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[摘要]目前我们国家的海油陆采井越来越多,节省了很多的的钻井成本也解决了海油开采难的问题,海油陆采大多需要打大位移井,大位移钻井是当今世界一种高难度的新兴技术,它不但为海洋石油提供了一种优化的开采方式,也已成为开发边际油田的最有效手段之一。大位移钻井的水平位移大、钻进过程中摩阻和扭矩大,本文通过分析这些问题提出了优化方案,优化方案在胜利油田老斜455井、桩106-平15井的现场应用表明,优化设计对优化快速钻井作用很大。
[关键词]大位移井;摩阻;优化设计;现场应用
中图分类号:TE52 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2018)37-0072-01
所谓大位移井(ERD),就是在原定向井的基础上,把井眼进一步向外延伸的井。大位移井通常定义为水平位移与垂直深度之比(HD/TVD)大于等于2的井。由于大位移钻井的水平位移大、钻穿油层的井段长以及钻进过程中摩阻和扭矩较大,因此对大位移井钻井工程优化设计很重要。
1 大位移井钻井工程优化措施
大位移的最大特点就是水平位移大、稳斜段长,因此给施工带来了很多困难。本文通过以下几个方面来优化钻井施工。
1.1井身结构和井眼轨迹
针对大位移井的钻井特点,应综合考虑各方面的影响因素来优化设计井身剖面和井身结构,这是钻大位移井成功的先决条件之一。要尽量降低扭矩和摩阻,增加井眼延伸距离减少井眼的 “狗腿”[1],以有利于所有关键作业的方式,对钻达地质目标的各种轨道进行优选。大位移井应选择合理的井眼轨迹线形、稳斜角大小和造斜点深度等应保证钻进和起下钻摩阻与扭矩[2]尽可能小,井眼长度要小,最大的全角变化率要小以及有利于清洁井眼等。大位移井一般稳斜段长、位移大,因此,控制井眼轨迹至关重要,井眼軌迹对起下钻摩阻和扭矩的影响很大。
1.2钻具结构
选择合适的钻具结构是顺利完成定向井的关键,合理的钻具结构既能够满足井身轨迹要求,又可以减少井下复杂事故的发生。
1.3测井技术
在大位移井的浅层井段和增斜段,普通无线随钻测量(MWD)技术既能满足施工,又能有效控制井眼轨迹。在深井井段采用导向钻具配合MWD,可为快速安全钻井提供保障。采用带地质参数的MWD随钻测量仪给了接地层岩性变化及确定油层提供了准确信息。
2钻井液优化措施
大位移井由于其位移大、稳斜段长,造成起下钻摩阻加大,这是钻大位移井的难点之一。大位移井摩阻大是多方面的,首先是井斜大、水平位移大,钻具与井壁接触面积大,其摩擦阻力就大。因此,一般情况下。采用优质或润滑性能优良的钻井液可以有效地降低扭矩和摩阻。
2.1保证钻井液具有良好的润滑性能
大位移井施工井队均配齐振动筛,除砂器,除泥器和离心机四级固控设备,且要求震动筛筛布在100目以上,离心机处理量在60方以上。根据井眼轨迹,针对不同的井斜,在混原油的基础上适时适量地复配石墨、极压润滑剂,能很好地解决因水平位移大、井斜角大,携岩、拖压问题突出、摩阻扭矩大、井眼清洁和防卡难度大的问题。
2.2保证井眼的清洁
保证井眼的清洁度就是要保证泥浆良好的携砂效果。首先要控制钻井液的流型,在钻大位移井中要保证钻井液流型为[3]层流或紊流,避免使用过渡流,这样才有利于携带岩屑,其次,要保证岩屑净化所需要的排量。
3现场应用
胜利油田有限公司桩西采油厂的老斜455井实际应用了以上有关大位移钻井的优化措施,实际应用得到了很好的效果。老斜455井设计井深3764.53米,水平位移1842.01米,井斜34.49度,本井实际完钻井深3615米,水平位移1741.5米。另外,在距井口5米处有一口井,因此施工难度较大。
1)井身结构
本井设计采用三段式造斜,造斜点比较浅,设计400米造斜。
