渤海某油田利用模块钻机调整井钻井作业的难点与对策

姬洪刚 卓振洲 张雪峰 和鹏飞 刘鹏飞

摘 要：随着渤海油田勘探开发的深入进行，老油田在后期调整作业阶段面临着钻机设备老化、防碰严重以及储层保护要求严格等共性问题。渤海某油田为完善边部注采井网、提高边部储量控制程度，提出利用剩余槽口增加4口大斜度井，增加储量动用程度，提高油田采收率。在设计阶段和实施过程中，针对该采油平台住宿能力有限、模块钻机设备老化、表层防碰严重、大斜度底砾岩段长钻具易损坏以及储层保护要求等问题，通过人员结构优化、设备管理改造、井眼轨迹优化、钻头和钻具优选以及储层保护工程技术措施的应用，最终顺利完成本批次调整钻井作业，为后续渤海油田此模式下的调整井作业提供了有力的技术储备。

关键词：调整井；大斜度井；模块钻机；设备老化；钻具优选；储层保护

1 工程概况

渤海辽东湾某油田为一个近南北走向复合断块构造，其东侧和北侧均以辽西1号断层为界，西侧呈斜坡向凹陷倾没，受辽西1号断层影响，派生出一系列近东西向和北东向次生断层，把整个构造自北向南分为3个断块，即1号、2号和3号块。建有开发平台一座，分南北两个槽口区域，A区有5×8共40个槽口（包括单筒双井槽口1个），在2005～2007年间完钻41口井，B区为后期新建外挂有5×6共30个槽口，2009～2011年间完钻26口井，集中开发阶段采用模块钻机及其配套设施模式。2012年6月为进一步提高油田开发效果，提高油田采收率，油藏部门研究决定利用剩余槽口布置四口大斜度井（井身结构：444.5mm井眼×339.7mm套管+311.2mm井眼×244.5mm套管），以完善边部注采井网、提高储量控制程度。

2 作业难点分析

目前渤海油田正处于深入开发阶段，钻井船资源较紧张，利用采油平台钻修机、模块钻机进行调整井作业的方式越来越普遍。而这种模式存在采油平台住宿紧张、钻机设备老化、防碰严重以及储层保护等诸多问题。

2.1 人员住宿量有限

非钻井作业时间，该采油平台在满足救生能力条件下的核定最高住宿人数为120人，定员41人，同时有调剖作业人员11人，而钻井作业人员量限定在68人以内，这给保证正常作业人员量带来极大的压力。

2.2 模块钻机设备老化

在设备方面，由于该模块钻机设备使用时间较长，主要设备老化较为严重、极易损坏，比如配置的TD500PAC顶驱系统，目前该型号在用顶驱唯此一台，2台3NB1600型号泥浆泵存在活塞偏磨等情况，原钻台配用的液气大钳已经使用了7年，部件老化使用效率低，如B27和B29井修理时间均达到单井建井周期的12%，给作业带来极大的潜在风险。

2.3 防碰问题严重

本批井所用槽口是该平台最后的四个槽口，在周围已钻井轨迹的围绕下，此四口井均存在严重的防碰风险，尤其浅层防碰问题突出，如表1。

2.4 底砾岩段长、钻具易损坏

钻井在本区揭示的地层，自上而下有：第四系平原组、上第三系明化镇组和馆陶组、东营组，其中东营组东二段为该油田的主要含油层系，馆陶组底砾岩岩性为：浅灰色砂砾岩为主，部分灰白色，砾石成分以石英为主，次为火成岩岩块，少量燧石，砾径2～3mm，最大4mm，棱角状，砂成分以石英为主，次为长石及暗色矿物，中粗粒，分选差，泥质胶结。本批次井311.2mm裸眼段平均长2225.25m，其中馆陶组底砾岩井段平均219.75m，井斜70.74°，钻具容易损坏，增加作业的困难，如图1为已钻井出井钻头照片。

2.5 储层保护

对于采出井而言，钻井的真正目的在于最终油气量的产出，在钻井作业过程中将储层损害程度最低化是储层保护的首要要求。

3 主要技术措施

3.1 优化人员结构

为保证作业的进行，且满足安全救生能力要求，作业前优化人员结构。削减井口作业人员，将安装套管头、油管四通、座套管卡瓦等井口相关作业交予井队负责，并在作业钱进行培训、考核；减少地质录井人员数量，将捞砂工作直接交由地质师负责；限定作业监督数量，白夜班各1人。优化之后人员少而精，在不使用生活支持船的情况下，同样顺利地完成了作业，这为今后调整井作业队伍精简化做出了典范，也为模块钻机独立作业的作业模式指明了方向。

3.2 钻前、作业中加强设备管理

针对设备问题，钻井作业前组织各路专家、技术人员对各设备进行全面梳理，更换所有有问题部件，对大型设备试运转，各单项设备达到正常条件后，进行所有设备的联合运转，以此检验设备能力以及潜在问题；制定严格的设备保养规定，尤其加强顶驱的保养要求；现场备足各类备用件，梳理作业周围平台设备情况，做到有需要及时可调用。

3.3 优化轨迹、作业过程防碰监测

3.3.1 优化轨迹设计

造斜方面，一般造斜点由外向内逐步加深，同时相邻井的造斜点深度错开30m以上[1]，以防止井眼间窜通和磁干扰，由于本批次四口大斜度井均使用近外排槽口，如图2，因此控制造斜点在140～170m之间，做表层预斜作业，使用高弯角马达（1.5°单弯单扶）钻具保证造斜率。钻具组合：444.5mm钻头 +244.5mm泥浆马达（1.5°，438mm直翼扶正套子）+203.2mm浮阀接头 +400mm扶正器+203.2mm非磁钻铤+203.2mm MWD+203.2mm非磁钻铤+203.2mm定向接头+203.2mm 随钻震击器 +X/O+127mm加重钻杆×14。钻井参数：钻压尽量跟上，初始排量2300L/min，待确认造斜正常后可逐步提高排量至正常，顶驱转速50～60r/min。在槽口井序方面，尽量均布井口，使井眼轨迹呈放射状分布，避免不必要的交叉风险。

