海洋油气开采低产水平井同层侧钻技术的分析与实践

和鹏飞， 袁则名

(中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司，天津 300452)

海洋油气开采低产水平井同层侧钻技术的分析与实践

和鹏飞， 袁则名

(中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司，天津 300452)

随着油田开发的深入进行，渤海部分区块产量递减加快，出现了一批低产、低效和长期关停井，制约了油田可持续发展。为了使有增油潜力的问题井恢复产能，缓解油田产量压力，渤海油田通过油藏工程、钻完井工程一体化研究，采用少量打捞部分防砂管柱、优选侧钻点、定向井轨迹优化等措施最大化利用老井眼进行水平井同层侧钻作业，并应用新型化学堵漏剂技术替代常规水泥回填技术。最终成功地在绥中油田M平台两口低产井实施，侧钻后产量分别提高155.23%和399.7%。

低产井；同层侧钻；储层保护；水平井；渤海油田

0 引 言

海上平台寿命有限，老油田稳产压力大(年递减率8%～10%)，需不断钻调整井提高采收率，另一方面随着油田开发生产的推进，低效井不断增多，低产井占用平台少而精贵的槽口，但产出却长期不尽人意，此类井产生的主要原因是水平段钻遇大段泥岩、钻遇强水淹层或者生产出砂导致原油产出低于预期。如何盘活此类井，提高井槽利用率，努力开发剩余油是各大老油田需要深入研究的问题。渤海油田有一批低效、低产井。通过应用同层侧钻技术，两口低产井的产量得到大幅提升，证明该技术有助于低产井产能的恢复。本文总结了两口井的同层侧钻作业过程，以期为该技术更好地应用于类似低效、低产井的深入开发。

1 作业背景及难点

绥中油田是渤海开发较早的油田之一，该油田Ⅱ期项目从2000年左右陆续投产，截至目前已开发十余年。在开发过程中，暴露出油层层间矛盾突出、注入水突进明显、部分区块或井组含水较高，局部区域单井控制剩余储量相对较高等问题[1—3]。为了缓解层间、层内矛盾，进一步提高水驱动用程度和采收率，达到合理高效开发油田的目的，2013年开始井网加密调整方案。其中M平台投产后M20H井及M25H井两口井产量递减较快，远低于配产目标。

M20H井目的层位为东二下Ⅰ油组1、 3小层，该井使用8-1/2英寸(1英寸≈2.54cm)钻头三开水平段共钻进310m，其中有效长度190m；钻遇70m泥岩；钻遇强水淹段83m，低水淹124m；M25H井目的层位为东二下Ⅰ油组4.2小层，该井使用8-1/2英寸钻头三开水平段共钻进332m，其中钻遇油层167m，差油层48m，泥岩117m。

根据油藏工程钻后认识与分析，认为M20H和M25H两口井水平段周边仍存在较大的挖潜空间，结合两口井实钻情况及以往经验分析，M20H井主要由于水平段钻遇有效段短及水淹情况造成产量递减较快；M25H井主要由于水平段钻遇泥岩过多，泥岩缩径或坍塌，堵塞筛管导致产量递减。

在目前的石油行业形势下，如何重新盘活两口井的生产、恢复产能，同时尝试探索一种低成本的治理模式是本次研究的重点。

2 同层侧钻技术的可行性分析

2.1 基本数据

(1) 井身结构。两口井均采用三开次井身结构，如表1所示。

表1 M20H、 M25H井井身结构Table 1 Well structure of M20H and M25H

(2) 防砂方式。M20H和M25H井均采用215.9mm裸眼+177.8mm优质梯级筛管简易防砂。

(3) 定向井轨迹。M20H和M25H井为两段式造斜水平井，采用311.1mm井眼着陆。

2.2 侧钻点的选择

所谓同层侧钻，即在原井眼套管程序最大程度保留，在原着陆点附近实现侧钻。

侧钻点的选择考虑以下几点因素[4—5]： (1)侧钻点应避免成岩性差、疏松砂岩等不容易进行轨迹控制的地层；(2)侧钻点应尽量减少与老井眼的轨迹重复长度，以避免老井眼泥岩、完井液等对新井眼的影响；(3)侧钻点应尽量保证开窗后尽快进入储层，保证储层钻遇率；(4)侧钻点应保证进新地层后轨迹过渡平滑，避免狗腿度过大，影响后续作业。

