海油陆采丛式井组优快钻井技术

2014-02-11马凤清李琳涛赵洪山

特种油气藏 2014年2期

马凤清，李琳涛，赵洪山，彭涛

(1.中石化胜利石油工程有限公司，山东东营 257017;2.中油辽河油田公司，辽宁盘锦 124010)

引言

垦东12区块构造上位于胜利油田垦东凸起东部斜坡带，整体呈现南高北低的格局，地层倾角为3～6°，目的层为馆陶组，油藏埋深较浅。钻井施工存在4个难点:①井口间距小(最近为2 m)，表层定向时易产生磁干扰;②一开超浅地层(最浅造斜点为50 m)、大尺寸井眼定向困难;③井网密集(114口井)，防碰绕障难度大;④水平位移大(水平位移超过1 000 m)，施工难度高。针对垦东12区块地层特点，通过分析丛式井组钻井施工技术难点，形成了适合海油陆采大型丛式井组的优快钻井关键技术，对于今后滩浅海油区的经济高效开发具有重要指导意义。

1 优快钻井关键技术

1.1 钻井平台位置优化设计技术

钻井平台位置优选是丛式井钻井技术中的关键问题之一［1-2］，主要根据地质构造及地貌特征确定。垦东12平台由5个人工岛组成，因受地面条件限制，均部署在目标油藏的北侧，121号、1号、2号、3号岛按顺序自西向东修建，123号岛则由3号岛东扩形成，各岛之间由公路连接，岛内丛式井井口排列采用自西向东单排“一”字走向，井口间距为2～3 m。这样既有利于井眼轨迹之间防碰，而且当一口井施工结束后，又可以方便通过拖拉机拖移整体平移井架至下一口井进行施工。垦东12平台完钻井均采用整体拖移施工技术进行拖打、侧移，平均拆迁整拖安装时间为0.5 d，比设计时间节约3.5 d，经济效益十分明显。

1.2 表层直井段防斜打直技术

垦东12丛式井组的防碰主要集中在直井段和造斜段，因此直井段的防斜打直也是该井组的技术关键之一。表层为Ø346.1 mm井眼，为保证直井段打直、不碰和不窜，为后续井的施工打好基础，主要采用了以下技术措施:①采用塔式钻具组合:Ø346.1 mm钻头+630×410接头+Ø177.8 mm钻铤×2柱+Ø127 mm加重钻杆×10柱+Ø127 mm钻杆;②采用钻井液钻进，小钻压、低排量进行吊打，确保直井段打直，钻压为30～50 kN，转速为60 r/min，排量为50～55 L/s;③不采取短起下钻作业，钻进中不划眼，中途不循环，打完进尺立即起钻，以保证井眼规则，不出现大肚子井眼;④下套管不留或少留口袋，以防存在施工隐患，套管内留3～5 m长水泥塞，便于BOP试压。

1.3 浅层大尺寸井眼定向技术

井眼尺寸大、地层松软一直是现场定向能否成功的最大挑战［3-7］。垦东12井组表层定向井眼尺寸为Ø346.1 mm，设计造斜点为50～300 m(平原组)，由于平原组位于地表，地层疏松，加之为了满足无线测斜仪器信号的正常传输和井下安全，要求必须达到一定的排量。因此，为确保表层定向一次成功，制订了以下技术措施:①钻具组合为Ø346.1 mm钻头 +Ø244.5 mm螺杆钻具(1.5°)+631×410接头+Ø177.8 mm无磁钻铤×1根+MWD短节+Ø127 mm加重钻杆×10柱+Ø127 mm钻杆;②选择1.5°的单弯螺杆钻具，扶正块外径必须达到343 mm;③采用“动态”排量法，因造斜点浅，地层疏松，增斜困难，初期定向时排量降至16～25 L/s，钻进中不划眼，不中途循环，待井斜增至10°后，排量逐渐恢复到设计值，从而防止较大井眼扩大率导致螺杆钻具造斜率偏低。

1.4 大斜度长裸眼井段稳斜技术

由于是海油陆采井组，垦东12平台二开Ø241.3 mm井眼设计突出特点是水平位移大、大斜度井段长、裸眼段长，然而该井段的井眼轨迹控制好坏将会直接影响到起下钻、电测、下套管等作业能否顺利施工。因此，二开施工时主要优选了柔性螺杆钻具组合［8］:Ø241.3 mm 钻头 + Ø197 mm螺杆钻具(1.25～1.50°)+531×410接头+Ø127 mm无磁承压钻杆+MWD短节+Ø127 mm钻杆+Ø127 mm加重钻杆×10柱+Ø127 mm钻杆，并且采用滑动钻进与复合钻进交互方式进行钻进。钻进期间根据井斜、方位变化情况，尽可能通过及时调整钻井参数控制井眼轨迹，在复合钻进降斜井段，主要采取增大钻压、降低排量、严禁旋转转盘划眼方式钻进;而在复合钻进易增斜井段，则采取减小钻压、加大排量并多次划眼方式钻进，从而有效防止狗腿度、全角变化率大以及井眼不规则或出现“大肚子”、台肩等不利情况，最终一套钻具组合实现了增斜、降斜、调整方位、稳斜的目的，满足了井眼轨迹控制要求，提高了钻井速度及施工质量，缩短了钻井周期。

