大位移井钻井技术在油田开发中的应用

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  摘 要:在诸多钻井技术当中,大位移井钻井技术是目前较为先进的技术之一,该技术以其自身的优点,在油田开发中获得广泛的应用。大量工程实践表明,大位移井技术不但可以在滩海油田、海上油田的开发中进行应用,而且还能在地面条件相对比较复杂的油田开发中应用。可见,该技术的应用范围非常之广。基于此点,本文首先分析了大位移井钻井技术的特点及其应用优势,并在此基础上对大位移井钻井技术在油田开发中的具体应用进行研究。
  关键词:大位移井 油田开发 经济效益
  一、大位移井钻井技术的特点及其应用优势分析
  大位移井是指井的水平位移与井的垂深之比超过2.0的定向井,这是一种特殊工艺井。目前,大位移井已经在滩海油田、海上油田以及地面条件复杂的边际油田开发中得到了广泛使用。为了满足不同类型油田开发的需求,大位移井钻井技术由不变方位角发展为变方位角的大位移井钻井技术。
  (一)大位移井技术的主要特点
  大位移井钻井技术具备以下特点:
  1.水平位移大,能够有效控制含油面积。与开发同等面积油田的常规技术相比,大位移钻井技术能够减少大量海上和陆地平台的钻井数量。
  2.钻穿多井段油层。大位移钻井技术能够增大油藏泄油面积,有利于提高单井的油产量,获取可观的经济效益。
  3.扭矩和摩擦阻力大。因大位移井的位移较大,所以会导致钻井过程中扭矩和摩擦阻力增大,必須对大位移井进行优化设计。
  (二)在油田开发中的应用优势
  大位移井钻井技术的应用优势具体体现在以下四个方面:
  1.可节省大量开发费用。如果用常规定向井技术开发海上油气田,那么就需要建设海上固定的采油平台,耗费大量的建设资金,而采用大位移钻井技术开发海上油气田,就无需建设海上固定的采油平台,从而有利于大幅度降低油气田开发费用。
  2. 实现陆上向海上开发和勘探。大位移井钻井技术可用于勘探和开发距海岸10公里左右的近海油田,改进了以往对近海油气田开发时必须用活动钻井平台来钻井的方式,使得近海油田开发既不需要修建固定平台和人工岛屿,也不需要使用活动钻井平台的设备。
  3.提高经济效益。在油气田开发中,可使用一口大位移井实现对不在一起的几个小块油气田和小断块油气田的开发,不仅减少了开发资金投入,而且还易于管理。对不在同一深度的多个油田进行开发时,可采取三维大位移井钻井技术,提高经济效益。
  4.可用于复杂海底的油气田开发。大位移井钻井技术能够克服复杂海底条件,减少对复杂海底油气田开采的资金投入。在环保要求相对较高的油田,采用其它钻井技术进行施工作业相对比较困难,而采用大位移井技术则不会对环境造成过大的影响,并且还能很好地解决钻井施工作业困难的问题。由此可见,大位移井钻井技术的应用对于油田开发具有非常的现实意义,有利于促进我国石油业的发展。
  二、大位移井钻井技术在油田开发中的具体应用研究
  近年来,随着大位移井技术的不断成熟与完善,以往一些难点问题基本都得到了有效解决,下面本文重点对大位移井关键技术的在油田开发中的具体应用进行论述。
  (一)井眼剖面优化
  大量的工程实践表明,井眼剖面设计的合理与否是大位移井能否取得成功的关键之所在。国外一些发达国家在采用大位移井钻井技术的过程中,推荐使用悬链曲线轨道剖面形式。国内一些专家学者经过不断研究后发现,这种剖面形式并不是大位移井钻井技术最佳的剖面曲线,除曲线形式之外,对大位移井可钻深度的主要影响因素还包括以下几个方面:造斜点、造斜率、稳斜角以及斜井眼长度等等。相关研究结果显示,在油田实际开发中,可以采用直-增-增-稳的双增剖面类型,同时可以选择地层相对比较稳定的松软层段设置造斜点。此外,若是要进一步降低造斜率,则可以增加靶前位移,借此来提高造斜点,同时在入窗前预留出一定的稳斜段,这样便能够确保现场施工过程中安全入窗。