2.3 侧钻定向井轨迹设计与钻具优选

通过对M20H井及M25H井钻后地质测井分析，根据实钻及与邻井连井对比来看，M20H井前120.0m井段具备理想实施条件，且实钻轨迹应避免低于设计轨迹；M25H井前200.0m砂体展布规模满足开发，储层厚度、砂岩物性、孔渗条件、均质性较为理想，储层水淹程度低，地层原始能量状态保持较好，且处于剩余油富集区，具备良好的开发价值和可实施性，实钻轨迹应控制在原设计轨迹之下。同时为规避老井眼附近污染带，新钻井眼应尽量与老井眼分离，如图1和图2所示。

图1 M20H井钻后水平段储层情况分析Fig.1 Reservoir recognition after drilling of M20H

图2 M25H井钻后水平段储层情况分析Fig.2 Reservoir recognition after drilling of M25H

根据上述的地质测井分析两口井层位均有可开采利用价值，且储层展布较为理想，同时兼顾考虑绥中地区储层砂岩胶结差、可钻性强，本次同层侧钻作业采用螺杆马达+随钻测井(LWD)(自然伽马/电阻率)[6]的作业模式。

2.4 弃井方式的选择

弃井方案。M20H、 M25H井均为裸眼优质筛管防砂井，为满足同层侧钻作业必须起出原井防砂管柱并将原井眼回填水泥塞封固。此两口井低产均有水平段钻遇泥岩过多的原因，长时间生产后泥岩的垮塌及运移均会掩埋防砂管柱，整体起出防砂管柱即费时又费力。根据初始钻井阶段的轨迹走向、储层物性及同层侧钻轨迹要求综合分析得出244.5mm套管鞋后预留30m即可满足侧钻作业要求，遂采用分段切割177.8mm筛管的工艺满足后续作业要求，如图3和图4所示。

图3 M20H井筛管设计打捞示意图Fig.3 Salvage design sketch of M20H

图4 M25H井筛管设计打捞示意图Fig.4 Salvage design sketch of M25H

弃井操作。在前期辅助工作，如洗井、压井，拆采油树，安装井口防喷器等工作完成后，下入专用工具打开井内防漏失阀，之后利用水力内割刀切割筛管1#割点，之后更换割刀，再次下入切割2#割点，之后下入专用回收工具，回收顶部封隔器，最后利用割捞一体工具打捞筛管。

1#和2#割点切割操作具体如下： 组合切割管柱钻具，由下至上为4-1/2英寸水力内割刀+2-7/8英寸钻杆+变扣+8英寸震击器+6-1/2英寸钻铤+8-1/4英寸扶正器+5英寸钻杆。水力割刀下井前在井口做功能试验，检验工具的可靠性及刀片张开前后的泵压变化值，并做好记录。用细麻绳将刀片卡紧，绑好胶带，以防在下钻的过程中将刀片的刀尖碰坏，造成切割作业的失败，下钻过程中，操作要平稳并控制下放速度，以防损坏刀片，进入顶部封隔器前测上提下放悬重，进入顶部封隔器后密切关注悬重变化。下钻到位，接顶驱，测量上提下放悬重，缓慢下放钻具定位，上提至预定切割深度(1#和2#割点)，测空转扭矩。启泵进行切割作业，缓慢提高泵速及转速，控制泵压在8MPa左右，保持排量稳定，以防切割不稳，损坏刀片，推荐转速40～70r/min。切割完毕后，起钻，保持环空灌液。

