流花4-1油田雙分支井鉆井技術(shù)

楊繼明， 蘇 峰， 李 波

(1中海石油深圳分公司 2中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)深圳分公司)

多分支井是指在一個主井眼底部側(cè)鉆兩個或更多進(jìn)入儲層的分支井眼(包括定向井、水平井或波浪式分支井)，從而可以在一個主井眼內(nèi)開采多個油氣層，實現(xiàn)一井多靶和立體開采[1]。自20世紀(jì)30年代美國加州鉆成幾米長的完全水平分支井筒以來，經(jīng)過80多年的發(fā)展，多分支井技術(shù)正逐步成為降低鉆井成本，提高油田綜合開發(fā)效益的重要技術(shù)手段[2]。

近年來，隨著人們對海洋環(huán)境的日益關(guān)注和追求更高的投資回報，多分支井技術(shù)在海洋油氣田勘探開發(fā)過程中，正扮演著越來越重要的角色[3]。本文結(jié)合南海珠江口流花4-1油田油藏地質(zhì)情況及原油物性特點，設(shè)計了一套適用于流花4-1油田的雙分支井—A8M井，該井實現(xiàn)了主支和分支的單獨生產(chǎn)及各分支含水變化的實時監(jiān)測。

一、技術(shù)難點

1.分支井開窗作業(yè)風(fēng)險高

流花4-1 A8M井水平分支井設(shè)計在?244.5 mm套管980 m處開窗，選擇在?244.5 mm套管內(nèi)開窗有利于縮短鉆井工期，但開窗點位置低連續(xù)造斜要求高，不利于井眼軌跡控制且地質(zhì)著陸難度高；另一方面開窗點深度可調(diào)范圍小，空心斜向器坐掛要求高，一旦失敗將導(dǎo)致分支井方案無法實現(xiàn)。

2.井眼軌跡控制難度大

流花4-1油田儲層埋深淺(約為1 237～1 408 m)，進(jìn)尺空間緊，上部非儲層段底層欠壓實，膠結(jié)性差，地層疏松，造斜難度大；儲層頂部深度不確定，從而導(dǎo)致著陸前連續(xù)造斜要求高；水平段構(gòu)造形態(tài)多解性將會導(dǎo)致井身軌跡調(diào)整頻繁；全井段井眼軌跡控制難度大。A8Mb分支設(shè)計造斜率4°/30 m，開窗作業(yè)后造斜率要求高達(dá)4.5°/30 m。

二、分支井設(shè)計

1.井身結(jié)構(gòu)及剖面設(shè)計

1.1 井身結(jié)構(gòu)

流花4-1 A8M井兩分支井眼在垂深上相差2 m，第1分支水平產(chǎn)層段長781 m，第2分支水平產(chǎn)層段長1 311 m。該井井身結(jié)構(gòu)具體參數(shù)詳見表1。

1.2 剖面設(shè)計

流花4-1 A8M井井身剖面由直井段—造斜段—水平段組成，如圖1所示，剖面設(shè)計數(shù)據(jù)詳見表2。

三、雙分支井關(guān)鍵技術(shù)

1. 空心斜向器開窗技術(shù)

流花4-1 A8M井選用一趟鉆空心斜向器系統(tǒng)，該系統(tǒng)提供了一個全井段固井，分支井全尺寸、可通過的4級多分支井技術(shù)系統(tǒng)，主要操作步驟如下：

(1)在斜向器壓力盤上下安裝放射源后，組合下入斜向器，然后進(jìn)行定向/坐掛、開窗鉆裸眼作業(yè)，然后起鉆，如圖2(a)所示。

(2)組合下入定向鉆井工具，鉆分支井眼至設(shè)計深度后起鉆，如圖2(b)所示。

(3)下尾管及送入工具，尾管坐掛后進(jìn)行尾管固井，然后起鉆，如圖2(c)所示。

(4)通過油管或電纜直接下定向射孔工具，進(jìn)行定向、單側(cè)射開尾管及斜向器壓力盤后起鉆，如圖2(d)和(e)所示。

(5)空心斜向器作業(yè)任務(wù)完成，分支井完井，全井投產(chǎn)，如圖所示2(f)所示。

表1 流花4-1 A8M井井身結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)