  (二)扭矩与摩阻
  在大位移井中,导致摩阻产生的原因相对较多,大体上可归纳为以下几个方面:其一,当井斜角增大时,钻柱对井壁的荷载也会随之增大,由此便会造成钻柱的运动阻力增大;其二,如果液柱与地层之间的压力差较大,会产生出使钻柱向井壁方向靠拢的推动力,这样容易形成压差卡钻的现象;其三,若是洗井的效果较差,则容易引起井眼岩屑床形成严重,同时还会造成井壁拥塌掉块,从而形成砂桥卡钻;其四,当井眼周围的应力不平衡时,会导致井眼变形,这样一来便会增大钻井摩阻。为了有效降低钻柱扭矩与摩阻,可以采取如下措施:其一,使用润滑性能较好的钻井液,试验结果表明,钻井液的润滑性对扭矩与摩阻具有较大的影响,润滑性能好的钻井液能够有效降低钻柱扭矩,同时,润滑剂也能起到降低扭矩与摩阻的作用,如ORH-101润滑剂;其二,应用降扭矩工具;其三,加强对扭矩与摩阻的监视;其四,使用强度较高的钻杆;其五,应用摩阻分析软件。
  (三)钻具组合优化设计
  大位移井钻井具有一定的特殊性,这使其对钻柱的要求较高,一般需要钻柱具有较高的扭矩,而想要达到这一要求,钻柱就必须具备足够的强度,这样顶部驱动系统才能发挥出应有的作用。下面介绍几种高扭矩钻柱的设计方法:其一,应力平衡法。通过该方法能够显著提高钻杆接头的负载能力,但是在这一过程中会引发螺纹表面黏扣的危险。故此,必须确保钻杆接头镀层的质量,并采用合适的螺纹脂;其二,高扭矩螺纹脂。通常情况下,当钻杆接头材料一定时,钻杆螺纹脂的类型直接影响接头台肩扭矩的摩擦系数,而摩擦力较高的螺纹脂在接头应力相同的条件下能够获得高的钻杆扭矩;其三,钻具优化组合。当井斜角偏大时,会导致钻具紧贴井壁的情况发生,此时会产生出较大的摩阻力,这样一来上部钻具会由于重量不足而无法对下部钻具施加足够的压力,钻头很难接触到井底,绝大部分机械能全部都在摩擦过程中损耗,最终会导致钻进速度缓慢。针对这一情况,可以采用塔式钻具组合,上部钻具使用加重钻杆,增大自重,以此来减小摩阻扭矩。
  (四)完井技术
  1.防磨损。为了有效防止套管磨损,降低扭矩,应当采取防磨减阻接头,具体操作方法如下:在造斜点以上30m至30°井深每60m安放1个防磨接头,一共放置3个;30°井深至技套斜处每30m安放1个防磨接头。确保防磨接头一直在技术套管内,无漏出技套管的现象,该技术方法可明显减小摩阻。
  2.下套管。大位移井的下套管方案应充分考虑以下三方面因素:设备下入套管的最大重量、下入套管重量的摩阻损失和机械损失。为了确保大位移井的套管顺利下入,提高固井质量,可采用漂浮固井方法、分套管悬浮法。
  三、结论
  总而言之,油田开发是一项较为复杂且系统的工程,钻井技术的优劣直接关系到开采效率和产量,并且还与经济效益密切相关。为此,在油田开发过程中,应当尽可能选用技术先进、成熟的钻井技术。大位移井钻井技术目前已在多个油田开发中获得了实际应用,并取得一定的成效。在未来一段时期,应当进一步加大对大位移井钻井技术的研究力度,并在现有的基础上进行不断改进和完善,这不但有利于该技术的推广应用,而且还能促进我国石油业的稳定发展。
  参考文献
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