3#割点割捞一体操作具体如下： 组合割捞一体工具，钻具组合由下至上为4-1/2英寸水力内割刀+2-7/8英寸钻杆+割捞一体化捞矛(配6.184英寸矛瓦)+5英寸短钻杆+8英寸震击器+6-1/2英寸钻铤+8-1/4英寸减扭扶正器+5英寸钻杆。水力割刀下井前在井口做功能试验，检验工具的可靠性及刀片张开前后的泵压变化值，并做好记录。用细麻绳将刀片卡紧，以防在下钻的过程中将刀片的刀尖碰坏，造成切割作业的失败，下钻过程中，操作要平稳并控制下放速度，以防损坏刀片，进入防砂管柱前测上提下放悬重，进入防砂管柱后密切关注悬重变化。下钻到位，测量上提下放悬重，缓慢下放钻具定位，震击打捞剩余全部筛管，若无法解卡，则脱手捞矛。接顶驱，测空转扭矩，上提至预定切割深度(3#切割点)。启泵进行切割作业，缓慢提高泵速及转速，控制泵压在8MPa左右，保持排量稳定，以防切割不稳，损坏刀片，推荐转速40～70r/min。切割完毕后，尝试震击打捞出筛管。如果无法震击起出，下入套铣工具，按5m左右段长套铣打捞。

2.5 新型化学堵漏剂替代常规水泥弃置井眼工艺

M平台修井机受场地及载荷所限并未配备灰罐系统，并且改造期间增加固井泵及水泥批混罐亦不能通过载荷计算。拖轮固井虽然可以解决场地及载荷问题但其使用费用较高且受限于天气状况最终也并未采用。本次采用新型化学堵漏材料(LHD)代替常规油井水泥作为井眼弃置材料[7—8]，LHD具有占地小、操作简便、有效驻留、胶结强度高、有效期长等特点，非常适合本次弃置作业。

其主要作用机理如下： 用于油水井化学堵水堵漏的新型化学堵剂进入封堵层位后，在压差的作用下，组分中的结构形成剂迅速将化学堵剂的其他组分聚凝在一起，挤出堵浆中的自由水，从而快速形成具有一定强度的网架结构，增大了堵剂在封堵层中的流动阻力，限制了堵剂往封堵层深部的流动。随着堵剂的间断挤入，网状结构的空隙不断地被充填，挤入压力不断上升，相邻的析水较差的封堵层得以启动和封堵，保证了封堵修复的可靠性和成功率。

配制方法及参数： (1)配置用清水；(2)配置比例一般(水∶堵剂为1∶1.2)；(3)液体密度为1.55～1.65g/cm3；(4)配置后液体pH值>9；(5)堵剂调整液体密度可加堵剂；(6)堵剂在27℃发展情况24h的抗压强度超过7.5MPa， 48h的抗压强度超过16.5MPa。

2.6 储层保护工程技术措施

为确保此次作业达到预期效果，根据地层特点、油层保护要求以及现场施工特点，制订了以下储层保护措施[8-10]。

(1) 对于水平段钻进，根据井况，建议采取连续钻进不倒划的方式，完钻后倒划一遍，清除岩屑床，进套管鞋后大排量循环干净再下钻，下钻时控制速度在0.2～0.3m/s以减少压力变动过大。