圖1 流花4-1 A8M井雙分支井井身結(jié)構(gòu)剖面圖

井深/m進(jìn)尺/m井斜角/°方位角/°垂深/m南北位移/m東西位移/m水平位移/m0—000-6．90-404004000360400-6．90-40910—18337895．1094．42-47．02101．74976．8440．3218．37343．01958．60114．26-53．70127．79255996989．70322．401253．701216．14-859．061492．3228341053．7289．85319．241254．601199．65-1230．521720．52

2. 定向井鉆具優(yōu)選與井眼軌跡控制技術(shù)

流花4-1 A8M井上部井段地層欠壓實，膠結(jié)性差，地層疏松，因此采用常規(guī)推靠式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具難以滿足連續(xù)造斜率要求，綜合流花4-1油田地層特征及定向造斜工具實際效果評估，采用造斜能力較強的馬達(dá)組合實施開窗作業(yè)及鉆上部井段，同時在上部井段井眼段適當(dāng)提高造斜率，以降低下部井眼段的軌跡控制壓力，根據(jù)馬達(dá)鉆具組合鉆進(jìn)效率情況再更換為旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆具組合。A8Mb ?215.9 mm井眼鉆具組合使用情況如下：

圖2 流花4-1 A8M雙分支井開窗側(cè)鉆與定向射孔作業(yè)流程圖

底部鉆具組合1#(980～1 526 m)：?215.9 mm PDC鉆頭+?171.5 mm馬達(dá)+浮閥接頭+?200 mm扶正器+?171.5 mm Telescope隨鉆測量+?171.5 mm非磁鉆鋌+?127 mm加重鉆桿(4根)+?165.1 mm震擊器(帶撓性接頭)+?127 mm加重鉆桿(40根)。

底部鉆具組合2#(1 526～1 655 m)：?215.9 mm PDC鉆頭+?171.5 mm Xceed旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向+?171.5 mmARC隨鉆測井+?171.5 mm Telescope隨鉆測量+?171.5 mm非磁鉆鋌+?127 mm加重鉆桿(4根)+?165.1 mm震擊器(帶撓性接頭)+?127 mm加重鉆桿(12根)。

3.鉆井液設(shè)計優(yōu)化

各井段鉆井液體系基本性能詳見表3。

表3 流花4-1油田開發(fā)推薦鉆井液體系及基本性能

四、應(yīng)用情況

流花4-1 A8M水平分支井實現(xiàn)了主支和分支單獨生產(chǎn)，通過定向射孔技術(shù)在主支中斜向器位置處定向射孔建立主支和分支的通道。為方便定向射孔，斜向器開窗方向為2.35°高邊，側(cè)鉆點井斜22.6°，同時A8M井在井管柱上使用智能液控滑套和液控閥門，通過不同液控管線控制主支井眼閥門和分支井眼滑套的打開與關(guān)閉。

在生產(chǎn)過程中，通過油嘴出口流量監(jiān)測含水量變化情況可判斷該井某一分支嚴(yán)重出水。通過觀察關(guān)閉某一分支后含水變化，進(jìn)一步判斷是哪一分支嚴(yán)重出水，然后通過智能液壓控制將出水的井眼關(guān)閉，保證另一井眼正常生產(chǎn)。

五、結(jié)論

(1)流花4-1 A8M井水平分支井套管開窗點選擇在?244.5 mm套管980 m處，選用一趟鉆空心斜向器系統(tǒng)，一次性成功開窗側(cè)鉆，為該井分支井成功實施打下了堅實基礎(chǔ)。

(2)該井在上部井段采用造斜能力較強的馬達(dá)鉆具組合，成功實施了開窗作業(yè)，同時在上部井段適當(dāng)提高造斜率，大大降低了下部井段的軌跡控制壓力，確保著陸點中靶。

[1]苑珊珊, 劉啟國, 熊景明.多分支井技術(shù)發(fā)展綜述[J]. 石油石化節(jié)能， 2010, 26(12):42-44.

[2]王敏生, 李慶, 王智峰. 國內(nèi)分支井技術(shù)應(yīng)用面臨的主要難題及研究進(jìn)展[J]. 中外能源, 2007 (6):39-42.

[3]王敏生. 分支井技術(shù)及其在海洋油氣開發(fā)中的應(yīng)用[C]. 首屆海洋資源開發(fā)高技術(shù)青年論壇論文集, 2003:84-90.