您好, 访客   登录/注册

海拉尔定向井优快钻井技术研究

来源:用户上传      作者: 申子臣

  摘 要 海塔盆地是大庆油田持续稳产的一个有力接替区块,2010年以前在该区施工3400 m左右的定向井钻井周期需要70天左右,严重影响勘探开发效率,通过影响钻井速度原因分析,进行了井身结构优化,并对各段井眼轨迹控制技术进行研究,优选高效个性化高效PDC钻头,在井深增加50 m的前提下,钻井周期缩短23d,机械钻速提高30.96%。
  关键词 井身结构优化;轨迹控制;高效PDC钻头;原因分析
  中图分类号:TE243 文献标识码:A 文章编号:1671—7597(2013)051-059-02
  海塔盆地是大庆油田持续稳产的一个有力接替区块,是勘探开发的又一主战场。2010年以前在该区施工3400 m左右的定向井钻井周期需要70天左右,全井平均机械钻速6 m/h左右,根本无法满足加快勘探开发步伐。为此通过科研攻关和在和斜1井现场试验,在井深增加50 m的前提下,钻井周期缩短23d左右。
  1 影响海拉尔定向井钻井速度原因分析
  1.1 井身结构设计不合理
  以往定向井采用两层套管结构,但表层套管只封固到200.00 m左右的第三系伊敏组底,但大磨拐上部浅灰色泥岩,成岩性差,质软、易垮塌,地层水敏性强,存在煤层,胶结疏松,成岩性差,遇水后水化膨胀,易发生井下复杂。
  1.2 直井段防斜打直问题突出
  大磨拐河组下部逐渐变为灰色泥岩夹粉砂岩、砂岩和砾岩夹层,可钻性较好,存在断层,地层倾角的范围是1.7°-25.0°,易发生井斜。为保证直井段打直,有时不得不采取轻压吊打方式,严重影响了机械钻速。
  1.3 井眼轨迹控制难度大
  稳斜段南屯组由深灰、灰黑色泥岩夹粉砂岩组成。出现角度不整合砂泥岩互层,存在断层、地层倾角达35°-60°,稳斜段长(达1500 m),稳斜钻进过程中常造成极易造成方位漂移及井斜增降,普通稳斜钻具稳斜效果差,应用MWD跟踪需经多长起下钻才能完成,严重制约着钻井速度。
  1.4 钻头选型不合理
  南屯组下部及铜钵庙组由砂砾岩段和页岩段组成。有些区块存在灰褐色碳质页岩和凝灰质砂砾岩互层,地层可钻性差、研磨性强,牙轮钻头纯钻进时间短,机械钻速低,起下钻频繁。
  2 海拉尔定向井优快钻井配套技术
  2.1 井身结构优化设计技术
  井身结构设计是保证安全钻井,提高钻井速度的关键环节。首先利用三压力剖面优化井身结构,并与临井的井身结构进行对比分析,通过临井实钻地层特点和复杂情况对井身结构进一步修正,封固大磨拐上部浅灰色泥岩、粉砂岩及煤层等,防止井下复杂发生,为下步施工创造有利条件,典型井身结构如表1。
  2.2 井眼轨迹控制技术
  2.2.1 直井段防斜打直技术
  为保证直井段打直,为下步定向段创造有利条件,采用直螺杆大钟摆钻具组合,既提高了机械钻速,又有效地控制了直井段井斜,和斜1井造斜点处1890.00 m井斜只有0.5°。
  2.2.2 增斜段及稳斜段轨迹控制
  根据以往施工井稳斜段井斜增降提前设计预留井斜角,采用MWD无线测量仪器、1.25°单弯螺杆配合牙轮钻头定向施工,既保证了工具面角的稳定,又提高了机械钻速。施工中采用复合和滑动钻进相结合,保证井眼曲率符合设计要求。
  2.2.3 稳斜段轨迹控制
  针对稳斜段长,井斜、方位易漂移等不利因素,采用三扶正器满眼强稳斜钻具组合,很好的解决了井斜和方位的漂移。
  钻具组合:Φ215.9 mmPDC钻头+Φ214 mmSTB+Φ178 mmDC×1根+Φ214 mmSTB+Φ178 mmMDC×1根+Φ214 mmSTB+Φ159 mmDC+Φ127 mmHWDP+Φ127 mmDP
  2.3 个性化高效PDC钻头应用
  钻头选型得当能够提高机械钻速,增加单只钻头进尺,减少起下钻频出,缩短钻井周期,根据海拉尔区块南屯组地层软硬交错,普遍含砾石层,研磨性强的特点,优选了江汉钻头厂生产的KM1652R钻头,该钻头特点:1)钻头采用中等轮廓设计,优化保径设计,使钻头适应软至中硬地层。2)采用动态流场模拟技术,优化钻头喷嘴组合,深排屑槽布置方位以及优化水力结构,增强钻头清洗、冷却能力和防止钻头泥包。3)采用非对称式刀翼,力平衡技术及抗回旋设计技术,防止钻头在井底回旋造成钻头早期失效。4)采用优质PDC复合片,优化布齿技术,钻头具有较高的机械钻速。
  在和X1井由于取心因素一只KM1652R钻头下井5次,实现一只PDC钻头成功穿越南屯组,累计进尺756.59 m,总纯钻进时间85 h,平均机械钻速8.9 m/h。
  3 应用效果
  3.1 机械钻速大幅提高
  和X1井完钻井深3450.00 m,平均机械钻速7.55 m/h,钻井周期46.25d,相比以往施工井钻井周期缩短23d,机械钻速提高30.96%。
  3.2 轨迹控制各靶点数据符合设计要求
  和X1井完钻井深3450.00 m,最大井斜41°,三个靶点全部中靶,各靶点数据及设计与实钻对比如表2。
  4 结论
  1)通过井身结构优化,封固大磨拐上部不稳定地层,有利于安全快速钻井。
  2)采用三扶正器强稳斜钻具组合,有利于海拉尔区块定向井稳斜段井眼轨迹控制,减少起下钻频次,利于提高机械钻速。
  3)通过优选高效KM1652RPDC钻头,实现了南屯组的成功穿越,机械钻速明显提高。
  参考文献
  [1]李积泰.TP10CX井安全优快钻井技术[J].钻井技术论文集,石油工业出版社,2008.
  [2]刘斌.海塔盆地直快钻井技术及发展方向[J].复杂结构钻井技术研讨会论文集,石油工业出版社,2010.
  作者简介
  申子臣,1988年毕业于大庆石油学院石油工程专业,现从事定向井、水平井现场施工及管理工作。
转载注明来源:https://www.xzbu.com/8/view-4287571.htm