3.3.2 钻进过程防碰监测

钻井作业前由定向井工程师做单井作业计划及防碰方案，同时利用作业间隙时间组织定向井、司钻、录井人员进行作业内容、海油《丛式井防碰与碰后处理要求》文件的宣贯，进一步提高防碰意识、明确出现防碰的各种征兆，加强防碰技能。钻进至造斜点后，做陀螺定向和上部井眼轨迹的陀螺复测，在此基础上进一步优化定向井防碰方案。由于老井数据精确度和测斜仪器误差存在的影响，其中B27井表层钻进至214.8m，出现钻具蹩跳、机械钻速降低至1m/h、振动筛出现较多水泥、监听B10井出现异响等严重的井眼碰撞征兆，通过陀螺复测确定与B10井中心距0.85m，最后进行回填侧钻。B30井表层钻进至226m，同样出现防碰征兆，通过分析预计与邻井B11井中心距1.2m，最终现场通过优化轨迹，调整工具面，顺利滑槽通过防碰点。

3.4 优选钻头及钻具组合

3.4.1 钻头优选

对已钻大斜度井馆陶组地层使用钻头统计如下表2，BD606KG型未能钻穿馆陶组底砾岩并且出井后磨损情况相当严重，而MS1963SGS和CK606KG型PDC钻头虽然钻穿，但出井情况也很糟糕。经过与钻头厂家沟通，对原CK606KG钻头做了一些改进，使用双排齿+二级减震齿结构PDC钻头，但仍未能一趟钻穿馆陶，出井外排齿完全磨损。进一步分析出井钻头及地层岩性，得出一只钻头钻过馆陶组上部大段中砂岩、含砾砂岩段之后已经有相当程度的损坏，因此单只钻头不足以钻穿馆陶上部砂岩和底砾岩。据此决定二开第一趟钻使用7刀翼、双排齿抗磨损PDC钻头[2-4]，解放机械钻速钻进，钻至底砾岩顶起钻更换牙轮钻头。牙轮钻头优选可靠性高的进口Smith钻头（轴承额定使用寿命50万转）和江汉HJT537GL，保证一次钻穿馆陶组底砾岩。之后确认进入东营组后，起钻更换5刀翼，强攻击性PDC钻头钻进至完钻井深，实践表明效果良好。

3.4.2 钻具组合

针对本井馆陶组底砾岩井段钻进困难、钻具易损坏，二开311.2mm裸眼段长、扭矩较大以及大斜度井段易形成岩屑床、携砂困难的问题，通过底砾岩及以上井段使用高扭矩泥浆马达（7/8头）钻具、下部东营组使用旋转导向钻具来解决。马达钻具组合：311.2mm 钻头+244.5mm泥浆马达（1.15°，308mm直翼扶正套子）+203.2mm 浮阀接头+269.9mm 扶正器+203.2mm 非磁钻铤+203.2mm MWD+203.2mm非磁钻铤+203.2mm 随钻震击器+X/O+127mm加重钻杆×14根。旋转导向钻具组合：311.2mm钻头+228.6mm PD Xceed+209.6mm ARC+209.6mm Telescope+203.2mm 非磁钻铤+203.2mm随钻震击器 +X/O+127mm加重钻杆×14根。

3.5 储层保护工程技术措施[5-6]

为保证本批次钻井能达到预期产量目标，在311.2mm井眼储层段各选两口井分别使用麦克巴Ultradril体系（B29、B30）和中海油服阳离子体系（B27、B28）进行储层保护效果的对比。同时制定和执行严格的储层保护工程技术措施：进入储层前进行短起下钻，更换高目数（140目及以上）筛布，充分循环清除井浆中的有害固相，补充高浓度封堵胶液，提高钻井液的承压封堵能力；储层段钻进期间，控制钻井液API失水<4ml，密度走设计低限；储层段起下钻及下套管，控制速度，减小压力激动等。最终四口井产量均超过配产要求，生产形势良好，如图3。

图3 产量对比图

4 结束语

随着渤海油田开发的深入进行，利用模块钻机和钻修机的作业模式普遍使用，而对于某些长期闲置设备在进行后续调整作业时，会碰到上文中提到的诸多问题，这给调整井作业带来极大的不便，通过人员结构优化、设备管理、井眼轨迹优化、钻头和钻具优选以及储层保护工程技术措施的应用，可以保证作业的顺利完成，这对渤海后续此模式调整井作业有极大的借鉴意义。

参考文献

[1]海洋石油钻井手册[M].北京：石油工业出版社，2009.

[2]付建民，韩雪银，等.PDC钻头防涡技术在砾岩地层中的探索与应用[J].石油钻采工艺，2012，S1：5-6.

[3]邵明仁.PDC钻头厚层砾岩钻进技术探索与实践[J].中国海上油气，2008：45-46.

[4]李天明，李大佛，等.用于砾石夹层钻井的新型PDC钻头的研制与使用[J].探矿工程，2006，8：57-59.

[5]姜伟.储层保护技术在渤海油田开发中的应用[J].中国海上油气（地质），2002，16（6）：394-396.

[6]李玉光.海洋石油高孔高渗油田开发储层保护研究[J].中国海上油气（工程），2001，13（4）：42-45.

作者简介：姬洪刚，男，工程师，毕业于河北大学国际经济与贸易专业，本科学位，主要从事海洋石油钻完井技术监督及管理工作。