(2) 储层段钻进尽量采用设计钻井液密度的低限，并控制好钻井液的失水和含砂量达到设计要求。

(3) 储层段钻进可适当控制机械钻速和排量以降低固相含量、降低ECD、减少对泥饼的冲蚀程度，此项可在施工设计中根据不同的井具体量化。

(4) 钻开储层后的操作效率要尽量提高以减少储层浸泡时间，水平井钻进和循环时，可以采用高转速(120r/min以上)以提高携砂能力，降低ECD。

(5) 尽量减少在储层段进行划眼、倒划眼、循环等作业。在储层段进行起钻、下钻等作业，应控制起下速度以减少压力变动过大。

(6) 坚持早调少调原则，尽量减少在储层段的轨迹调整工作。测斜时若不成功，避免在同一位置尤其是储层段连续测斜。

(7) 完钻后的井筒循环时间要充分，至少循环2个半井筒容积，以振动筛返出干净为标准，需要钻完井监督确认。

(8) 储层钻进过程中必须保证循环系统及固相控制系统处于良好的使用状态，充分使用固控设备，维护钻井液性能。

3 实施效果

3.1 定向井轨迹实施情况

作业中采用现场、陆地密切跟踪参数变化、加密测点、勤调少滑等措施确保实钻轨迹在储层中钻进并紧贴设计轨迹，最终两口井共计进尺487m，储层钻遇率100%，如图5所示。

图5 实钻测井曲线及分析Fig.5 Real well logging curve

3.2 产量实施情况

最终两口侧钻后产量分别提高155.23%和399.7%，如表2所示。

表2 产量对比Table 2 production comparison m3/d

4 结 语

(1) 随着油田开发时间的延续，由于地层能量减弱，剩余油减少，配注关系的变化，井下工具老化、堵塞等原因，渤海油田需要治理、大修的油气井将会越来越多。同层侧钻技术对进一步提高油田开发效果，具有积极的指导作用。

(2) 同层侧钻技术适用于工程原因造成初期产能低，储层具备产能条件，由于初期认识不清造成的钻遇泥岩、强水淹层等问题而影响产能的水平井。

(3) 通过对储层物性及储层发育的准确认识及对定向井轨迹的精确控制，两口井同层侧钻储层钻遇率100%，储层钻遇率及储层有效率均较初始开发有了极大的提升，为达到产能提升提供了有利的保障。

(4) 新型化学堵剂代替常规水泥作为井眼弃置材料的成功使用，很好地解决了修井机平台场地、设备受限的难题，优化了作业费用，其封堵效果及胶结强度均能很好地满足后续作业需求。

(5) 本次综合治理中通过同层侧钻技术、充分利用平台空间、周边区域资源共享、新型化学堵剂应用等很好地控制了作业成本并保证了作业质量。此次成功实践经验可应用于全渤海油田大部分低效井、长停井，对于渤海全油田“老井回春”、产量贡献具有十分重大的意义，应用前景广阔。

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ApplicationofSidetrackingTechnologytoSameLayerofInefficientWellsinOffshoreOilandGasExploitation

HE Peng-fei, YUAN Ze-ming

(CNOOCEnerTech-Drilling&ProductionCo.,Tianjin300452,China)

With the development of oil field scale and the passage of production time, the Bohai Oilfield appears a batch of low production wells and long-term shutdown wells. These similar problems increasing each year make the oil field production decline, the investment increase, and the sustainable development of oil field be seriously restricted. How to introduce a low cost method to recover the capacity of problem wells which have potential to enhance production is an important research subject to remit the oil field output stress and promote the oil field sustainable development. Sidetracking in the same layer technology is suitable for horizontal well whose output is declining due to the reservoir geology and engineering factors. After fishing out a few part of sand control string, combined with the optimal selection of sidetracking points, directional well trajectory optimization, and application of new chemical plugging technology instead of conventional cement backfilling technology, sidetrack drilling can be used in open hole section. The successful application of sidetracking in the same layer technology in SZ 36-1 oil field M platform makes two wells’ yield increased by 155.23% and 399.70% respectively.

inefficient wells；sidetracking in the same layer；reservoir protection；horizontal well；Bohai Oilfield

TE53

A

2095-7297(2017)02-0069-05

2017-03-01

和鹏飞(1987—)，男，工程师，主要从事海洋钻井监督技术及钻完井大数据分析研究工作。