馬 達(dá)
(大慶鉆探國際事業(yè)部沙特項(xiàng)目部,黑龍江大慶163411)
隨著井下儀器和工具的不斷開發(fā)與應(yīng)用,長水平段水平井鉆井施工也越來越受到重視,并在三低油氣藏、稠油油氣藏、小型圈閉油氣藏和海上油氣藏應(yīng)用中顯現(xiàn)了其它井型難以比擬的優(yōu)勢(shì),因此為了降低油田開發(fā)成本、提高單井的產(chǎn)品,使致密油藏得到最大限度地開發(fā),在SL盆地中央凹陷區(qū)Q構(gòu)造帶上部署了Q26-P20長水平段水平井,該井完鉆井深4007m,垂深1845.3m,水平位移2433m,水平段長2103m。
井身結(jié)構(gòu)對(duì)與一口長水平井段水平井的施工來說是非常關(guān)鍵的,它的設(shè)計(jì)是否合理直接會(huì)影響長水平段水平井的施工效率和施工安全。對(duì)于Q26-P20長水平段水平井來說,在進(jìn)行該井的井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候,充分地調(diào)研了國內(nèi)外已經(jīng)施工成功的長水平段水平井的施工案例,然后根據(jù)Q構(gòu)造的地層特點(diǎn)與巖性特征,結(jié)合該區(qū)塊已經(jīng)完成的直井實(shí)際測(cè)得的3個(gè)壓力情況,綜合考慮以上因素的影響,最后確定了三開的井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路,具體設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)如表1所示。
表1 Q26-P20井井身結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)
對(duì)于一口長水平段水平井來說,要想實(shí)現(xiàn)在規(guī)定的水平位移內(nèi)實(shí)現(xiàn)水平段的最長,而且施工的摩阻最小,就需要對(duì)井眼軌跡剖面設(shè)計(jì)類型、靶前距和造斜率進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。在這一思想的指引下,分別應(yīng)用軟件對(duì)單增剖面、雙增剖面和三增剖面的摩阻情況進(jìn)行模擬設(shè)計(jì)分析,最終確定了三增剖面的井眼軌跡剖面類型,在確定了井眼軌跡剖面類型后再應(yīng)用軟件對(duì)不同的靶前距和不同的造斜率情況下摩阻情況做進(jìn)一步分析,最終確定施工摩阻最小的Q26-P20井的井眼軌,設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)如表2所示。
井眼軌跡控制是一口水平井施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié),井眼軌跡控制難度的大小與油藏的發(fā)育情況、地層特點(diǎn)有著非常大的聯(lián)系,因此要想搞好井眼軌跡控制,就必須了解油藏發(fā)育情況。因此在該井的井眼軌跡設(shè)計(jì)的時(shí)候采用的是三增剖面,現(xiàn)場(chǎng)可操作性強(qiáng),利于軌跡控制。
2.1.1 直井段軌跡控制
Q26-P20井的直井段長度為1450m,因此在直井段施工中要保證井眼開直是關(guān)鍵。使用的鉆具組合為:?215.9mm鉆頭+?214.0mm穩(wěn)定器+?172.0mm鉆具止回閥+?177.8mm 無磁鉆鋌×(8.5~9)m+?214.0mm穩(wěn)定器+?177.8mm減震器+?177.8mm鉆鋌×(17~18)m+?214.0mm穩(wěn)定器+?177.8mm鉆鋌×(127~135)m+?165.1mm螺旋鉆鋌×(26~27)m+?165.1mm震擊器+?139.7mm加重鉆桿×334.8m+?139.7mm鉆桿。施工中嚴(yán)格執(zhí)行技術(shù)參數(shù),控制鉆壓不超過40kN,轉(zhuǎn)速不超過150r/min,每鉆井200m進(jìn)行定點(diǎn)測(cè)斜一次,發(fā)現(xiàn)井斜有增加的趨勢(shì)要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行加密測(cè)斜,保證直井段的井斜角不超過1.5°,位移不超過10m。
2.1.2 造斜段軌跡控制
造斜段施工就是嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)的井眼軌跡剖面進(jìn)行施工,在造斜施工前,根據(jù)直井段的井斜角、方位角、閉合方位角和閉合距情況對(duì)造斜到著陸這一段的井眼軌跡進(jìn)行重新修正設(shè)計(jì),盡量利用地層的造斜規(guī)律,按照比設(shè)計(jì)造斜率高10%~20%來選取造斜工具,保證工具的造斜率,盡量對(duì)鉆具組合進(jìn)行簡化,使用倒裝鉆具組合,降低井眼施工的摩阻與扭矩,實(shí)現(xiàn)造斜段的安全、高效施工。