由表2实测井斜数据可以看出,老斜455井井身轨迹控制的很好,最大井斜角35.82度,最小井斜角30.9度,设计井斜角为34.49度,井眼轨迹圆滑,靶心距也只有21.6米。老斜455井稳斜段长,水平位移大,因此轨迹难控制,好的井身轨迹可以减少施工事故的发生,井眼轨迹圆滑也减少了起下钻摩阻。
2)现场钻井液应用
老斜455井367米开始定向,水平位移1741.5米,是一口大位移井,稳斜段长,因此钻具摩阻大是施工中一项难题,本井在施工中注意到这个问题,采用了润滑性能好的钻井液。当钻进至2800米后,钻具上提摩阻增大到了60吨,我们马上决定调整钻井液体系,加入了大量的润滑剂,充分处理循环钻井液,最后钻具上提摩阻降到了20-30吨。
3)钻具结构的现场应用
首先,本井在钻进中采用了简单的且能满足井眼轨迹要求的钻具结构,Ф215.9mmPDC钻头+Ф172mm动力钻具(1.25°或1.5°)+Ф210mm欠尺寸扶正器(短扶正块) +回压凡尔+定向接头+无磁钻铤+配合接头+加重钻杆(或钻铤)+斜坡钻杆。使用这种稳斜钻具结构既简单,且在稳斜段减少了滑动钻进,增加了复合钻进时间,旋转钻进能极大地减轻轴向摩阻、增加大钩载荷,使钻压得意顺利传递到钻头,更有利于携带岩屑。
其次,为了减少钻具与井壁的摩擦扭矩,在上部钻具结构中加入防摩接头,从而减少钻具与套管的扭矩摩阻,减小钻井负荷。
老斜455井完钻井深3615米,井斜34.49度,水平位移1741.5米,靶心距21.6米,设计靶心距90米,符合设计要求。施工中一切顺利,未发生任何井下事故和复杂情况,井身质量优秀。建井周期45天。
4 结论与建议
大位移钻井作业中存在这种种困难,能够顺利施工不仅需要技术水平一流的作业队伍,而且还需要各种先进的井下配套硬件设施和先进的测井技术服务,与此同时,还应对大位移钻井中的井身剖面、井身结构、钻井设备、钻井液、钻具组合等方面进行优化设计,从而降低生产开发成本,保证顺利施工,提高经济效益。
参考文献
[1]黄国志.钻井司钻.石油工业出版社 2008.2
[2]陈庭根 管志川.钻井工程理论与技术 中国石油大学出版社 2006.3
[3]鄢捷年 钻井液工艺学 中国石油大学出版社2006.12
[4]王俊亮,陈洪亮,刘永峰.大位移井钻具组合设计及摩阻扭矩分析[J].钻采工艺,2012(35)24-27
[关键词]大位移井;摩阻;优化设计;现场应用
中图分类号:TE52 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2018)37-0072-01
所谓大位移井(ERD),就是在原定向井的基础上,把井眼进一步向外延伸的井。大位移井通常定义为水平位移与垂直深度之比(HD/TVD)大于等于2的井。由于大位移钻井的水平位移大、钻穿油层的井段长以及钻进过程中摩阻和扭矩较大,因此对大位移井钻井工程优化设计很重要。
1 大位移井钻井工程优化措施
大位移的最大特点就是水平位移大、稳斜段长,因此给施工带来了很多困难。本文通过以下几个方面来优化钻井施工。
1.1井身结构和井眼轨迹
针对大位移井的钻井特点,应综合考虑各方面的影响因素来优化设计井身剖面和井身结构,这是钻大位移井成功的先决条件之一。要尽量降低扭矩和摩阻,增加井眼延伸距离减少井眼的 “狗腿”[1],以有利于所有关键作业的方式,对钻达地质目标的各种轨道进行优选。大位移井应选择合理的井眼轨迹线形、稳斜角大小和造斜点深度等应保证钻进和起下钻摩阻与扭矩[2]尽可能小,井眼长度要小,最大的全角变化率要小以及有利于清洁井眼等。大位移井一般稳斜段长、位移大,因此,控制井眼轨迹至关重要,井眼軌迹对起下钻摩阻和扭矩的影响很大。
1.2钻具结构
选择合适的钻具结构是顺利完成定向井的关键,合理的钻具结构既能够满足井身轨迹要求,又可以减少井下复杂事故的发生。
1.3测井技术