1.5 丛式井三维防碰绕障技术

防碰扫描、三维绕障技术是密集型丛式井组施工的必要手段［9-14］。由于滩浅海油田钻井区域受地面条件限制，丛式井组施工存在井口间距小的特点，加之邻井较多，多口井的井眼轨迹经常会在水平投影图上出现交叉，因此有必要从直井段开始进行防碰扫描，对有相碰危险的井提前采取绕障设计及施工措施，从而避免钻穿邻井套管。

常用的防碰扫描方法分为3种:邻井水平距离扫描法、邻井法面距离扫描法与邻井最近距离扫描法。3种方法各有利弊，防碰扫描时针对不同的井段至少采取2种扫描方法进行计算，得出防碰点轨迹相碰的趋势，并选择最小井距值作为防碰依据，及时修正整体轨迹设计和单井剖面设计。在直井或小井斜情况下，主要选择邻井水平距离法和邻井最近距离法扫描井距;当井斜角较大时，对于同方向井，应选用邻井法面距离法和邻井最近距离法进行防碰扫描，对于异方向的井，应选用邻井水平距离法和邻井最近距离法防碰扫描井距。

垦东12-4-更斜13井二开施工前经与邻井防碰扫描，需与6口井进行防碰设计。其中在井深432.1 m处与垦东12-4-斜9井最近距离仅为4.72 m，有相碰危险。定向钻进期间，首先为避免不同MWD探管井斜角、方位角误差不一致引起轨迹数据偏差，使用与垦东12-4-斜9井同一根探管进行测量。另外，在易碰井段，通过加密测斜及时预测轨迹趋势，加强MWD磁场强度和磁倾角监测，密切注意机械钻速、扭矩和钻压的变化并密切观察井口返出物，以此来辅助判断井眼轨迹的位置，最终顺利绕过了防碰井，保证了该井的安全施工。

1.6 聚合物多元醇非渗透钻井液技术

垦东12区块地处滩海，目的层较浅，地层胶结疏松，泥岩中蒙脱石含量高、造浆能力强，砂岩地层容易扩径，加上多数井井斜、位移较大，定向段靠上，造浆性泥岩与疏松砂岩互层，在控制井径扩大与保证井眼清洁之间钻井液处理难度较大。

为保证井眼的正常施工，二开使用聚合物多元醇非渗透钻井液体系取得了良好应用效果，有效防止了井壁失稳，保护了油气层，保证了井组下套管、电测的顺利施工。首先，二开采取小循环钻进，用PAM胶液加清水抑制地层造浆，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、低切;钻进至明化镇组(井深为700～800 m)时，对钻井液进行定性处理，使用NPAN调整钻井液的流变性，加入(0.5% ～1.0%)LV-CMC(最好配成溶液加入)和(1% ～2%)SJK-1，降低钻井液的滤失量，改善钻井液的泥饼质量，加入5%SYP-4改善钻井液润滑性能;钻进过程中以PAM和NPAN胶液维护钻井液性能，保持钻井液黏度为45～55s，稠度系数小于0.6。并定期补充降失水剂和润滑剂，保证钻井液性能的稳定和井下安全;进油层前150 m，逐渐加入1.0% ～1.5%非渗透钻井液处理剂，提高钻井液保护油层的能力;进油层前20m，降低钻井液循环排量为25L/s，穿过油层后，再恢复为正常排量。

2 实施效果分析

垦东12平台在施工过程中采用灵活的随钻测量手段和丛式井钻井技术措施，及时分析实钻情况，做好井眼轨迹预测及防碰扫描工作，确保了井组114口井钻井任务的顺利完成。114口井中，造斜点最浅为50 m，有40口井水平位移超过1 000 m，3口井水平位移超过2 000 m，累计完成进尺185 288 m。所有施工井在密集的井网中均未发生相碰事故，井身质量、固井质量合格率、油藏钻穿率均达到100%。平台投产后，年产原油16×104t。其中垦东12-4-斜12井最大井斜为71.4°，水平位移为2 389.77 m，钻井周期为21.2 d，比设计节省了11.0 d。