在造斜段的施工中,根據(jù)各種施工參數(shù)要及時(shí)預(yù)測(cè)鉆具組合的實(shí)際造斜率,保證實(shí)際造斜率滿足設(shè)計(jì)要求,或者略高于設(shè)計(jì)造斜率,發(fā)現(xiàn)井斜角有低于設(shè)計(jì)的情況要及時(shí)預(yù)測(cè)井底,避免因井斜角落后太多而采用高的造斜率,增加施工難度和施工摩阻。當(dāng)井斜角達(dá)到50°以后要與地質(zhì)導(dǎo)向人員及時(shí)進(jìn)行溝通,根據(jù)地質(zhì)導(dǎo)向人員確定的目的層深度變化進(jìn)行井斜角和造斜率的調(diào)整,保證準(zhǔn)確中靶。
表2 Q26-P20井軌跡設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)
當(dāng)準(zhǔn)確命中靶點(diǎn)A后,為了降低施工摩阻與扭矩,實(shí)現(xiàn)水平段最大化延伸,決定起鉆更換旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具。該工具能夠在旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)的情況下調(diào)整井斜和方位,是目前比較先進(jìn)的鉆井閉環(huán)系統(tǒng)。鉆具組合:?215.9鉆頭+?172.0mm旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具+?172.0mm鉆具浮閥+?139.7mm無磁加重鉆桿×9m+?139.7mm18°斜坡鉆桿×9m+?139.7mm18°斜坡鉆桿+?139.7mm加重鉆桿×334.8m+?139.7mm鉆桿。施工中根據(jù)儲(chǔ)層的變化及時(shí)調(diào)整井斜角與方位角,保證砂巖鉆遇率。
對(duì)于水平井鉆井施工而言,特別是長水平段水平井鉆井施工,當(dāng)井斜角產(chǎn)生并逐漸增大后,井下的鉆具在斜井段和水平段的受力與直井相比就發(fā)生了非常大的變化,在斜井段鉆具會(huì)在自身重力和傾斜的情況下貼近下井壁,導(dǎo)致下井壁的鉆井液流動(dòng)速度降低,特別是在水平井段的時(shí)候,定向鉆進(jìn)的時(shí)候鉆具會(huì)緊緊貼在下井壁,因此這個(gè)時(shí)候鉆井液在下井壁的流速幾乎是零,所以產(chǎn)生的巖屑就會(huì)在下井壁逐漸沉積,導(dǎo)致巖屑床的形成,造成起下鉆阻卡的發(fā)生。為了避免巖屑床的沉積主要采取了以下技術(shù)措施:
(1)優(yōu)化鉆具組合,使用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具。所有的研究和現(xiàn)場(chǎng)施工實(shí)踐都已經(jīng)表明,在所有的鉆井參數(shù)和施工排量相同的情況下,使用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆具工具可以使井眼更加清潔,防止井下復(fù)雜發(fā)生。
(2)加強(qiáng)鉆井液的性能維護(hù)與調(diào)整,鉆井液的密度、粘度和動(dòng)切力對(duì)巖屑的攜帶影響非常大,因此在鉆井施工的時(shí)候要最大限度地提高鉆井液的粘度和動(dòng)切力,使鉆頭破碎的巖屑能夠及時(shí)地被攜帶到地面,保證井眼清潔。
(3)執(zhí)行技術(shù)措施,控制機(jī)械鉆速,及時(shí)進(jìn)行短起下鉆作業(yè),在起鉆和下鉆過程中要采取劃眼、分段循環(huán)等工程技術(shù)措施來破壞已經(jīng)形成的巖屑床,保證井下安全。
(1)進(jìn)行長水平段水平井施工,Q26-P20井的三開井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與三增剖面的井眼軌跡設(shè)計(jì)是保證該井施工順利的基礎(chǔ)。
(2)在井眼軌跡控制中,嚴(yán)格執(zhí)行技術(shù)措施,優(yōu)化施工參數(shù),應(yīng)用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具,保證了砂巖鉆遇率,實(shí)現(xiàn)了安全鉆井。
(3)為了控制巖屑床的形成,采取了一系列的工程技術(shù)措施,實(shí)現(xiàn)了安全、高效施工。
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