在大位移井的浅层井段和增斜段,普通无线随钻测量(MWD)技术既能满足施工,又能有效控制井眼轨迹。在深井井段采用导向钻具配合MWD,可为快速安全钻井提供保障。采用带地质参数的MWD随钻测量仪给了接地层岩性变化及确定油层提供了准确信息。
2钻井液优化措施
大位移井由于其位移大、稳斜段长,造成起下钻摩阻加大,这是钻大位移井的难点之一。大位移井摩阻大是多方面的,首先是井斜大、水平位移大,钻具与井壁接触面积大,其摩擦阻力就大。因此,一般情况下。采用优质或润滑性能优良的钻井液可以有效地降低扭矩和摩阻。
2.1保证钻井液具有良好的润滑性能
大位移井施工井队均配齐振动筛,除砂器,除泥器和离心机四级固控设备,且要求震动筛筛布在100目以上,离心机处理量在60方以上。根据井眼轨迹,针对不同的井斜,在混原油的基础上适时适量地复配石墨、极压润滑剂,能很好地解决因水平位移大、井斜角大,携岩、拖压问题突出、摩阻扭矩大、井眼清洁和防卡难度大的问题。
2.2保证井眼的清洁
保证井眼的清洁度就是要保证泥浆良好的携砂效果。首先要控制钻井液的流型,在钻大位移井中要保证钻井液流型为[3]层流或紊流,避免使用过渡流,这样才有利于携带岩屑,其次,要保证岩屑净化所需要的排量。
3现场应用
胜利油田有限公司桩西采油厂的老斜455井实际应用了以上有关大位移钻井的优化措施,实际应用得到了很好的效果。老斜455井设计井深3764.53米,水平位移1842.01米,井斜34.49度,本井实际完钻井深3615米,水平位移1741.5米。另外,在距井口5米处有一口井,因此施工难度较大。
1)井身结构
本井设计采用三段式造斜,造斜点比较浅,设计400米造斜。
由表2实测井斜数据可以看出,老斜455井井身轨迹控制的很好,最大井斜角35.82度,最小井斜角30.9度,设计井斜角为34.49度,井眼轨迹圆滑,靶心距也只有21.6米。老斜455井稳斜段长,水平位移大,因此轨迹难控制,好的井身轨迹可以减少施工事故的发生,井眼轨迹圆滑也减少了起下钻摩阻。
2)现场钻井液应用
老斜455井367米开始定向,水平位移1741.5米,是一口大位移井,稳斜段长,因此钻具摩阻大是施工中一项难题,本井在施工中注意到这个问题,采用了润滑性能好的钻井液。当钻进至2800米后,钻具上提摩阻增大到了60吨,我们马上决定调整钻井液体系,加入了大量的润滑剂,充分处理循环钻井液,最后钻具上提摩阻降到了20-30吨。
3)钻具结构的现场应用
首先,本井在钻进中采用了简单的且能满足井眼轨迹要求的钻具结构,Ф215.9mmPDC钻头+Ф172mm动力钻具(1.25°或1.5°)+Ф210mm欠尺寸扶正器(短扶正块) +回压凡尔+定向接头+无磁钻铤+配合接头+加重钻杆(或钻铤)+斜坡钻杆。使用这种稳斜钻具结构既简单,且在稳斜段减少了滑动钻进,增加了复合钻进时间,旋转钻进能极大地减轻轴向摩阻、增加大钩载荷,使钻压得意顺利传递到钻头,更有利于携带岩屑。
其次,为了减少钻具与井壁的摩擦扭矩,在上部钻具结构中加入防摩接头,从而减少钻具与套管的扭矩摩阻,减小钻井负荷。
老斜455井完钻井深3615米,井斜34.49度,水平位移1741.5米,靶心距21.6米,设计靶心距90米,符合设计要求。施工中一切顺利,未发生任何井下事故和复杂情况,井身质量优秀。建井周期45天。
4 结论与建议
大位移钻井作业中存在这种种困难,能够顺利施工不仅需要技术水平一流的作业队伍,而且还需要各种先进的井下配套硬件设施和先进的测井技术服务,与此同时,还应对大位移钻井中的井身剖面、井身结构、钻井设备、钻井液、钻具组合等方面进行优化设计,从而降低生产开发成本,保证顺利施工,提高经济效益。
参考文献
[1]黄国志.钻井司钻.石油工业出版社 2008.2
[2]陈庭根 管志川.钻井工程理论与技术 中国石油大学出版社 2006.3
[3]鄢捷年 钻井液工艺学 中国石油大学出版社2006.12
[4]王俊亮,陈洪亮,刘永峰.大位移井钻具组合设计及摩阻扭矩分析[J].钻采工艺,2012(35)24-27