钻头具有较大的排砂槽， 便于将岩屑及时带离井 底， 保持井底清洁。同时该钻头在后期由4水眼改为3 水眼， 进一步提高了钻头水马力， 可以继续提高机械钻 速， 从而尽量实现二开一趟完钻。 动力钻具选择时主要考虑设计井斜角的大小选用 1.25或1.5单弯螺杆钻具。由于该井组各井井斜跨度 较大， 使用单一弯度的动力钻具无法满足施工需求， 为 此在井斜小于30的井中， 使用弯度为1.25动力钻具， 一方面可以保证造斜率跟上设计， 另一方面可以确保 井身轨迹更加平滑； 对于井斜大于30的井选用弯度为 1.5动力钻具， 造斜率高， 避免出现造斜率不够， 井斜角 滞后的情况， 并减少定向井段长度， 便于后续处理。 3.2井身轨迹控制技术 一开 （1） 钻具组合 ∅346.1mm牙轮钻头630410双 母回压阀∅178mm无磁钻铤1根∅178mm钻铤4 根∅127mm钻杆。 （2） 钻井参数 钻压10～60kN， 排量45～55L/s， 泵 压5～7MPa。 （3） 主要控制措施 ①一开井段均为直井段， 控制好钻井参数， 细化操 作， 确保打直、 不碰、 不窜， 为二开井段施工打好基础； ②一开完钻必须投测多点， 保证井身轨迹数据精 确。 二开 （1） 二开钻具组合 ∅215.9mmPDC/牙轮钻头 ∅172mm 1.25/1.5动力钻具 （411410） 回压阀 （4114A10） 转换接头∅159mm无磁钻铤MWD悬 挂 （4A11410） ∅127mm无磁承压钻杆∅127mm加 重钻杆12根∅127mm钻杆。 （2） 钻进参数 钻压20～58kN， 排量28～32L/s， 泵 67 2020年第12期西部探矿工程 压8～12MPa。 （3） 主要控制措施 ①二开井段全程采取MWD无线随钻跟踪监测， 应用导向钻井技术， 随时调整井眼轨迹， 确保中靶精 度； ②应用先进的COMPASS扫描软件， 做好防碰扫 描工作， 发现轨迹偏离设计或侵占后续井位置时， 立即 采取相应措施； ③设计方位为90或270 （20） 的井， 需下入双无 磁降低磁场影响； ④优选螺杆和钻头， 使用PDC钻头的井一趟钻完 成进尺， 缩短钻井周期； ⑤防碰井段使用牙轮钻头， 利于防碰和轨迹控 制。牙轮钻头使用原则 直井段扫描距离≤2.50m； 防碰 井深≤1000m， 扫描距离≤15m； 1000m＜防碰井深≤ 1500m， 扫描距离≤20m； 1500m＜防碰井深≤2000m， 扫 描距离≤25m； 2000m＜防碰井深≤3000m， 扫描距离≤ 40m； ⑥严禁带动力钻具划眼和悬空处理， 遇阻起钻通 井， 避免划出新眼； ⑦钻进中发现有憋跳钻现象时， 立即停钻查明原 因， 不得盲目强行钻进； ⑧钻大斜度井时， 合理进行短起下作业或分段循 环， 清除岩屑床。 3.3钻井液技术 滨17丛式井组所钻遇地层造浆严重、 易漏， 因此钻 井液的关键性能是具有较强的抑制性。我们摸索出钙 处理钻井液体系的合理使用方法， 针对钙处理钻井液 具有强抑制， 但切力低、 静止后易分层的特性， 明确氯 化钙的加入时间、 加入量及停用时间。二开前50m钻 井液中不加入氯化钙， 保证引鞋处井径规则， 在钻进 50m后加入1t氯化钙将钻井液彻底转变为强抑制体 系； 在之后的处理中， 以胶液维护钙离子浓度为主， 将 氯化钙与干粉配成胶液均匀混入钻井液中， 维持钙离 子浓度不降低， 同时开启全部固控设备， 及时清除钻井 液中的固相； 钻井至馆陶组后停用氯化钙， 通过自然消 耗降低钙离子浓度， 为下步降失水打好基础。 二开钻井液配方主要材料有 膨润土、 碳酸钠、 工 业用氢氧化钠、 钻井液用防塌降粘降滤失剂、 钻井液用 改性铵盐、 钻井液用天然高分子降滤失剂、 钻井液用聚 丙烯酰胺干粉、 钻井液用油基润滑剂-2、 钻井液用胺基 聚醇。 3.4安全管理方法 （1） 安全风险告知。在进入井场设置安全风险告 知栏。利用早晚大班会， 讨论各岗位存在的风险点、 危 险源， 制定适合井队的风险告知制度， 传达给井队所有 职工。利用班前班后会， 各专业分岗位对风险点、 危险 源分级管控措施进行培训， 从而熟知作业岗位存在的 风险点、 危险源， 并熟练掌握管控措施。 （2） 井队周检制度。每周针对隐患进行排查， 并形 成排查清单， 规定整改负责人在3d内整改完毕， 形成了 自己的周检制度。 （3） STOP 卡制度。推行的 STOP 卡制度其中 S （安全） 代表安全措施、 安全问题、 安全目标。T （培训） 代表安全知识培训、 事故隐患学习、 安全设备设施使 用、 现场应急演练； O （观察） 代表人的不安全行为、 物的 不安全状态、 好的安全措施及工作方法等； P （计划实 施） 代表达到现场 “三标” 。对职工在STOP卡中提出 的安全隐患， 落实到人并限期整改， 实现闭环管理； 对 优秀的安全行为， 进行表扬奖励。 4结论与建议 （1） 大型丛式井组整体方案的优化设计有重要意 义， 可以合理有效的安排施工进度， 提高施工安全性， 降低整个井组的施工周期和成本； （2） 钻头和钻具的优选、 合理的井身轨迹控制、 钻 井参数的优化、 钻井液性能的不断学习改进， 提高了机 械钻速， 缩短钻井周期， 效益明显提高； （3） 大型丛式井组的开发模式， 具有明显优异的经 济和社会效益， 建议在东部人口密集、 征地困难的老油 区以及滩浅海人工岛等区块推广应用。 参考文献 [1]徐云龙,徐堆,夏文安,等.白鹭湖大型丛式井组工厂钻井实践 [J].钻采工艺,2017,4064-7． [2]张乐启,郭鹏,姚良秀.老168丛式井组优快钻井技术[J].西部 探矿工程,2012,24482-85． [3]程荣升.青东5大型丛式井组井身轨迹优化与控制[J].化工 管理,20167213-213． [4]刘晓艳,施亚楠,李培丽.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,2012,3429-12， 16． 68